Stejně jako podobné technologie společností Atmel nebo Silabs, i tato je založena na měření, resp. detekci změny kapacity. Vychází se z poznatku, že přiblížením prstu nebo případně jiného libovolného vodivého či nevodivého předmětu dojde ke změně kapacity mezi elektrodou umístěnou na nevodivé desce a zemí, která je v klidovém případě tvořena pouze parazitní kapacitou CP samotné nosné desky. Protože se však zjišťuje pouze změna kapacity, tedy navýšení její hodnoty proti standardní dlouhodobé hodnotě, je možné nad elektrodu (mezi elektrodu a prst) umístit další nevodivou ochranou / krycí vrstvu, aniž by to principielně znemožnilo samotnou funkci dotykové plochy. Naopak dokonce v případě mTouch tlačítek hraje důležitou funkční roli. Totiž samotná tloušťka této vrstvy a její dielektrická konstanta má vliv na kvalitu detekce. S rostoucí tloušťkou vrstvy klesá "dotyková kapacita" a tím i schopnost jemné a přesnější detekce dotyku. Naopak použití materiálu s vysokou permitivitou detekci podporuje. Z tohoto pohledu je výhodné použít sklo.

Při snímání dotyku prstu se pak tedy k původní základní kapacitě CP paralelně přidává další kapacita CF, jejíž hodnota obvykle bývá cca 5 až 15 pF. Ta vzniká díky železu obsaženému v krvi člověka a vodivosti kůže, takže prst se schová jako druhá uzemněná elektroda. Výsledkem je tak celková kapacita CS tvořená paralelním zapojením kapacit CP a CF (tedy součet jejich hodnot). Proto by měla být CP kapacita snímače co nejmenší, aby na výslednou kapacitu měla co největší vliv hodnota CF. Po jejím zapojení s rezistorem R vzniká RC článek, který má danou nabíjecí konstantu, která definuje čas pro nabití článku na 63%. Snímací ploška bez položeného prstu pak vykazuje rychlejší nabíjení (strmnější nabíjecí / přechodovou charakteristiku).

Samotný návrh snímacích plošek

Samotný snímač v technologii mTouch Sensing má být vyroben s použitím měděné plošky téměř libovolného tvaru na desce tištěných spojů tvořené izolační podložkou ze skelných vláken FR-4 (síto ze skelných vláken impregnované epoxidovou pryskyřicí). Ta pak musí být opatřena dalšími "uzemňovacími" kontaktními ploškami na opačné straně desky, které se při vestavbě do přístroje uzemní. Hlavní snímací plocha se pak opatří krycí vrstvou, nejlépe ze skla nebo plexiskla. Mezi nimi lze ještě umístít papírovou etiketu realizující grafický popis dotykových tlačítek. Jako kryt lze použít i libovolný jiný materiál, ale z výše uvedených důvodů je nutné jeho vhodnost odzkoušet. Vždy ale platí, že čím slabší krycí vrstva, tím větší citlivosti lze dosáhnout.

Na samotnou funkci tlačítek má zásadní vliv několik faktorů. Zatímco samotný tvar nemá velký význam na detekci, což dává velkou volnost designerům přístrojů, použitá velikost plochy již ano. To je nekompromisně dáno základním vzorcem pro výpočet kapacity. Čím větší se použije plocha A, tím větší je kapacita C, resp. změna kapacity po přiložení prstu, a tedy i větší citlivost a schopnost spolehlivější detekce. Opačným faktorem, který naopak kapacity (citlivost detekce) snižuje je tloušťka vrstvy d, která je prakticky dána pouze tloušťkou krycí vrstvy. A právě správný poměr (vybalancování) těchto obou rozměrů je klíčem k úspěchu. Ono to totiž není tak jednoduché, pokud chceme vedle sebe umístit více jak jednu elektrodu a například realizovat klávesnici. Zde právě obvykle chceme co nejvíce šetřit místem a snímací plošky vytvořit co nejmenší a co nejvíc u sebe.

Pokud jsou však plošky vzájemně příliš blízko sebe mohou se významně navzájem ovlivňovat a to i v případě, že plošky jsou tak dostatečně veliké (alespoň 13 x 13 mm), že prst položený na jednu z nich zároveň nezasahuje nad vedlejší plošku. Problém je v nenulové tloušťce krycí vrstvy, kde vzniká nejen kapacita mezi prstem a ploškou pod ním, ale paralelně k ní se formují i vedlejší "šikmé" kapacity k okolním ploškám. Jejich hodnota je tím větší, čím je větší tloušťka krycí vrstvy a čím jsou plošky blíže u sebe. Prakticky bylo vyzkoušeno, že pro snímací plošky 13 x 13 mm, které jsou optimální pro průměrně veliké prsty a běžně silné skleněné či plexisklové krytí je vhodná vzdálenost alespoň 5 mm.

Existuje však i možnost odizolování vlivu sousedních plošek pomocí použití uzemňovacích meziplošek nebo vytvoření vzduchových mezer v krytu (viz obrázky níže). V prvém případě se pak ke snímací kapacitě CF1 přidá jen velmi malá kapacita tvořená sério-paralelní kombinací CF2, CGnd a CA, zatímco v druhém případě se vychází z nízké permitivity vzduchu εr = 1. S tím pak souvisí i samotná relativní permitivita krycí desky, která se u skla podle typu pohybuje od 4 do 8 nebo u plexiskla od 2.25 do 3.5. Samozřejmě lze použít i libovolný další materiál, ale z výše uvedených důvodů je nutné jeho vhodnost odzkoušet. Vždy ale platí, že čím slabší krycí vrstva, tím větší citlivosti a nižší vzájemné ovlivňování lze dosáhnout.

Mezi další důležité věci pro zajištění správné funkce dotykových plošek patří vhodná realizace jejich připojení na vstupy MCU PICmicro, tedy k relaxačním oscilátorům provádějícím převod kapacity na frekvenci / periodu vhodnou pro vyhodnocení doteku. Hlavní chybou je návrh a tažení propojovacích vodičů přímo pod ploškami nebo v blízkosti okolních plošek. Vodivé cesty totiž mohou pracovat stejně jako samotná ploška, tzn. že i dotek prstu mimo dané místo může někdy vyvolat tak dostatečně velkou změnu kapacity, že to relaxační oscilátor, resp. software v MCU, vyhodnotí jako stisk. Zvláště je to nepříjemné, když touto cestou dojde k vyhodnocení stisku tlačítka, které je vzdálenější než blíže položená ploška, jejíž propojovací vodič však vede jinou cestou. Na vedlejším obrázku je pak příklad správného připojené třech vedle sebe umístěných plošek (senzorů - sensor 1, sensor 2 a sensor 3).

S touto informací o připojení pak ještě úzce souvisí umístění dalších součástek na opačné straně desky plošných spojů než jsou snímací plošky. Ze stejného důvodu jako by se neměly pod ploškami vést propojovací vodiče, by se neměly přímo pod nimi vyskytovat ani jakékoliv elektronické součástky. Ty by se měly vždy umisťovat na opačné straně desky jen v místech mezer mezi ploškami.

Příklad správného návrhu připojovacích vodičů od snímacích plošek kapacitních dotykových snímačů mTouch k MCU

Mezi další časté negativní vlivy na funkci je trvalá přítomnost vody (např. deště) či jiné kapaliny nebo předmětu (špína) na svrchní krycí ploše. Ty totiž buď jsou elektricky vodivé nebo nevodivé, ale mají velmi vysokou relativní permetivitu εr a mohou tak "prodloužit" účinnost dotyku prstu na větší plochu a zároveň tak iniciovat současný stisk většího počtu tlačítek (viz obrázek a dvě paralelní kapacity CF1 a CF2). Toto může způsobit nejen déšt, ale i například znečištění kečupem, hořčicí, olejem, jogurtem a podobnými pochutinami, které mohou uživatelé na dotykovou plochu rozlít nebo ji umazat špinavými prsty. Nemluvě o opilcích a vandalech například u snadno přístupných různých veřejných kioscích a pultech.

Tento problém lze však elegantně vyřešit elektronicky. Stačí vycházet jen z předpokladu, že špína obvykle působí dlouhodobě, zatímco dotyk prstu je jen krátkodobý (jako při mačkání klávesy). Stačí tedy jen průběžně upravovat informaci o hodnotě základní (parazitní) kapacity CP, resp. měřené periody kmitů relaxačního oscilátoru, jejím dlouhodobým průměrováním a jako stisk vyhodnocovat jen výraznou změnu kapacity trvající od několika desetin do několika jednotek sekund. Například průměrná hodnota kapacity / frekvence / periody v časovém úseku 1 minuty se bere jako referenční základní parazitní hodnota a pouze výrazná změna v časovém okně (trvající) 1 sekunda je vyhodnocena jako stisk.