Teclados digitais de toque são cada vez mais utilizados numa infinidade de aplicações práticas em que uma interface de controle sofisticada deva ser usada. Isso inclui aplicações como laptops, agendas, etc.
O application note AN2407 da Cypress (www.cypress.com) descreve a construção de um teclado capacitivo de toque usando o PSoC Capsense, disponibilizando também no site o software para o desenvolvimento do projeto.
Trata-se de um teclado matricial de 64 teclas que pode ser usado em laptops e outras aplicações em que uma interface desse tipo seja necessária.
Os principais características do projeto sugerido são:
* Quantidade total de teclas: 64
* Estrutura da matriz: 8 x 8
* Dimensões de cada sensor: 11 x 11 mm
* Interface de comunicação I2C
* Espessura total: 1-6 mm
* Interface PC: USB via ponte I2C-USB
* Alimentação: da USB
O teclado possui dois grupos de teclas. O primeiro consiste nas funções especiais como shift, ctrl, Alt. Essas teclas são conectadas aos pinos do PSoC individualmente e são escaneadas separadamente.
As teclas restantes são organizadas numa matriz de 8 filas (row) x 8 colunas (col). As 64 teclas dessa matriz representam as funções alfanuméricas assim como funções especiais tais como WIN e EXC.
As teclas shift, Ctrl, Alt e algumas outras podem ser ativadas ao mesmo tempo que as demais teclas. Isso é possível, graças a uma varredura separada dessas teclas que permite detectar sua ativação simultânea necessárias em alguns comandos.
Na placa de demonstração sugerida pela Cypress, para maior confiabilidade, cada tecla consiste em quatro segmentos interligados formando linhas interligadas e colunas interligadas, mas isoladas eletricamente, conforme mostra a figura1.
Evidentemente para as teclas que não têm varredura independente, o que simultâneo pode causar a leitura errática da função. Na figura 2 temos o esquema de ativação do teclado para o acionamento simultâneo, quando mais de uma tecla é pressionada ao mesmo tempo.
Para evitar problemas com o acionamento simultâneo o algoritmo usado permite que apenas uma tecla seja escolhida para ter sua função levada ao registro, o que é feito de uma forma mais ou menos aleatória.
No projeto do teclado, elaborado numa placa de circuito impresso, um mínimo de componentes externos é necessário, já que os sensores são implementados com base nas próprias regiões cobreadas dessa placa.
Na figura 3 temos o diagrama do teclado Mais informações sobre layout e o uso da tecnologia PSoC Capsense podem ser obtidas em application notes da Cypress como o AN292 (Layout) e AN3216 (EMC).
O aspecto da placa pelo lado dos sensores é mostrado na figura 4. No Application Note AN2407 o leitor encontrará detalhes completos sobre a elaboração dessa placa juntamente com informações adicionais importantes sobre o projeto.
Como alguns sensores possuem uma área maior que os outros, a diferença de capacitância apresentada pode causar uma variação na contagem das linhas e colunas o que exige que o resistor R32 de feedback tenha eventualmente de ser alterado. O resistor R27 também ajuda no balanceamento desse problema, sendo ligado em paralelo do capacitor modulador quando as teclas de maior capacitância são escaneadas.
Um alto-falante (LS1) é usado para simular o "click" quando uma tecla é ativada, o que é fundamental para que o operador tenha um "feedback". O circuito usa um modulador PWM.
