スマートフォンでおなじみの静電容量式タッチ・センサを組み込みシステムに実装 ―― マイコンの周辺機能を利用すれば，追加コストは不要

●方式によってマイコンに求められる機能が異なる

　静電容量式タッチ・センサは多くの長所を持ち，これを利用すると機器の操作性や外観を改善できます．可動部品を持たない静電容量式タッチ・センサはシステムの信頼性を向上させ，また外界の環境からシステムを保護します．マイコンを内蔵した既存のアプリケーションに静電容量式タッチ・ユーザ・インターフェースを実装する場合，スイッチ類をセンサ電極パッドに交換するだけで済みます．コストはほとんど増加しません．ただし，システムは新たな要件，すなわちタッチ操作時の静電容量について，許容できるレベルを確保するための機械的な取り付け方法とパネル部材の誘電率についての要件を満たす必要があります．

　静電容量式分圧器でも充電時間計測ユニットでも，タッチ・センサの静電容量は計測できますが，マイクロプロセッサは一連の手順に従って特別なタイミングで計測する必要があります．計測の高速化により，システムのスリープ時間を増やして消費電力を減らせます．システムは周期的にウェイクアップして，タッチ操作を検出するための計測を行います．

　静電容量式分圧器を使用する方法は，多くのマイコンが内蔵しているA-Dコンバータと，多くのアプリケーションで用いられる一般的な機能だけで実装できるという利点があります．そのため，この方式は短時間で容易に実装でき，さまざまなシステムに適しています．

　充電時間計測ユニットは，Microchip社の多ピン・マイコンの多くが内蔵しています．
　静電容量検出モジュールは計測分解能に優れ，近接センサを実現する際にも利用できます．時間ウィンドウ内の波形のサイクル数をカウントするこの方式では，平均化によって過渡ノイズを低減します．この方式は，マイコンがスリープ・モード中であってもカウント動作を維持するため，消費電流を最小限に抑えます．ただし，二つの内蔵カウンタ/タイマを備えたマイコンが必要です．

●参考文献
(1) Bruce Bohn；"AN1250: Microchip CTMU for Capacitive Touch Applications"，Microchip Technology，2009．
(2) Tom Perme；"AN1101: Introduction to Capacitive Sensing"，Microchip Technology，2007．
(3) Thomas Perme and Dieter Peter；"AN1298: Capacitive Touch Using Only an ADC ("CVD")", Microchip Technology，2009．
(4) Enrique Aleman；"AN1171: How To Use The Capacitive Sensing Module (CSM)"，Microchip Technology，2010．

Jonathan Dillon
シニア アプリケーション エンジニア
セキュリティ，マイクロコントローラ技術開発部門
米国Microchip Technology社

◆筆者プロフィール◆
　Jonathan Dillon．Microchip Technology社のシニア アプリケーション エンジニアとして，シャント・レギュレータと少ピン・マイクロコントローラを担当．アプリケーション・ノートとトレーニング教材の開発にも携わっている．同社で現在の職務に就くまでに，企業アプリケーション・エンジニアとして数年間勤め，顧客の設計の問題解析とソフトウェア・デバッグに携わっていた．同社に入社する以前は、小規模なコンサルティング会社に勤め，ハードウェア・エンジニアとしてディジタル・ビデオ放送向けの変調システム用チップセットの開発に携わっていた．このほか，米国Altera社で，FPGA向けDSPシステムのIP開発者として勤め，DSP回路やシステム開発ツール，軍需産業向けの評価ツールを開発した．Jonathanは，2000年に英国University of Readingで，人工頭脳および制御工学の理学士号を取得した．現在は米国Arizona州チャンドラに在住．