Diseño de PCB con sensores táctiles capacitivos en Altium Designer

Si estás familiarizado con la forma en que funcionan los smartphones y otros dispositivos con pantalla táctil, entonces también estás familiarizado con los sensores táctiles capacitivos. Estos sensores hacen mucho más que permitir que las pantallas táctiles distingan los dedos de otros objetos. Muchos sensores utilizan la detección capacitiva, sensores para medir la proximidad, el desplazamiento, la fuerza, la humedad y el nivel de fluido. Con la gran demanda que se espera para los dispositivos HMI en el futuro cercano, los ingenieros necesitan herramientas para diseñar y simular estos sensores directamente en las PCB. Altium Designer contiene todas las funciones que necesitas para el diseño de PCB con sensores táctiles capacitivos y mucho más.

ALTIUM DESIGNER^®

El único paquete de diseño de PCB con un conjunto de herramientas integral para incorporar sensores táctiles capacitivos a las PCB y mucho más.

La era de la IoT ya está aquí, y cada vez hay más dispositivos capaces de conectarse a Internet e interactuar con el entorno y con las personas. Estos dispositivos requieren conjuntos de sensores para recopilar datos, así como capacidades de procesamiento para procesar, almacenar y transmitir dichos datos a la nube. Un tipo de sensor con amplia funcionalidad son los sensores capacitivos. Estos convierten (o "traducen") un cambio en la capacitancia y la corriente resultante, debida a la carga o descarga, en una señal digital.

Cuando se trata de desarrollar PCB con funcionalidades táctiles capacitivas, el diseño y la disposición de la PCB desempeñan un papel clave a la hora de determinar el rendimiento del sensor del dispositivo. La disposición correcta del sensor puede maximizar su sensibilidad y reducir la capacitancia parasitaria, lo que ayuda a maximizar la relación señal-ruido en estos dispositivos. Con las herramientas de diseño adecuadas, podrás integrar fácilmente los sensores táctiles capacitivos en tu próxima PCB.

Proceso de diseño de PCB para sensores táctiles capacitivos

Diseñar un sensor táctil capacitivo en una placa de circuito impreso requiere determinar si aprovecharás los cambios en la autocapacitancia o en la capacitancia mutua en el elemento sensor. El sensor táctil se puede controlar fácilmente con un MCU. Un sensor autocapacitivo solo requiere un pin de entrada (Rx) para detectar la señal del sensor táctil, mientras que un sensor capacitivo mutuo utiliza un pin Tx y Rx para recibir la señal del sensor.

A menos que utilices un sensor táctil capacitivo que esté disponible en el mercado, tendrás que imprimir los conductores para el sensor directamente en la placa. Luego deberás acoplar los conductores a un plano de tierra continuo que circula debajo de cada conductor. Con un sensor táctil capacitivo mutuo, tendrás que enviar un flujo de bits del pin Tx a un conductor, mientras que el otro conductor se queda flotando al estar conectado al pin Rx. Con un sensor táctil autocapacitivo, solo tendrás que preocuparte por conectar el pin Rx al conductor.

Impresión de los elementos del sensor capacitivo táctil con tus herramientas CAD

Las herramientas CAD adecuadas de tu software de diseño de PCB te permitirán completar dos tareas importantes en el diseño de sensores táctiles capacitivos. Primero, podrás dimensionar y disponer con precisión los conductores que necesites para tu sensor. En segundo lugar, podrás acceder a un modelo 3D para la cubierta dieléctrica del sensor táctil y situarla directamente en tu sensor.

• Las herramientas de CAD adecuadas facilitan el diseño de elementos conductores elegantes directamente en tu PCB y conectan estos elementos a la electrónica auxiliar necesaria. Aquí encontrarás más información sobre cómo diseñar conductores para tu sensor táctil capacitivo.
• El circuito integrado Atmel QTouch ofrece una solución integrada para sensores capacitivos en PCB. 
  Descubre cómo puedes trabajar con el chip Atmel QTouch.
• La compatibilidad electromagnética es un aspecto importante del diseño de sensores táctiles capacitivos que algunos diseñadores pasan por alto. Aquí encontrarás más información sobre cómo diseñar tu PCB para garantizar la EMC en Altium Designer.

Estos son solo algunos ejemplos de las matrices de conductores que puedes crear con las herramientas de CAD de Altium Designer

Aplicaciones de los sensores táctiles capacitivos

Un sensor táctil capacitivo puede utilizarse para diversas aplicaciones. Además del contacto directo del sensor entre un dedo humano y un dieléctrico, se puede configurar un sensor táctil capacitivo para detectar la proximidad sin hacer contacto directo con el sensor. Estos sensores también se pueden diseñar para medir la posición precisa de un dedo en un sensor. Con algunos cálculos adicionales en el MCU, esta misma matriz se puede configurar para detectar movimiento por todo el sensor. Si evitar la interferencia por agua es importante, es mejor utilizar un sensor táctil capacitivo mutuo.

Diseño de aplicaciones para sensores táctiles capacitivos

Al igual que un sensor que mide el contacto estático directo con un dedo humano, el software de diseño de PCB para sensores táctiles capacitivos necesita herramientas de CAD precisas, que no limiten el diseño de tu conductor a una geometría determinada. Con las bibliotecas de componentes adecuadas, podrás añadir fácilmente modelos de dispositivos electrónicos auxiliares a tu placa de circuito impreso, y diseñar una solución completa para tu sensor táctil capacitivo.

• Con el software de diseño adecuado, tendrás acceso a todas las herramientas que necesitas para incluir sensores táctiles capacitivos para cualquier uso.

  Aquí obtendrás más información sobre cómo incluir sensores táctiles en tu PCB.

• Tus bibliotecas de componentes deben contener las partes que necesitas para albergar y controlar un sensor táctil capacitivo. El software de diseño también debería facilitar la adición de nuevos componentes a la biblioteca y la posibilidad de empezar a trabajar con ellos inmediatamente en el diseño.

  Más información sobre cómo trabajar con bibliotecas de componentes unificadas.

• A medida que más dispositivos IoT se conectan a Internet, es probable que estos deban incluir sensores táctiles capacitivos junto con una variedad de otros tipos de sensores para interactuar con el entorno.

  Aquí obtendrás más información sobre las matrices de sensores en dispositivos IoT.

Acceso a componentes en bibliotecas de componentes unificadas

Software de diseño de PCB para sensores táctiles capacitivos

Los sensores táctiles son elementos aparentemente sencillos, pero su diseño precisa de las herramientas de CAD y de diseño adecuadas. Tus herramientas de CAD necesitan permitirte definir vertidos de cobre en cualquier geometría, y necesitarás un gestor de pilas de capas para situar los planos de tierra y de alimentación en las ubicaciones adecuadas en tu pila de capas. Con Altium Designer, tendrás acceso a todas estas funciones de diseño, y muchas más, en un único entorno de diseño.

Utiliza Altium Designer para tu próxima PCB con sensores táctiles capacitivos

Altium Designer contiene las importantes herramientas que necesitas para el diseño de PCB con sensores táctiles capacitivos, así como muchas otras herramientas que te ayudarán a integrar estos sensores con otros componentes. Este software de diseño incluye una jerarquía de diseño completa que estandariza tus datos de diseño y te ayuda a pasar a la etapa de producción de forma eficiente y desde un único entorno de diseño. Ningún otro software de diseño ofrece este nivel de integración.

• Altium Designer sitúa tus herramientas de diseño más importantes en un único programa con una interfaz consistente. Aquí podrás ver al entorno de diseño unificado de Altium Designer en acción.
• Las herramientas nativas de diseño en 3D te ofrecen una vista completa de todo tu dispositivo, lo que te permitirá situar con precisión el sensor táctil capacitivo en tu PCB. Aquí encontrarás más información sobre las herramientas nativas de diseño en 3D de Altium Designer.
• Cuando estés listo para llevar tu placa a producción, deberás generar la documentación completa para el fabricante. Aquí encontrarás más información sobre cómo generar productos finales para el fabricante en Altium Designer.

Otras plataformas de diseño carecen de las funcionalidades que necesitas para diseñar sensores táctiles capacitivos personalizados directamente en una PCB. Te verás limitado a las opciones ofrecidas por los sensores disponibles actualmente en el mercado, y es muy probable que otros programas no incluyan modelos para estos componentes. Es mejor trabajar con el único software de diseño integrado compatible con una enorme cantidad de componentes y que incorpora tus herramientas de diseño más importantes en un solo programa.

Con Altium Designer, siempre tendrás acceso a los recursos que necesitas para diseñar eficazmente. Desde el foro de AltiumLive hasta los podcasts, pasando por una enorme base de conocimientos, tendrás a tu alcance una gran cantidad de recursos que te ayudarán a crear un diseño óptimo. Es hora de cambiarte a la mejor plataforma de diseño de PCB del mercado. Es hora de probar Altium Designer.