QTouch – atmelowskie sposoby na klawiatury bezstykowe

Sprzętowo: kontrolery z rodziny AT/QT

Scalone kontrolery klawiatur bezstykowych produkowane przez firmę Atmel opierają zasadę działania na technologii AKS (Adjacent Key Suppression), która powstała w laboratoriach angielskiej firmy Quantum Research Group. Po latach intensywnych badań opracowała i wprowadziła do sprzedaży (ok. 2004 roku) kilka rodzin scalonych kontrolerów klawiatur pojemnościowych (tab. 2):

• QTouch – do obsługi pojedynczych „przycisków”,
• QMatrix – obsługujących matryce „przycisków”,
• QWheel/QSlide – do obsługi nastawników obrotowych i suwakowych.

Niektóre z układów opracowanych przez Quantum Research Group są nadal produkowane przez Atmela (wyróżniają się sufiksem QT w nazwie), w ostatnich latach Atmel wprowadził do produkcji także kilka nowych, udoskonalonych w stosunku do pierwowzorów opracowań, dostosowanych do wymagań współczesnych aplikacji (sufiks AT w nazwie).
Sposób działania układów czujnikowych AKS ma zaletę polegającą na ich automatycznej adaptacji do zmieniających się warunków otoczenia (np. wilgotności, zmiany parametrów dielektryka wywołane starzeniem lub zmianami temperatury itp.), co minimalizuje ryzyko fałszywych „wciśnięć” lub braku reakcji sterownika na zbliżenie palca do czujnika.

Rys. 4. Schemat aplikacyjny czujnika bezstykowego z rodziny AT42QT101x

Na rys. 4 pokazano schemat aplikacyjny czujnika z rodziny AT42QT101x, obsługującego pojedynczy przycisk. W zależności od wymagań, układy z tej serii mogą pracować jako przełącznik z ograniczeniem maksymalnego czasu „naciśnięcia” (AT42QT1010), bez takiego ograniczenia (AT42QT1011) oraz przełącznik bistabilny (AT42QT1012).
W ofercie produkcyjnej firmy Atmel są także układy obsługujące małe klawiatury (poniżej 10 „przycisków” – m.in. AT42QT1040, AT42QT1060, producent wycofał się z dostarczania układów starszej generacji, „spadku” po firmie Quantum: QT1080/1081, QT100A itp.), klawiatury o większej liczbie „przycisków” (do 48 – QT60486/60326, QT60248, QT60240, QT60168 itp.) oraz układy obsługujące nastawniki suwakowe i obrotowe (AT42QT2160 i QT1106). Niektóre z wymienionych układów wyposażono w dodatkowe bufory wyjściowe, umożliwiające sterowanie np. diod LED (rys. 5).

Rys. 5. Niektóre kontrolery klawiatur bezstykowych mogą także sterować LED dołączone bezpośrednio do wyjść cyfrowych (na schemacie układ AT42QT1040)

Sterowniki obsługujące większą liczbę „przycisków” są wyposażone w interfejsy SPI (np. QT60168, QT60248), I2C (m.in. QT60240, QT60160). a nawet UART (np. QT60326, QT60486) – przykładowy schemat aplikacyjny układu QT60326/486 pokazano na rys. 6.

Rys. 6. Schemat aplikacyjny układów QT60326 i QT60486

Podsumowanie

Bogata oferta programowo-sprzętowa firmy Atmel powoduje, że konstruktorzy urządzeń wyposażonych w bezstykowe panele użytkownika mają komfortowe warunki do pracy: mogą wybierać pomiędzy rozwiązaniami „czysto” sprzętowymi lub sprzętowo-programowymi, pozwalającymi zintegrować w niewielkim mikrokontrolerze kompletną aplikację z obsługą „przycisków” i nastawników bezstykowych. Każdy konstruktor znajdzie rozwiązanie najdogodniejsze z punktu widzenia wymogów własnej aplikacji.