Quão viável seria usar o detector capacitivo através de vidro de 5 mm de espessura com um espaço entre o PCB e o vidro?

Estou pesquisando para um projeto que precisaria ter algum tipo de detecção de toque através de uma mesa de vidro com 5 mm de espessura.

Seria possível usar uma PCB com padrões apropriados e um microcontrolador mTouch / QTouch / capSense com ele em um lado do vidro e esperar que ele seja capaz de detectar o toque no outro lado do vidro se houver espaço entre o PCB e o copo? Estou pensando em ter LEDs SMD na lateral da PCB perto do vidro. Idéias para preencher a lacuna também são bem-vindas.

Eu fiz algumas pesquisas sobre isso e vi que algumas pessoas aqui conseguiram que os sensores sem intervalos funcionassem através do vidro, mas não tenho certeza de como isso funcionaria com essa lacuna.

A imagem abaixo do tamanho do espaço selecionado de 0,5 mm funciona bem para direcionar os campos de franja através de 10 mm de sobreposição de vidro. Aqui, o tamanho do botão = espessura do vidro adiciona 5 mm para melhor resposta. Você precisará de suporte mecânico para o vidro e certamente precisará de acrílico ou equivalente para acoplar faixas no botão ao vidro. então a espessura total de 10 mm é prática, possivelmente um pouco mais.

Com espaçadores de plexiglás adequados entre a placa e o vidro para preencher a lacuna de ar sobre os botões, acho muito viável. mas sem isso seria muito arriscado.

É possível uma redução contínua de vidro e preenchimento de folga de plexiglás sobre cada trilho de dedo e trilho de terra acima de 10 mm, mas com folga de ar talvez apenas ~ 1 mm seja prático com a proteção do solo ao redor da almofada de RF devido ao baixo acoplamento capacitivo do ar ao vidro.

O vidro de 8 mm é equivalente ao intervalo de ar de 1 mm e você precisa de um intervalo de ar de 5 mm mais vidro, portanto, considere as almofadas de silicone para preencher a extensão da geometria, apoiar o vidro e preencher a lacuna para que a almofada de dedo possa fechar as almofadas de plástico do capacitor de RF abaixo da superfície. Desde que a capacitância do espaço seja maior que o espaço do dedo <1pF. BTW 1pF é de cerca de 10KΩ a 24MHz

As juntas internas da ligação do fio de ouro SMD podem ficar estressadas com o vidro. Você pode usar vidro fumado ou pintado com máscara com silicone para preencher a lacuna sobre os sensores sob o vidro? isso pode funcionar elevando a constante dielétrica sobre os blocos e dar o bônus de rigidez estrutural e difundir o indicador LED sobre o ponto do touchpad ou para uso como indicadores de feedback.

Pensando bem nesse assunto, talvez você possa usar pares de refis de emissor de IR para pontos do touch pad para vidro sem toque apenas apontando próximo ao par de emissor.detector definido para um limiar de proximidade curto.

Você também pode usar espaçadores de plexiglás que estendem a forma da almofada ao vidro, que possuem valores epsilon semelhantes a 8 e usam um adesivo fino no lado do componente e espaçadores semelhantes ao redor dos LEDs para proteger e o vidro fino da tensão.

Isso é de uma planilha do Cypress

Parâmetros de entrada Valor Unidades

Espessura da sobreposição 2 mm Sobreposição - constante dielétrica 2,8 farad / m Capacitância de rastreio por polegada 2 pF

Diâmetro mínimo recomendado do botão
(com base na resposta mínima de 0,25pF do dedo)
Condições de ruído - Baixa (ruído de 0,05 pF) 7 mm Condições de ruído - Média (ruído de 0,075 pF) 9 mm Condições de ruído - Alta (ruído de 0,1 pF) 11 mm

Comprimento máximo do traço
Condições de ruído - Baixa (ruído de 0,05 pF) 400 mm Condições de ruído - Média (ruído de 0,075 pF) 387 mm Condições de ruído - Alta (ruído de 0,1 pF) 374 mm

Botão para distância ao solo 2 mm

Sensores de toque capacitivos medem mudanças na capacitância. A capacitância para um capacitor de placa paralela é aproximadamente C = A / d.

Se um dispositivo com sensor de tampa funcionar bem com uma alteração de capacitância de 1 pf quando a superfície superior do vidro estiver a 1 mm das almofadas de metal, ele não saberá a diferença - e funcionará tão bem - se você pode equipar as coisas para obter a mesma alteração de 1 pf na capacitância quando a superfície superior do vidro estiver a 10 mm de distância.

Uma maneira de fazer isso é com o dimensionamento simples. Se você deseja que a distância entre vidro e espaço aéreo (d) seja 64 vezes maior que nas placas de demonstração capsense, use aproximadamente 64 vezes a área (A) - faça as almofadas de metal 8 vezes mais largas e 8 vezes mais altas e, em vez disso, de usar uma ponta do dedo, use toda a mão.

Como cada 1 mm de espaço adicional de ar é tão ruim quanto 5 mm de espessura de vidro adicional (a permissividade relativa do vidro é aproximadamente 5 vezes maior que o ar), a maioria das pessoas tenta pressionar as placas de proteção contra o vidro diretamente contra o vidro sem intervalo aéreo. Uma maneira de fazer isso é usar molas de metal para conectar eletricamente o metal na parte traseira das almofadas de vidro no PCB. O metal da própria mola pode ser adequado. Algumas pessoas prendem placas de metal nas molas e deixam que as molas pressionem as placas contra o vidro. Outras pessoas colam placas transparentes condutoras no vidro. (Consulte a seção 3.5.3 de "AN2869: Diretrizes para o design de aplicativos com sensor de toque" , seção 4.3.2 de "AN0040: Projeto de hardware para toque capacitivo" , protótipos perigosos:"Nota da aplicação: Usando Philipp Springs para criar teclas sensíveis ao toque" , seção 3.3.1 de "QTAN0079: botões, controles deslizantes e rodas: Guia de design do sensor" , etc.)