Thiết kế PCB Cảm biến Cảm ứng Điện dung trong Altium Designer

Nếu bạn đã quen với cách điện thoại thông minh và các thiết bị khác có màn hình cảm ứng hoạt động, thì bạn đã biết đến cảm biến cảm ứng điện dung. Những cảm biến này không chỉ giúp màn hình cảm ứng phân biệt được ngón tay với các vật thể khác. Nhiều cảm biến sử dụng cảm biến điện dung, cảm biến đo khoảng cách, dịch chuyển, lực, độ ẩm và mức chất lỏng. Với số lượng thiết bị giao diện người máy (HMI) dự kiến sẽ tăng nhu cầu trong tương lai gần, các kỹ sư cần có công cụ để thiết kế và mô phỏng các cảm biến này trực tiếp trên PCB. Altium Designer bao gồm tất cả các tính năng bạn cần cho thiết kế PCB cảm biến cảm ứng điện dung và nhiều hơn nữa.

ALTIUM DESIGNER^®

Gói thiết kế PCB duy nhất với bộ công cụ toàn diện cho thiết kế cảm biến PCB cảm ứng điện dung và nhiều hơn nữa.

Thời đại của IoT đã đến, và các thiết bị mới đang được kết nối để tương tác với môi trường và con người. Những thiết bị này yêu cầu mảng cảm biến để thu thập dữ liệu, cũng như khả năng xử lý để xử lý, lưu trữ và truyền dữ liệu này lên đám mây. Một loại cảm biến với chức năng rộng rãi là cảm biến điện dung, chuyển đổi sự thay đổi điện dung và dòng điện kết quả do sạc hoặc phóng điện thành tín hiệu số.

Khi nói đến thiết kế PCB cảm ứng điện dung, thiết kế và bố trí PCB của bạn đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định hiệu suất cảm biến của thiết bị. Bố trí phù hợp cho cảm biến của bạn có thể tối đa hóa độ nhạy của cảm biến và giảm điện dung nhiễu, giúp tối đa hóa tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu với những thiết bị này. Với các công cụ thiết kế phù hợp, bạn có thể dễ dàng tích hợp cảm biến cảm ứng điện dung vào PCB tiếp theo của mình.

Quy Trình Thiết Kế PCB cho Cảm Biến Cảm Ứng Điện Dung

Thiết kế một cảm biến cảm ứng điện dung trên Bảng Mạch In của bạn đòi hỏi xác định liệu bạn sẽ tận dụng sự thay đổi trong điện dung tự thân hay điện dung tương hỗ trong phần tử cảm biến. Cảm biến cảm ứng có thể dễ dàng được điều khiển với một MCU. Một cảm biến điện dung tự thân chỉ yêu cầu một chân đầu vào (Rx) để cảm nhận tín hiệu từ cảm biến cảm ứng, trong khi một cảm biến điện dung tương hỗ sử dụng một chân Tx và Rx để nhận tín hiệu từ cảm biến.

Trừ khi bạn sử dụng cảm biến chạm điện dung có sẵn trên thị trường, bạn sẽ cần in các dẫn điện cho cảm biến của mình trực tiếp lên bảng mạch. Sau đó, bạn cần kết nối các dẫn điện của mình với một mặt đất liên tục chạy dưới mỗi dẫn điện. Với cảm biến chạm điện dung tương hỗ, bạn cần gửi một dòng bit từ chân Tx đến một dẫn điện, và dẫn điện kia được để trôi nổi trong khi kết nối với chân Rx. Với cảm biến chạm điện dung tự phát, bạn chỉ cần lo lắng về việc kết nối chân Rx với dẫn điện của mình.

In Các Yếu Tố Cảm Biến Chạm Với Công Cụ CAD Của Bạn

Công cụ CAD phù hợp trong phần mềm thiết kế PCB của bạn sẽ cho phép bạn hoàn thành hai nhiệm vụ quan trọng trong thiết kế cảm biến chạm điện dung. Đầu tiên, bạn có thể chính xác kích thước và bố trí các dẫn điện bạn cần cho cảm biến của mình. Thứ hai, bạn có thể truy cập một mô hình 3D cho vỏ điện môi của cảm biến chạm của bạn và đặt nó trực tiếp lên cảm biến của mình.

• Công cụ CAD phù hợp giúp dễ dàng thiết kế các yếu tố dẫn điện mảnh mai trực tiếp trên PCB của bạn và kết nối các yếu tố này với các điện tử hỗ trợ cần thiết. Tìm hiểu thêm về thiết kế dẫn điện cho cảm biến chạm điện dung của bạn.
• Mạch tích hợp Atmel QTouch cung cấp một giải pháp tích hợp cho cảm biến điện dung trong PCB.

  Xem bạn có thể làm việc với chip Atmel QTouch như thế nào.

• Khả năng tương thích điện từ là một khía cạnh quan trọng của thiết kế cảm biến chạm dung lượng mà một số nhà thiết kế bỏ qua. Tìm hiểu thêm về thiết kế PCB của bạn để đảm bảo EMC trong Altium Designer.

Đây chỉ là một vài ví dụ về các mảng dẫn điện bạn có thể tạo ra với các công cụ CAD trong Altium Designer

Ứng dụng của Cảm biến Chạm Dung lượng

Một cảm biến chạm dung lượng có thể được sử dụng cho nhiều ứng dụng. Ngoài việc tiếp xúc trực tiếp giữa ngón tay người và một chất điện môi, một cảm biến chạm dung lượng có thể được cấu hình để cảm nhận sự tiếp cận mà không cần tiếp xúc trực tiếp với cảm biến. Những cảm biến này cũng có thể được thiết kế để đo vị trí chính xác của ngón tay trên cảm biến. Với một số phép tính bổ sung trong MCU, mảng này có thể được cấu hình để phát hiện chuyển động trên cảm biến. Nếu việc tránh sự can thiệp từ nước là một yếu tố quan trọng, bạn sẽ tốt hơn khi sử dụng cảm biến chạm dung lượng tương hỗ.

Thiết kế cho Ứng dụng Cảm biến Chạm Dung lượng

Giống như một cảm biến đo tiếp xúc tĩnh trực tiếp với ngón tay người, phần mềm thiết kế PCB cho cảm biến chạm dung lượng cần có công cụ CAD chính xác không giới hạn bố cục dẫn điện của bạn theo một hình dạng cụ thể. Với thư viện linh kiện phù hợp, bạn có thể dễ dàng thêm các mô hình cho điện tử hỗ trợ của mình vào Bảng Mạch In của bạn và thiết kế một giải pháp cảm biến chạm dung lượng hoàn chỉnh.

• Với phần mềm thiết kế phù hợp, bạn sẽ có quyền truy cập vào tất cả các công cụ bạn cần để bao gồm cảm biến chạm dung lượng cho bất kỳ ứng dụng nào.

  Tìm hiểu thêm về việc bao gồm cảm biến chạm trong PCB của bạn.

• Thư viện linh kiện của bạn nên chứa các bộ phận bạn cần để hỗ trợ và kiểm soát cảm biến chạm dung lượng. Phần mềm thiết kế của bạn cũng nên làm cho việc thêm linh kiện mới vào thư viện của bạn trở nên dễ dàng và ngay lập tức bắt đầu làm việc với chúng trong thiết kế của bạn.

  Tìm hiểu thêm về việc làm việc với thư viện linh kiện thống nhất.

• Khi nhiều thiết bị IoT được kết nối trực tuyến, những thiết bị này có khả năng sẽ bao gồm cảm biến chạm dung lượng cùng với một loạt các cảm biến khác để tương tác với môi trường.

  Tìm hiểu thêm về mảng cảm biến trong thiết bị IoT.

Truy cập linh kiện trong thư viện linh kiện thống nhất

Phần mềm Thiết kế PCB cho Cảm biến Chạm Dung lượng

Cảm biến chạm là các yếu tố có vẻ đơn giản nhưng thiết kế chúng đòi hỏi các công cụ CAD và bố trí phù hợp. Công cụ CAD của bạn cần cho phép bạn định nghĩa các đổ đồng trong bất kỳ hình dạng nào bạn có thể tưởng tượng, và bạn sẽ cần một trình quản lý xếp lớp để đặt các lớp đất và lớp nguồn của bạn ở vị trí đúng trong xếp lớp của bạn. Với Altium Designer, bạn sẽ có quyền truy cập vào tất cả những tính năng thiết kế này và nhiều hơn nữa trong một môi trường thiết kế duy nhất.

Sử dụng Altium Designer cho Thiết kế PCB Cảm Ứng Điện Dung của Bạn

Altium Designer bao gồm các công cụ quan trọng bạn cần cho thiết kế PCB cảm ứng điện dung, cũng như nhiều công cụ khác giúp bạn tích hợp các cảm biến này với các thành phần khác. Phần mềm thiết kế này bao gồm một hệ thống phân cấp thiết kế đầy đủ giúp chuẩn hóa dữ liệu thiết kế của bạn và giúp bạn chuyển sang sản xuất một cách liền mạch và tất cả trong một môi trường thiết kế duy nhất. Không có phần mềm thiết kế nào khác cung cấp mức độ tích hợp này.

• Altium Designer đặt tất cả các công cụ thiết kế quan trọng của bạn vào một chương trình duy nhất với giao diện nhất quán. Xem môi trường thiết kế thống nhất của Altium Designer trong hành động.
• Công cụ thiết kế 3D bản địa cung cấp cho bạn cái nhìn toàn diện về toàn bộ thiết bị của bạn, cho phép bạn đặt cảm biến cảm ứng điện dung của mình trên PCB một cách chính xác. Tìm hiểu thêm về công cụ thiết kế 3D bản địa của Altium Designer.
• Khi bạn sẵn sàng sản xuất bảng mạch của mình, bạn sẽ cần tạo ra tài liệu đầy đủ cho nhà sản xuất của mình. Tìm hiểu thêm về việc tạo tài liệu giao hàng cho nhà sản xuất trong Altium Designer.

Các nền tảng thiết kế khác thiếu chức năng bạn cần để thiết kế cảm biến chạm dung lượng tùy chỉnh trực tiếp trên PCB. Thay vào đó, bạn sẽ bị giới hạn bởi chức năng được cung cấp bởi các cảm biến có sẵn trên thị trường, và các chương trình khác có thể không bao gồm mô hình cho những linh kiện này. Thay vào đó, bạn cần làm việc với phần mềm thiết kế tích hợp duy nhất bao gồm hỗ trợ cho một số lượng lớn linh kiện và tích hợp tất cả các công cụ thiết kế quan trọng vào một chương trình duy nhất.

Khi bạn chọn Altium Designer, bạn luôn có quyền truy cập vào các nguồn lực bạn cần để thiết kế thành công. Từ diễn đàn AltiumLive đến podcast và một cơ sở kiến thức khổng lồ, bạn sẽ có đủ nguồn lực để giúp bạn đạt được thành công trong thiết kế. Đã đến lúc chuyển sang nền tảng thiết kế PCB tốt nhất trên thị trường. Đã đến lúc thử Altium Designer.