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電容式觸摸技術應用

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電容觸摸技術廣泛應用于從智能手機到冰箱和汽車的電子產品中。在許多應用中,電容式觸摸傳感器向專用控制器芯片提供輸入。MCU直接參與當控制器集成為一個外圍單片機上死去。

無論MCU是否具有集成在芯片上的傳感器/控制器電路,如果觸摸傳感器信息來自專用設備,MCU必須處理由電容觸摸輸入產生的若干問題,以達到令人滿意的用戶體驗。這些包括延遲(對用戶的及時響應)、準確性和能耗。在電池供電的設備中,能量消耗尤為重要。

MCU供應商提供各種各樣的電容觸摸解決方案,從專用外設到超低功耗接口,以及電池供電應用的電容式觸摸傳感器。然而,在審查解決方案之前,對電容觸摸技術的快速回顧應該是有幫助的。

電容式觸摸基礎

傳感器一般呈現特殊的設計問題,電容式觸摸傳感器沒有什么不同。復雜度很大程度上是由于傳感器電場的分布特性使得“集總元件”近似的行為不準確和誤導。為了解決這些問題,半導體公司已經發表了大量的應用筆記,基本上提供了規則,如果遵循的話,將導致一個成功的設計。本文將討論基本的考慮因素;了解一些基本知識對于使設計從正確的方向開始是必要的。

電容式觸摸傳感器可以用簡單的空間參數大致分類:

零維傳感器響應單個接觸點。一個簡單的按鈕是最常見的實現。

一維傳感器可以檢測手指沿一個直線軸的運動。滑塊和輪子是最流行的實現。

二維傳感器可以檢測手指沿兩個軸的運動。觸摸屏和觸摸板是很好的例子。

這項技術相當復雜,但與以往一樣,設計最終用戶系統的第一個重要步驟是選擇與應用程序相對應的傳感器類型。

一、二維傳感器最基本的電容觸摸技術取決于表面電容。面板一側涂有導電材料,另一面為絕緣材料。一個小的電壓被施加到導電層,以創建一個弱電場。當導電手指或觸筆觸到表面時,電容器就會瞬間產生,從而改變電場。

傳感器的控制器可以通過測量面板四個角的電容變化間接地計算觸摸的位置。電容變化越大,接觸就越靠近那個角。表面電容技術分辨率很低,容易受到電容耦合引起的誤差。由于這些原因,它通常用于工業控制和亭。

投射電容式觸摸

投影電容觸摸(PCT)技術比只使用表面電容更精確、更靈活。導電層被蝕刻在X-Y網格。PCT傳感器技術有兩種:自電容和互電容。

在自電容傳感的X-Y網格的行和列的獨立操作。位置取決于手指在每一列或行上的電容負荷的相對位置。一個強烈的信號,是創建但自電容傳感不能準確地解決多個手指,會產生“鬼影”,“或放錯位置傳感。

互電容式傳感器在每一行和每一列的交叉處都有一個電容器。當電壓施加到行或列時,即使在傳感器表面上帶一根手指或導電筆,也會改變局部電場并降低互電容。通過測量網格上各個點的電容變化,可以非常準確地確定觸摸位置。互電容支持多點觸摸操作,也就是說多個手指的位置可以在同一時間精確跟蹤。

設計考慮

電容式觸摸應用程序需要設計者考慮的不僅僅是單片機。在電池供電的電力消耗是很重要的,而這段時間(潛伏期)之間的瞬間按下按鈕,從系統的反應也非常重要。

結論

觸摸敏感的輸入成為一個主流技術在A A寬譜應用到智能手機和平板電腦,從簡單的按鈕。一個電容觸摸技術已成為占主導地位,因為其精度,耐久性和其他性能特征。在許多應用程序,與單片機接口個電容觸摸傳感器,它經常挑戰設計師提供友好的人機界面匹配和管理有效的能源消費。

 

2019年11月22日 08:20
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