Solução de sensoriamento Capacitivo com a linha PIC®micro

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Objetivos da AulaAo término desta aula você irá: Conhecer os princípios da Tecnologia de ToqueCapacitivo Conhecer as soluções mTouch™Know How para implementar uma aplicação deToque Capacitivo usando os microcontroladores daMicrochip

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������� de sensoriamentoCapacitivo com a linha

PIC®micro

CAP - mTouchTM

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Objetivos da Aula

Ao término desta aula você irá:

� Conhecer os princípios da Tecnologia de Toque Capacitivo

� Conhecer as soluções mTouch™

� Know How para implementar uma aplicação de Toque Capacitivo usando os microcontroladores da Microchip

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Agenda

Princípios de capacitância� Medindo Capacitância

Capacitância para cada HW� Comparador interno (PIC10F)� Comparador com SR Latch (PIC16F/PIC18F)� Capacitive Sense Module (CSM) (PIC16F/PIC18F)� Charge Time Measurement Unit (CTMU) (PIC18F/PIC24F)

Técnicas de SoftwareTécnicas de Layout de placaRecursos DisponíveisDemonstração

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Agenda

Princípios de capacitância� Medindo Capacitância

Capacitância para cada HW� Comparador interno (PIC10F)� Comparador com SR Latch (PIC16F/PIC18F)� Capacitive Sense Module (CSM) (PIC16F/PIC18F)� Charge Time Measurement Unit (CTMU) (PIC18F/PIC24F)

Técnicas de SoftwareTécnicas de Layout Recursos DisponíveisDemonstração

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Soluções de Sensoriamento Capacitivo mTouch™

ComparadorComparadorComparador

Comparadorcom SR Latch

ComparadorComparadorcom SR Latchcom SR Latch

Capacitive Sensing

Module (CSM)

Capacitive Capacitive Sensing Sensing

Module (CSM)Module (CSM)

Charge TimeMeasurementUnit (CTMU)

Charge TimeCharge TimeMeasurementMeasurementUnit (CTMU)Unit (CTMU)

MC

U P

ER

FOR

MA

NC

E

CANAIS DISPONÍVEIS

1 1 -- 22 4 4 -- 1010 > 15> 15

PIC10F eComponentes

externos

PoucosComponentes

externos

Semnecessidade decomp. externos

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Princípios de Capacitância

dA

C rεε 0=

�0 Permissividade do vácuo (8.854 pF/metro)

�r Constante dielétrica relativa (sem unidade)

A Area das placas (metros)

C Capacitancia (F)

d Distancia entre as placas (metros)

A

d

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� Material do PCB� FR-4 4.20 to 4.70� CEM1 - 3 3.8 to 4.5

� Vidro� Iron-sealing glass 8.38 to 8.30� Soda-borosilicate 4.97 to 4.84� Fused quarts 3.78

� Plástico� Acetato 3.48 to 3.30� Resina Epoxy 3.67 to 3.52� Policarbonato 3.02 to 2.96� Polietileno 2.26

� Outros� Agua Líquida 78.20� Ketchup / Mostarda 24.0� Gelo 4.15� Neve 1.55

dA

C r��= 0

Constante Dielétrica

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Placa de Circuito Placa de Circuito Impresso (PCB)Impresso (PCB)

d

Construção do Sensor de Toque

CCPP = = Base do sensor capacitivoBase do sensor capacitivo

CP

PadPad de cobrede cobre

AplicaAplicaçção isoladaão isoladaA

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� Introdução do dedo produz uma capacitância paralela

CF

Como funciona?

CP

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CP CF

CP

Sensor Capacitivo (CS) = CP

Sensor Capacitivo (CS) = CP + CF

Circuito Equivalente

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Fatores de Influência na Capacitância

� Tamanho do sensor Pad� Quanto do dedo esta sobre o sensor� Tipo do material que cobre o sensor� Espessura do Material cobrindo o sensor� Material nos dedos:

� Luvas, Pinturas, Mão Úmida, Ketchup etc� Calor, umidade, metal adjacente

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Aquisição da Capacitância

A solução de sensoriamento mTouch™ baseia-se em dois métodos distintos:

� Medindo a Freqüência (Relaxation Oscillator)� Sensor de Toque é o C em um oscilador RC

� Medindo a Tensão (Tempo de Carga) � Capacitor é carregado por um período fixo e a tensão é medida.

Tt

�V �f

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Agenda

Princípios de capacitância� Medindo Capacitância

Capacitância para cada HW� Comparador interno (PIC10F)� Comparador com SR Latch (PIC16F/PIC18F)� Capacitive Sense Module (CSM) (PIC16F/PIC18F)� Charge Time Measurement Unit (CTMU) (PIC18F/PIC24F)

Técnicas de SoftwareTécnicas de Layout Recursos DisponíveisDemonstração

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Um Circuito RC Simples

VCS

tempo� = R * CS

R

CS VCS

+

_

5�

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Circuito RC – Quando tocado

� = R * CS

R

CS VCS

+

_

VCS

tempo5�

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Aplicação do mTouch em PIC10F

� � �� ��� � �� ��

� � � �� ����������������� � ���� � ��

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Agenda

Princípios de capacitância� Medindo Capacitância

Capacitância para cada HW� Comparador interno (PIC10F)� Comparador com SR Latch (PIC16F/PIC18F)� Capacitive Sense Module (CSM) (PIC16F/PIC18F)� Charge Time Measurement Unit (CTMU) (PIC18F/PIC24F)

Técnicas de SoftwareTécnicas de Layout Recursos DisponíveisDemonstração

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Relaxation Oscillator Circuit

VDD

S

R

Q

Q

+_

+_

0.1µF

CS

3K�

1K�

120K�

C1

C2

1/4VDD

CVREF

� 2/3 VDD

PIC® MCU

VCS

Cs = Sensor de Capacitância

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Circuito Oscilador

VDD

S

R

Q

Q

+_

+_

CS

3K�

1K�

120K�

C1

C2

1/4VDD

CVREF

� 2/3 VDD

PIC® MCU

C1IN - > C1IN+ (2/3 VDD) ����C1OUT = 0

INVERTIDO

C2IN - > C2IN+ (1/4VDD) ����C2OUT = 1

0.1µF

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Circuito Oscilador

VDD

S

R

Q

Q

+_

+_

CS

3K�

1K�

120K�

C1

C2

1/4VDD

CVREF

� 2/3 VDD

PIC® MCU OPERAÇÃOQQRS0 0

00 1

111

Saida mantem ultimo valor conhecido (HOLD)

CARGA

DESCARGA

CARGA

0 101

0 1

0.1µF

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Operação do Circuito Oscilador

S

R

Q

Q

+_

+_

C1

C21/4VDD

120K�

tempo

VCS

0

11

PIC® MCUCARREGANDO

OPERAÇÃOQQRS0 0

00 1

111

Saida mantem ultimo valor conhecido (HOLD)

CARGA

DESCARGA

CARGA

0 101

0 1

CVREF

� 2/3 VDD

CS+_VCS

1/4VDD

2/3 VDD

LIGA

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Operação do Circuito Oscilador

S

R

Q

Q

+_

+_

C1

C21/4VDD

120K�

VCS

0

01

PIC® MCUCARREGANDO

OPERAÇÃOQQRS0 0

00 1

111

Saida mantem ultimo valor conhecido (HOLD)

CARGA

DESCARGA

CARGA

0 101

0 1

CVREF

� 2/3 VDD

CS+_VCS

1/4VDD

2/3 VDD

1/4VDD

tempo

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S

R

Q

Q

+_

+_

C1

C21/4VDD

120K�

PIC® MCUCVREF

� 2/3 VDD

CS+_VCS

VCS

0

01

CARREGANDO

OPERAÇÃOQQRS0 0

00 1

111

Saida mantem ultimo valor conhecido (HOLD)

CARGA

DESCARGA

CARGA

0 101

0 1

1/4VDD

2/3 VDD

Operação do Circuito Oscilador

tempo

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S

R

Q

Q

+_

+_

C1

C21/4VDD

120K�

PIC® MCUCVREF

� 2/3 VDD

CS+_VCS

VCS

1

00

LIMIAR DA DESCARGA

OPERAÇÃOQQRS0 0

00 1

111

Saida mantem ultimo valor conhecido (HOLD)

CARGA

DESCARGA

CARGA

0 101

0 1

1/4VDD

2/3 VDD

2/3VDD

Operação do Circuito Oscilador

tempo

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S

R

Q

Q

+_

+_

C1

C21/4VDD

120K�

PIC® MCUCVREF

� 2/3 VDD

CS+_VCS

1/4VDD

2/3 VDD

VCS

0

00

DESCARGA

OPERAÇÃOQQRS0 0

00 1

111

Saida mantem ultimo valor conhecido (HOLD)

CARGA

DESCARGA

CARGA

0 101

0 1

Operação do Circuito Oscilador

tempo

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S

R

Q

Q

+_

+_

C1

C21/4VDD

120K�

PIC® MCUCVREF

� 2/3 VDD

CS+_VCS

VCS

0

11

INICIO DA RECARGA

OPERAÇÃOQQRS0 0

00 1

111

Saida mantem ultimo valor conhecido (HOLD)

CARGA

DESCARGA

CARGA

0 101

0 1

1/4VDD

2/3 VDD

1/4VDD

Operação do Circuito Oscilador

tempo

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S

R

Q

Q

+_

+_

C1

C21/4VDD

120K�

PIC® MCUCVREF

� 2/3 VDD

CS+_VCS

0

01

CARREGANDO

OPERATIONQQRS0 0

00 1

111

Saida mantem ultimo valor conhecido (HOLD)

CARGA

DESCARGA

CARGA

0 101

0 1

1/4VDD

2/3 VDD

VCS

Operação do Circuito Oscilador

tempo

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1/4VDD

2/3 VDD

VCS

LIMIAR DA DESCARGA

S

R

Q

Q

+_

+_

C1

C21/4VDD

120K�

PIC® MCUCVREF

� 2/3 VDD

CS+_VCS

1

00

OPERATIONQQRS0 0

00 1

111

Saida mantem ultimo valor conhecido (HOLD)

CARGA

DESCARGA

CARGA

0 101

0 1

2/3VDD

Operação do Circuito Oscilador

tempo

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S

R

Q

Q

+_

+_

C1

C21/4VDD

120K�

PIC® MCUCVREF

� 2/3 VDD

CS+_VCS

1/4VDD

2/3 VDD

VCS

1

0

DESCARREGANDO

OPERATIONQQRS0 0

00 1

111

Saida mantem ultimo valor conhecido (HOLD)

CARGA

DESCARGA

CARGA

0 101

0 1

Operação do Circuito Oscilador

0

tempo

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Medição de Frequência

VDD

CS

3K�

1K�

120K�

1/4VDD

PIC® MCU

S

R

Q

Q

C1

C2

CVREF

� 2/3 VDD

+_

+_

C2OUT pin

T0CKI pin

TIMER1

VC2OUT pin

HIGH

LOW

TMR1H TMR1L

16-bits = 0���� (216 – 1) = 0 ���� 65535

TMR1+1 TMR1+1 TMR1+1 TMR1+1

tempo0.1µF

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Medição de Frequência

VDD

CS

3K�

1K�

120K�

1/4VDD

PIC® MCU

S

R

Q

Q

C1

C2

CVREF

� 2/3 VDD

+_

+_

C2OUT pin

T0CKI pin

TIMER1

TIMER0

A interrupção doTMR0 gera uma base de tempo fixa para análise e medição

tempo

TMR00����255

TMR00����255

TMR00����255

TMR0overflow

TMR0overflow

TMR1H:TMR1L Incrementa Frequencia

0.1µF

tempo

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Frequency Measurement

PIC® MCU

C2OUT

A interrupção doTMR0 gera uma base de tempo fixa para análise e medição

TMR00����255

TMR0overflow

TMR1H:TMR1L Incrementa Frequencia

T1CKIC12INx

VDD

0.1µF

3K�

1K�

1/4VDD

CP

tempo

tempo

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Frequency Measurement

PIC® MCU

C2OUT

A interrupção doTMR0 gera uma base de tempo fixa para análise e medição

TMR00����255

TMR0overflow

TMR1H:TMR1L Incrementa Frequencia

T1CKIC12INx

VDD

3K�

1K�

1/4VDD

TMR00����255

TMR0overflow

CF

CP

0.1µF

tempo

tempo

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Frequency Measurement

PIC® MCU

C2OUT

A interrupção doTMR0 gera uma base de tempo fixa para análise e medição

TMR00����255

TMR0overflow

TMR1H:TMR1L Incrementa Frequencia

T1CKIC12INx

VDD

1000pF

3K�

1K�

1/4VDD

TMR00����255

TMR00����255

TMR0overflow

CP

tempo

tempo

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Medição de FrequênciaUso de processamento ���� BAIXO

A medição utiliza HWs internos do PIC e poucoprocessamento:

• Comparadores• Latch SR• Timer0 e Timer1

���� Uso do processamento para a aplicação.

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C1

C2

CVREF

� 2/3 VDD

PIC® MCU

S

R

Q

Q

TIMER1

TIMER0

+_

+_

Múltiplos Sensores

Múltiplos Sensores ExternalReference

� Usando comparadores programáveis na entrada

� Se mais botões forem necessários, use um multiplexador externo

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Agenda

Princípios de capacitância� Medindo Capacitância

Capacitância para cada HW� Comparador interno (PIC10F)� Comparador com SR Latch (PIC16F/PIC18F)� Capacitive Sense Module (CSM) (PIC16F/PIC18F)� Charge Time Measurement Unit (CTMU) (PIC18F/PIC24F)

Técnicas de SoftwareTécnicas de Layout Recursos DisponíveisDemonstração

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Toque Capacitivo com PIC16F72X

� Novo Módulo - Capacitive Sense Module (CSM)� Algoritmos para detecção de toque são idênticos� Mais Inputs

� 8 Canais em 28 pinos� 16 Canais em 40 pinos

� Integração de Hardware� Sem necessidade de componentes externos, Interface direta com

sensor� Economiza 3 I/Os por sensor

� Escolha do Timer 0, Timer 2 ou WDT como base de tempo

� Opera enquanto está em modo Sleep� Diminui consumo

� Mais tempo de autonomia para serviços ininterruptos

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Relaxation Oscillator x CSM

�������������� �!���

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Diagrama em Blocos do CSM

CAPOSCModule

(Oscilador)

Frequency Capture

TMR2

TMR0

TMR1

* 40-pinos PIC® MCU com 16 canais

Sensor 0CPS0

CPS15

PIC16F722/723/724/726/727

• Timer1 com TMR1 com melhorias no gate• TMR0 ou TMR2 como base de Tempo

CPSCON0

CPSCON1

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Diagrama em Blocos do CSM

"�# �$�

�$������%��$�!�$& !��'�$# ��!����!���$�������$(�

)�������!�$������# �" * �

������!��+����!����# ���'�,�(�

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PICs com CSM é a solução de mais baixo custo para implementação de sensor capacitivo !!!

Nova família PIC16F72X com CSM

PIC16F72X11/14 Ch 8-bit A/DAUSARTCCP2 Timers 8 bits1 Timer 16 bits

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Nova família PIC16F193X com CSM

PIC16F193XEnhanced Core de 49 instruçõesTecnologia nano WattOsc. interno de precisãoStack de 16 níveis4 Timers 8 bits1 Timer 16 bitsEUSARTI2C™/SPIECCPCCPLCD ...

NOVO

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Agenda

Princípios de capacitância� Medindo Capacitância

Capacitância para cada HW� Comparador interno (PIC10F)� Comparador com SR Latch (PIC16F/PIC18F)� Capacitive Sense Module (CSM) (PIC16F/PIC18F)� Charge Time Measurement Unit (CTMU) (PIC18F/PIC24F)

Técnicas de SoftwareTécnicas de Layout Recursos DisponíveisDemonstração

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Interface CTMU com ADC

Conversor A/D

PIC® MCU A/D com CTMU

Fonte de CorrenteConversor A/D Trigger

CTMU

Sensor 0

CCA/DA/D

Sensor 15

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Fonte de Corrente CTMU

Para o Conversor A/D

CTMU

Fonte de Corrente

Trigger Starts/Stops Current Source

Descarga

Fonte de corrente carrega:Circuito de Toque Capacitivo

Conversor A/D

Trimmable current sourceRange : 0.55uA, 5.5uA and 55uA

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Diagrama em Blocos do CTMU

CTMUCONCTMUCON

CTMUICONCTMUICON

ControleControlede de picopicoLLóógicogico

Pico Pico ExternoExternoPinosPinos Trigger Trigger

Timer1Timer1

OC1OC1 PinoPino de de SaidaSaida de de

PulsoPulso

ControleControleLLóógico gico

do CTMUdo CTMUConversorConversor

A/D TriggerA/D Trigger

GeradorGerador de de PulsosPulsosLLóógicogico

ComparadorComparador 2 Output2 OutputComparadorComparador 22InputInput

FonteFonte de de CorrenteCorrente

ControleControledede

CorrenteCorrente

ConversorConversor A/DA/D

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� Teoria de operação é a mesma (toque na placa produz uma capacitância paralela)

CF

Como ele Funciona?

CP

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Como o CTMU Funciona

Conceitos básicos do EE101:� Corrente instantânea no capacitor

i = C · dV/dt� Se i = corrente constante, então

I = C · V/tI · t = C · V

� Se I e t são mantidos constantes, com C aumentando, V irá diminuir

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__

Componentes do Circuito - CTMU

Conversor A/D

Fonte de corrente

CADCCIRCSWCF

VAD

Descarga

Trigger

CTMU

I = C· Vt

CP = CAD + CCIR + CSW = 30pFCF = 7pF

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Cálculos

CP = CAD + CCIR + CSW = 30pFCF = 7pF

__I = C· Vt

____I =C·

Vt

• I = 5.5µA• t = 10µS• CP = 30pF

V = 1.833

• I = 5.5µA• t = 10µS• C = CP+ CF = 37pF

V = 1.486

Quando nãotocado

Quandotocado

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Cinco Etapas Básicas

� Descarga do Circuito para garantir que ele inicie com 0 (zero) Volts

� Ligue a fonte de corrente para carregar o circuito de toque

� Espere por um período fixo de tempo� Desligue a fonte de corrente para parar de

carregar o circuito de toque� Faça a conversão do A/D para ler a tensão

presente no circuito de toque

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Forma de onda CTMU

Inicio de carga

Fim de cargaConversão do A/D

Descarga

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CTMU Formas de ondaSem toque & Com toque

Sem Toque

Com Toque

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CTMU para Toque CapacitivoSumário

� Usa uma Fonte de Corrente Constante para Carregar o circuito de Toque Capacitivo

� Tempo fixo de carga� Conversor A/D lê a tensão no Circuito de

Toque� Adicionando a Capacitância Humana é

detectado através de uma mudança na tensão lida

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Famílias com CTMU

Família PIC24F256GB110 - 16 Canais(12 micros)

Família PIC24F256GA110 - 16 Canais(9 micros)

Mais itens irão vir nas famílias PIC24F e PIC18F…

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Famílias para cada necessidade

ComparatorComparatorComparator Comparatorwith SR Latch

ComparatorComparatorwith SR Latchwith SR Latch

Capacitive Sensing Module

Capacitive Capacitive Sensing Sensing ModuleModule

Charge TimeMeasurementUnit Module

Charge TimeCharge TimeMeasurementMeasurementUnit ModuleUnit Module

Response Time

# of Keys 1 Up to 4 Up to 64 Up to 64

External Components

Required

PIC®Microcontrollers

PIC10F204/6

& otherswith

Comparator

PIC16F61XPIC16F690PIC16F88X

PIC18F14K50

PIC16F72XPIC16F19XX

PIC24FJ256GA110PIC24FJ256GB110

PIC24F16KA102PIC18F46J11PIC18F46J50PIC18F87J90

BestGood Better

Yes Yes No No

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CVD – Capacitive Voltage Divider

� - . - �///

PIC® Microcontroller

00TRISx Register

00

PORTx Register

SENSOR 1 CSENSOR1

SENSOR 2 CSENSOR2

Rx0/AN0

Rx1/AN1

ADC+_CHOLDVCHOLD

Implementação do mTouchutilizando apenas o ADC

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CVD – Capacitive Voltage Divider

mTouch utilizando apenas o ADC

� � 01�� ����������"���� 2 ���� - ��3 �� � 4 �5% . 4 &6

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Agenda

Princípios de capacitância� Medindo Capacitância

Capacitância para cada HW� Comparador interno (PIC10F)� Comparador com SR Latch (PIC16F/PIC18F)� Capacitive Sense Module (CSM) (PIC16F/PIC18F)� Charge Time Measurement Unit (CTMU) (PIC18F/PIC24F)

Técnicas de SoftwareTécnicas de Layout Recursos DisponíveisDemonstração

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Capacitância no Mundo RealC

onta

dor

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Algoritmo do FirmwareValores Médios

� Compara último valor medido com a media de pouca variação� Ajuste automático para

mudanças de meio� Pode salvar a média

como referencia� Trip level é relativo à

movimentação da média� Outra funcionalidades

são implementadas tal como em botões normais:� Debouncing� Pressionado e livre� Etc.

Con

tage

ns

Tempo

AbsolutoMédia

Sensorpressionado

Sensorsolto

‘Floating’Trip level

‘Floating’Level solto

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Desafios para Detecção do Botão

Tempo

Cou

nts

Sujeira e pó

Ajuste no valor médio para previnirbotão “emperrado”

AbsoluteAverage

Trip

Tempo

Cou

nts

Variação de Umidade/Temp

Média móvel e nível de detecçãomovimentam com a variação

AbsoluteAverage

Trip

Tempo

Cou

nts

Power up com a mão no sensor

Ajusta o valor medio para onovo counts rate

AbsoluteAverage

Trip

Tempo

Cou

nts

Detecção Normal

Reação ao pressionartecla

AbsoluteAverage

Trip

Reação ao liberartecla

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Dicas para Robustez contra Ruído(Software)

�Rotina de Debounce no Sensor� Debounce para toque capacitivo é usado para

bloquear o ruído que é irradiado para o sensor� A maioria dos ruídos não é periódico, portanto não irá

acionar o sensor muitas vezes sucessivamente� Requer múltiplas leituras sucessivas do estado do

botão Pressionado/Não Pressionado� Requer uma taxa de leitura alta suficiente para

manter o tempo de resposta baixoExemplo:� Requer 4 leituras sucessivas de estado

pressionado para validar como uma vez pressionado

� Taxa de leitura é de 16mS� Tempo de resposta é 4 x 16mS = 64mS

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Rotina do Sensor de Debounce

Inicio

Lê o Sensor

SensorPressionado? Pressed_Count = 0

Unpressed_Count++

Unpressed_Count> = 3?

Unpressed

NUnpressed_Count = 0

Pressed_Count++

Pressed_Count> = 3?

Y

Pressed

Y

N N

Y

A

A

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Dicas para Robustez contra Ruído(Software)

� Over samplingMúltiplas leituras em cada Canal do Sensor � Soma cada leitura, use o valor médio� Crie um limiar, determine quantas leituras estão

acima/abaixo deste limiar

� Cada Canal de Toque Capacitivo pode ser melhoradoContagem para diferentes comprimentos de trilhas

e/ou diferentes tamanhos de pads� Ajuste do timer para a solução do Relaxation Oscillator� Ajuste a fonte de correte para a solução CTMU

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Ampliação do número de sensores

O que pode ser feito para aumentar o número de sensores (PADs)?

Emparelhamento

Matriz

Slider

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Método do Canal Emparelhado

Expande 4 botões para 10� 1, 3, 7, & 9 são botões inteiros� 2, 4, 5, 6, 8, & 0 são botões com

canal emparelhado� Os botões emparelhados

produzem ½ da alteração na capacitância

� Requer leitura em todos os botões para validar a decodificação

� Não consegue diferenciar se foram dois botões pressionados juntos ou se foi pressionado o botão emparelhado

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Canais por Matriz

� Uma grade de “a” linhas e “b” colunas requer (a + b) canais, mas implementa (a x b) botões

� Software determina o botão pressionado após ler todas as linhas e colunas

� Requer alta velocidade de leitura (para grandes matriz)

� Não detecta toque Múltiplo de botões

C1 C2 C3 C4

R1

R2

R3

P: Qual é a situação mais otimizada para sensoriamento de canais usando Matriz?R: Um número igual de linhas e colunas

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Slider

100%

0%

Cou

nt

� Requer 2 Canais� Equações Básicas:� Sensor da Direita:

� % = 100 x (D/(E+D))� Sensor da Esquerda

� % = 100 x (1-(E/(E+D)))Onde E e R são o delta de um sensor

não pressionado PIC® MCU

Sensor da EsquerdaValor Bruto

Sensor da DireitaValor Bruto

Pads Triangulares na PCB

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Agenda

Princípios de capacitância� Medindo Capacitância

Capacitância para cada HW� Comparador interno (PIC10F)� Comparador com SR Latch (PIC16F/PIC18F)� Capacitive Sense Module (CSM) (PIC16F/PIC18F)� Charge Time Measurement Unit (CTMU) (PIC18F/PIC24F)

Técnicas de SoftwareTécnicas de LayoutRecursos DisponíveisDemonstração

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Tamanho e dimensão do Pad

dA��

=C r0 A

d

� ½ ” x ½ ”(12.7mm x 12.7mm)

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Placa de Circuito Impresso

Aplicação Isolada

d

A��=C r0

Sensor próximo Sensor desejado

Sensores de Toque Adjacentes

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PCB

dA��

=Cr0

A

d

¼ ” (4.7 mm)Sensor próximo Sensor desejado

Sensores de Toque Adjacentes

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PCB

Cover Plate

Ground

CACGnd

CF2

CF1

� Adição de um ground atenua o CF2

Sensor próximo Sensor desejado

Sensores de Toque Adjacentes

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Aplicação Isolada

PCBsensorVia

CP

O Toque pode ser lido incorretamente!Filtro por software é necessário

Pads e trilhas

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sensorVia

Trilha conecta o sensor ao pino do PIC® MCU(Diretamente abaixo do pad, do lado oposto da placa)

Resolve o problema, mas aumenta a capacitância de base

Pads e trilhas

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Aplicação Isolada

PCBVia

sensor sensor 2

Mantenha a área abaixo e entre os pads livre de trilhas

Pads e trilhas

Trilha conecta o sensor ao pino do PIC® MCU(Diretamente abaixo do pad, do lado oposto da placa)

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Trilhas conectadas ao pad

� Mantenha elas pequenas� Espaço adequado para as trilhas

� Entre elas e o ground

CapacitanciaParasita

&Acoplamento dos sensores

sensor 1 sensor 2 sensor 3

Vista inferior

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dA��

=C r0

CFCF

Espessura da camada de isolação

Quanto mais fino for o isolamentomaior será a sensibilidade e a precisão

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dA��

=C r0

dA��

=C r0Se aproxima...

A

A

Sensor próximo Sensor desejado

Espessura da camada de isolação

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dA��

=C r0

Constante Dielétrica (�r)

+++++++

- - - - - - -Isolado

PCB Pad

�rvidro = 4 ���� 8

�rplexiglas = 2.25 ���� 3.5

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Efeito da Água

PCB

Isolado C F1CF2

Sensor próximo Sensor desejado

dA��

=C r0

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Montagem dos Componentes

Monte os componentes em apenas um lado da placa, no lado oposto dos sensores

Componentes do sistema

proteçãobotão 1 botão 2 botão 3PCB

Vista Lateral

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Como eu escolho a família correta?

� A escolha é feita de acordo com a aplicação:� Numero de I/Os, Memória necessária� Canais de Comunicação� Toque Cap usado com um Display� Performance de CPU � Low Power� USB, Ethernet…..

Uma chave ou sensor de proximidade

Vá fácil e barato com a família PIC10F

4-10 botões/chaves ou tecladoO modulo S/R latch é uma

solução com excelente custo benefício

> 15 chaves/botões com comunicação básica

A escolha da família é a mais indicada PIC16F72X

> 15 chaves/botões com alta performance e interface do usuário

com Display, USB, Speech…Say Hello ao PIC24F com CTMU

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Agenda

Princípios de capacitância� Medindo Capacitância

Capacitância para cada HW� Comparador interno (PIC10F)� Comparador com SR Latch (PIC16F/PIC18F)� Capacitive Sense Module (CSM) (PIC16F/PIC18F)� Charge Time Measurement Unit (CTMU) (PIC18F/PIC24F)

Técnicas de SoftwareTécnicas de Layout de placaRecursos DisponíveisDemonstração

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Recursos Disponíveis

PIC10F Capacitive Touch BoardImplementação de um botão simples ou sensor de proximidade

• Montado com a famíliaPIC10F;

• Interface de ação simples (ON/OFF), (ABRE/FECHA), ...

• Sensor de detecção de proximidade das mãos;

• Baixo consumo em standby;

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Recursos Disponíveis

PICDEM Touch Sense 1 Development KitImplementação de teclado, pad direcional e slider

• Montado com PIC16F677 e PIC16F887;

• Conectividade com PICkitTM Serial Analyzer

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Recursos Disponíveis

PICDEM Touch Sense 2 Demonstration Board Implementação com a família PIC24F e o Charge Time Measurement Unit (CTMU)

• Montado com PIC24F256GB110;

• Implementação de teclado, pad direcional e slider;

• Conectividade com PICkitTM Serial Analyzer

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Recursos Disponíveis

mTouch Capacitive Evaluation KitKit com várias aplicações

• PIC16F727 Motherboard • PIC24FJ64GB106

Motherboard • Direct 8 Key Board • 12-Key Matrix Sensor Board • 4-Channel Slider Sensor

Board • 2-Channel Slider Sensor

Board• Conectividade com PICkitTM

Serial Analyzer

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Recursos Disponíveis

mTouch™ Diagnostic GUIFerramenta de suporte à calibração dos pads

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Literaturas complementaresmTouch™

AN1101 - Introduction to Capacitive Sensing

AN1102 - Layout and Physical Design Guidelines for Capacitive Sensing

AN1103 - Software Handling for Capacitive Sensing AN1104 - Capacitive Multibutton Configurations

AN1171 - Using the Capacitive Sensing Module on the PIC16F72X

AN1250 - Microchip CTMU for Capacitive Touch Applications AN1254 - Capacitive Touch Algorithm Simulation AN1286 - Water-Resistant Capacitiv Sensing

TB3014 - Low-Power Capacitive Sensing with Capacitive Sensing Module

# "���� " ������������������4 ������ ����$� � � (# ��$�����(��# 7# �����

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Capacitive mTouch™Sensing Solutions

ComparadorComparadorComparador

Comparadorcom SR Latch

ComparadorComparadorcom SR Latchcom SR Latch

Capacitive Sensing

Module (CSM)

Capacitive Capacitive Sensing Sensing

Module (CSM)Module (CSM)

Charge TimeMeasurementUnit (CTMU)

Charge TimeCharge TimeMeasurementMeasurementUnit (CTMU)Unit (CTMU)

MC

U P

ER

FOR

MA

NC

E

CANAIS DISPONÍVEIS

1 1 -- 22 4 4 -- 1010 > 15> 15

Qualquer PIC® MCU com Comparador

PIC16F72x Family

PIC24F GA1xx e PIC24F GB1xx

FamilyPIC16F616PIC16F690 familyPIC16F88X familyPIC18F14K50 family

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Agenda

Princípios de capacitância� Medindo Capacitância

Capacitância para cada HW� Comparador interno (PIC10F)� Comparador com SR Latch (PIC16F/PIC18F)� Capacitive Sense Module (CSM) (PIC16F/PIC18F)� Charge Time Measurement Unit (CTMU) (PIC18F/PIC24F)

Técnicas de SoftwareTécnicas de Layout de placaRecursos DisponíveisDemonstração

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A equipe Microchip agradece a sua presença!