淺析電容式觸摸感應原理與類型

2021-02-13 硬體大熊

所有的電容式觸摸的核心都是一組與電場相互作用的導體。

人體組織的皮膚是一種有損電解質，相當於導電電極，在簡單的平行片電容中間隔著一層電介質，該系統中的大部分能量聚集在電容器極板之間，少許的能量會溢出到電容器極板以外的區域，當手指放在電容觸摸系統時，相當於放置於能量溢出區域（稱為：邊緣場），並將增加該電容系統的導電錶面積。

電容感應的方法分為兩種：自電容感應、互電容感應技術——

自電容感應技術

自電容使用一個引腳，並測量該引腳和電源地之間的電容。即：驅動與傳感器相連的引腳上的電流，由於將手指放在傳感器上，其系統的電容會增加，因此其電壓也會增加，實測電壓的變化即可檢測是否有手指進行觸摸。這種技術一般用於單點觸摸或滑條。

互電容感應

互電容感應技術使用兩個電容，一個為發送電極、一個為接收電極，TX引腳提供數字電壓，並測量RX引腳上所接收到的電荷，在RX電極上接收到的電荷與兩個電極間的互電容成正比，當TX和RX電極間放置手指時，互電容降低，因此RX電極上接收到的電荷也會降低。由此通過檢測RX電極上的電荷檢測觸摸/無觸摸狀態。


根據傳感器感應的維度，大致可以分為：按鍵傳感器(0維)、滑條傳感器(1維)、觸摸板傳感器(2維)、接近感應傳感器(3維)

零維傳感器

零維傳感器在白色家電、照明控制等領域有眾多的應用，其輸出兩種狀態：有手指觸摸、無手指觸摸，如通過一根走線連接到控制器引腳的簡單按鍵。

當需要大量按鍵時，如計算器的鍵盤等，可以將電容傳感器排列成一個矩陣

一維傳感器

一維傳感器也稱滑條傳感器，適用於需要漸進式調節的控制應用，如照明調光、音量控制、圖示均衡器等，一個滑條傳感器由一系列稱為段的電容傳感器構成，某一個段的動作會導致鄰近其他傳感器的部分動作，通過插值算法的中心位置計算方式可以使觸摸位置解析度大於滑條段數量。

線性滑條，每個IO引腳連接一個滑條段

輻射滑條，這種類型的滑條具備連續性，沒有起點或終點

兩維傳感器

如觸控螢幕和觸控板，通過按X和Y模式設置的線性滑條，可以確定手指的位置

三維傳感器

接近感應傳感器在手或其他導體靠近的時候就能檢測到，實現接近感應的一種方法是圍著用戶界面鋪上一條長走線，該走線可在大範圍內感應電容的變化，由此使得系統對用戶的觸摸感應顯得更加快速

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