Solução de sensoriamento Capacitivo com a linha PIC®micro
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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
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 60
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
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 61
Capacitância no Mundo RealC
onta
dor
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 62
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
© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. Slide 63
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!