利用彈簧構建電容式感應器電--容式感應相對于傳統(tǒng)機械開關而言是一種穩(wěn)健的替代方案。不過，有些應用不能在覆蓋層下直接安置印刷電路板，也不能將印制電路板連接到設備外殼上。這類應用包括爐灶、洗衣機、電冰箱、微波爐等家用電器以及收音機、電視調諧器、控制面板、座位上的乘員檢測系統(tǒng)等各種車輛電子裝置。

金屬彈簧感應器-可用來替代固態(tài)電導式感應器，這樣，PCB 的位置就可以遠離覆蓋層，并能在震動強烈或溫度急劇變化的工作條件下提供可靠的感應器連接。此外，彈簧還可提供背光照明、融合機械和電容按鈕等其它功能。

折疊電場模擬

為了對比彈簧感應器與固態(tài)電導式感應器之間的行為，必須要對相關對象的電場進行建模。在對固態(tài)電導式感應器和彈簧感應器建模時，我們假定以下情況:

· 覆蓋層為無機玻璃:相對介電常數 e = 4.2;厚度 = 4 mm。

· 將手指建模為金屬橢圓體:高度 = 20 mm;直徑 = 10 mm。

· 固態(tài)電導式感應器為固態(tài)金屬環(huán):直徑 = 10 mm;厚度 = 0.1 mm。

· 彈簧感應器用中空的金屬圓筒建模:高度 = 20 mm;直徑 = 10 mm;金屬厚度 = 1mm。

彈簧的靈敏度稍優(yōu)于含有較厚覆蓋層的固態(tài)電導式感應器，因為彈簧感應器能形成較大的電場。

折疊電容模擬

為了明確覆蓋層厚度對手指觸摸增加電容 (FTC) 的影響，我們仍用相同的固態(tài)電導式感應器和彈簧感應模擬器進行建模，但覆蓋層厚度從 1 毫米增加到了 10 毫米。

此外，為了明確彈簧的最佳物理尺寸，FTC 的相關性將根據其高度、直徑和彈簧線粗細等參數進行建模。當手指放在感應器上時，彈簧和固態(tài)電導式感應器的靈敏度相同。當手指位置稍偏感應器中心時，這兩種感應器的靈敏度都會下降，但彈簧感應器的靈敏度略強于電導式感應器。手指放置位置偏離時，彈簧感應器上信號較強是彈簧感應器的一大優(yōu)勢，尤其是在滑塊應用)，這種優(yōu)勢則更加明顯。如果覆蓋層厚度為 2 毫米或更厚，彈簧感應器的靈敏度會更高。更適于獲得最佳電容特性的彈簧物理尺寸。

物理尺寸

彈簧的高度應為 5 毫米或以上。超過這一范圍，敏感度則不會再隨著彈簧的高度增加而增強，但也不會導致性能下降;因此，電路板和覆蓋層之間的距離可以根據需要相應延長。如果彈簧的高度低于 5 毫米，彈性、敏感度和側面敏感度等特性就會受到影響。對于 4 毫米厚的覆蓋層，為了獲得最佳的彈簧靈敏度，彈簧的直徑不得小于 10 毫米。在特定情況下，如果彈簧的靈敏度相對于選定的覆蓋層而言已經足夠，則可選用直徑較小的彈簧。當 FTC 的變動范圍僅介于數百分之一皮法之間時，彈簧線的粗細不會對電容特性產生太大的影響。因此，彈簧線的粗細應由對彈簧所要求的強度來決定。總體來說，彈簧線的粗細應介于 0.3~1.5 毫米之間。根據模擬的中間結果，彈簧感應器的自身電容一般會大于相同直徑的固態(tài)電導式感應器。當采用 CSD 方法時，可通過保護電極來加以補償。

使用

在實際應用中可以使用不同形狀的彈簧。每種形狀都有其優(yōu)缺點。常見的彈簧包括圓形彈簧、變直徑的圓形彈簧以及矩形彈簧等。

圖片圖片圖片圖1顯示的是用于標準按鈕的圓形彈簧，這種圓形彈簧按鈕的制作非常簡單，中央的空間可用于背光或其它目的。圖2顯示的是敏感度更高的圓形彈簧。當覆蓋層接觸并壓下彈簧時，較寬的一頭會縮進，進而形成一個固態(tài)感應器，這不僅提高了感應靈敏度，而且還允許使用更厚的覆蓋層。圖3是構建滑塊更好的辦法是使用矩形彈簧。當把幾個矩形彈簧排成一行時，就能更有效地覆蓋滑塊感應區(qū)域。此外，矩形彈簧的寬度小于圓形彈簧，因此能構建包含更多彈簧感應器的滑塊。如前所述，彈簧有一個較高的側面靈敏度。這種敏感度在滑塊應用中是一個優(yōu)勢。如果覆蓋層較厚且使用內插法的話，在斷片數量和覆蓋層厚度相同的情況下，由彈簧構成的滑塊比固態(tài)電導式滑塊具有更好的線性度。由于相鄰斷片電場相互重疊的情況較多，所以彈簧滑塊斷片信號分布的偏差更大。在使用形心算法時，不同斷片間的電場分布的偏差越小，接觸位置計算的線性度就越好。

安裝要求

觸摸彈簧在 PCB的安裝要求，由于彈簧的側邊靈敏度較高，因此相鄰彈簧感應器彼此間的距離應該盡可能遠一些，以避免錯誤檢測。如果感應器間距較小，可增加一個比較層。彈簧感應區(qū)域的要求與固態(tài)按鈕的要求一樣。如果覆蓋層較厚，彈簧直徑必須比覆蓋層的厚度大至少 2 至 3 倍，且 PCB 和覆蓋層之間的距離必須為 5 毫米或更多。請勿在彈簧下面安放固態(tài)接地，因為這會加大彈簧焊接的復雜度，并增加感應器的原生電容。