支持触觉反馈的金属按钮触摸参考设计

电感感测技术使得设计人员重新思考那些已经存在很多年的许多问题。今天，我將为你展示一个按钮设计的先进方法；在这个方法中，不再需要使用任何的移动部件。

传统上，电器和消费类电子产品上的按钮使用一个阻性触摸解决方案；这个解决方案依靠机械按钮来实现正常功能。移动部件的使用容易受到长期稳定性的影响，并且看上去不太美观。这个方法也无法实现外壳的完全密封，这也使它容易受到潮湿和其它污染物的影响。

电容按钮已经解决了很多机械按钮存在的问题，诸如稳定性问题，但是电容按钮仍然会受到外来物质的影响，比如说按钮表面水滴。此外，有的时候戴手套就无法操作电容按钮。

支持金属触摸技术的电感到数字转换 (LDC) 解决了这些问题，而同时又可以实现时尚而又非常可靠的按钮。其外壳可由单片金属制造而成（如图1中所示），这使其具有很高的成本有效性，并且不受潮湿环境的影响。

图1：包含四个按钮的ToM设计

传感器是一个位于外壳内部的印刷电路板 (PCB) 线圈，与外部环境隔离。LDC利用了电感与金属接近度之间的关系，使得LDC能够将按用户的按钮按压所导致的金属弯曲转化为可以检测到的电感变化。LDC1612和LDC1614等TI 28位LDC的使用可以检测到金属接近度方面微米以下级的变化，而这一变化对于裸眼是完全不可见的，并且不需要很大的力量。

图2显示的是一个按钮应用，其中有一个直径20mm的圆形按钮，以及一片厚度为0.25mm的铝片。这个按钮的高度标称值为0.55mm，位置远离PCB线圈。一般情况下，一次按钮按压会导致5µm的弯曲。

图2：按钮按压所导致的金属弯曲

LDC1612特有一个可配置分辨率和采样率，以实现人机接口和金属弯曲距离设计方面的最大灵活性。在这个示例中，LDC1612针对155SPS和13位的分辨率进行配置，在0.55mm的标称邻近值上，这一配置足够检测出5µm以内的金属弯曲。一个微控制器能够处理数据，以检测电感值何时超过预先设定的阀值。还可以支持触觉反馈事件，从而提供触觉反馈，并且告诉用户有一个按钮被按下了。

图3:按钮被按下4次时的LDC1612输出响应

图3显示了按钮被按下4次时的LDC1612原始输出和阀值设置。当LDC输出通过阀值时，微控制器能够表示已经发生了一次按钮下压，并且触发一个触觉响应。根据所需要的强或弱的按钮下压检测，可以设定较高或较低的阀值。

如需获得一个使用我在本文中所谈到原理的完整设计，敬请查看支持触觉反馈的金属按钮触摸TI Designs参考设计。

很明显，因为有了电感技术和后处理，我们对于按钮有了全新的认识。可能性是无穷的。请在下方给我们留言，告诉我们你希望改进哪些按钮应用。