睿能科技全资子公司 股票简称:睿能科技 股票代码:603933

 QTouch技术

 


         QTouch技术是Atmel公司触摸技术部前身Quantum的一项触摸传感专利。所开发的集成电路技术是基于电荷的传输电容式感测。

 

         QTouch IC检测将传感器芯片和简单按键电极之间单连接,利用电荷转移来精确检测触摸。

 

 

 

QTouch分类


       ●  QTouch:

       ➢ QTouch芯片对一个未知电容的电极充电到一个已知的电位,电极通常由PCB上的铜区域构成。
       ➢ 在充电期间产生的电荷会转换到检测电路中,经过多次检测充电-转换周期后可以确定电极的电容。
       ➢ 当手指放在触摸面板时,相当于在电极上增加了一个外部电容,影响电荷变化;芯片判断为一次触摸事件。
       ➢ QTouch芯片也可以被设置用于检测手指的接近,而不是单纯的触摸。

     

       ● QTouch ADC:

       ➢ QTouch ADC是最新推出的触摸感应算法,通过对标准SAR型ADC进行采样来实现。原理和电极设计基本同QTOUCH。
       ➢ 初始状态下,在未触摸的电极上建立一定的电荷量来设定电极的参考电平。
       ➢ 当手指触及面板时,它会与传感器的电场发生耦合。这将导致电极电荷下降,因为一部分电荷经过手指泄漏到了地面。经过转换后信号电平与参考电平比较,如果它们的差值大于用户设定的阈值 (delta),则判断检测到一次触摸事件。
       ➢ 对于每一个按键,QTouch ADC只需要一个串联电阻和单个引脚。与标准QTouch技术相比,QTouch ADC加快了采集时间,缩短触发时长,从而降低功耗。
       ➢ 判断电平逻辑的信号处理方式可保证QTouch ADC稳健可靠,可消除由环境噪声引起的误测。
       ➢ QTouch ADC可以驱动单个或多个键。
       ➢ 每个键可以单独设置灵敏度级别,并且可以单独设计成不同形状的电极来满足各种外观要求。
       ➢ 使用与QTouch®相同的频调制和稀疏技术,减少射频散射和磁化率,以及降低功耗。

 

       ●  QMatrix:

       ➢ QMatrix是通过扫描电极矩阵来检测触摸的技术。同样利用PCB上的铜区域作为检测电极。
       ➢ 单个QMatrix器件可以驱动大量按键,实现了极低的单键成本。
       ➢ QMatrix对每个通道使用一对传感电极。一个是发射电极,由逻辑脉冲形成的电荷对其触发充电。另一个是通过绝缘面板耦合到发射器的接收电极。
       ➢ 手指触摸面板时,场耦合会减弱,从而检测到触摸。
       ➢ QMatrix特别适用于多按键应用,矩阵按键数量=X通道*Y通道。
       ➢ 面板可以厚达50毫米。按键形状和布局可以随意变换,以满足最终产品的美观和功能要求。可轻松满足亮光和背光按键的要求。
       ➢ QMatrix电路提供极高的信噪比、高度免疫水滴影响、极高的温度稳定性以及低功耗性能,易于布线以及可自由设置按键数量。

 


 

QTouch特性对比

 

 

接近检测方法

 

        QTouch、QTouch ADC、QMatrix均支持接近检测功能。接近检测功能只需要在触摸按键的基础上提升灵敏度,通过增大电极电场(E-field)实现是否有用户接近触摸界面检测,接近检测距离最高可达250mm。 该功能可用于低功耗实际,例如无用户接近时,可关闭大部分触摸按键的扫描和面板背光以减少功耗。

       ● 对于QTouch和QTouch ADC:增大电极面积、减少采样电容Cs(如有)、减少触摸检测的阈值、减少地层的影响

       ● 对于QMatrix:增大电极面积、扩大X/Y电极间隙、增加采样电阻Rs、减少触摸检测的阈值、增加对传感器的触发时间、减少地层的影响

 

QTouch性能优势

 

        ● 拥有经过市场验证的技术:凭借电容式触摸解决方案领域20余年的经验,Microchip(Atmel)可以向任何触摸应用领域提供可靠技术

        ● 设计灵活:可设计按钮、滑条和滑轮以最大化满足功能和美观的要求

        ● 稳定、可靠:无论噪音、湿度或温度条件如何,都能够可靠运行

        ● QTouch集成AKS功能:

       ✔ Atmel专利的邻键抑制(AKS)采用迭代技术重复测量每个按键上的电容变化,比较结果和确定哪个按键是用户想要的

       ✔ 可防止对邻键的假触摸检测

       ✔ 用户开发时可以选择是否使用AKS

       ✔ 如果有多个触摸按键离得很近,当手指靠近时会导致多个按键的电容发生变化时,推荐使能AKS

 

 


 

 

QTouch应用方案

 

        A、按钮、滑条和滑轮应用的触摸控制器方案


        Atmel QTouch电容式传感可供Atmel 8位如ATtiny814/ ATtiny816/ATtiny817系列和32位如SAM C/D/L微控制器使用。一些微控制器甚至内置了专用的硬件触摸控制器,以提供最高灵敏度、最低功耗以及较高的抗干扰性能,可作为机械按钮、滑条和滑轮的替代产品。为提高灵活性,Atmel提供了各种电容式触摸选项:

        1、专用触摸器件

        Atmel专用触摸器件是独立的触摸控制器,只需将它们连接到PCB上的触摸传感器,然后加电即可。由于内置了运行时环境跟踪和校准功能,因此通过非常少的开发时间即可实现可靠的触摸解决方案。 

        2、带有触摸硬件的微控制器

        Atmel提供各种带有内置电容式触摸传感模块 (PTC) 的通用微控制器。这些器件提供高质量的固定功能触摸技术,支持邻键抑制,从而提高小型键盘的准确度,使触摸屏上的按钮更易于实现电容式触摸传感,且使用CPU最少,以便保留大多数处理能力用于用户应用。这些器件是要求非常苛刻的需要单芯片解决方案的应用的理想之选。

        3、QTouch库

        除了带有触摸功能的专用触摸器件和微控制器,Atmel还提供稳定可靠的QTouch库,可用于给几乎所有8位和32位Atmel微控制器添加触摸功能。所有器件系列均受支持,从最小的tinyAVR器件到最强大的Atmel SMART ARM微控制器。QTouch库是用于为现有微控制器添加触摸的理想之选。

 

        B、低功耗电容式触摸表面解决方案


        使用电容式触摸屏的智能手机和平板电脑的广泛应用带来了对消费产品(例如,可穿戴计算机/IoT器件、遥控器和PC/游戏控制器)用户界面的更高要求。此类新产品需要一种具有较低的功耗、较高的成本优化以及应用集成的表面解决方案。Atmel QTouch® Surface平台可满足所有这些要求,它允许设计人员利用任意Atmel ARM® Cortex®-M0+微控制器(例如 Atmel®│SMART SAM D20)并轻松添加低功耗的触摸表面控制器,无需额外的成本。 

 

        关键特性

        QTouch Surface平台的关键特性包括:
       ● 全球功耗最低的电容式触摸表面控制器,具有表面触摸唤醒功能,并且待机电流低至4µA
       ● 可与所有Atmel│SMART ARM Cortex-M0+微控制器结合使用
       ● 支持在以下尺寸范围的表面上进行多点触摸
               2.7 英寸(触摸间隙为2mm)
               5.5 英寸(触摸间隙为14mm)
        ● 扫描速率高达100Hz