面向手持移動設(shè)備的觸摸傳感技術(shù)解析

智能手機等新型消費電子產(chǎn)品使得觸摸屏開始風(fēng)靡，觸摸傳感器提供方便的控制方式，幾乎可用于控制任何類型的設(shè)備。

觸摸傳感控制器目前提供一些通用的性能選項和形態(tài)，如滑塊和鄰近傳感器。觸摸傳感器技術(shù)的進步使傳感器驅(qū)動型接口更易于實現(xiàn)，對終端用戶更為直觀和簡單。

大多數(shù)觸摸傳感控制器依據(jù)所檢測到的電容變化來工作(見圖1)——當(dāng)某種物體或某個人接近或觸摸傳感器的導(dǎo)電金屬片時，手指與金屬片之間的電容發(fā)生變化。導(dǎo)電物體(如手指)在傳感器附近移動將改變電容傳感器的電場線并使電容發(fā)生變化。控制電路可測出電容的變化。

工業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)從多年前開始就使用這種電容檢測技術(shù)來測量液位、濕度和材料成份。這種從這些應(yīng)用發(fā)展而來的技術(shù)逐漸演化成人機接口。

觸摸傳感器接口通常通過測量與傳感器墊片相連的電路的阻抗來檢測電容變化。觸摸控制器周期性地測量傳感器輸入通道的阻抗并用這些值來導(dǎo)出一個內(nèi)部基準(zhǔn)，即校準(zhǔn)阻抗?？刂破饕赃@個阻抗值為基礎(chǔ)判定是否發(fā)生了觸摸事件。

下面的簡化公式表明了手指逼近對觸摸墊片電容產(chǎn)生的主要影響。這個公式可用于確定傳感器墊片的電容和強度。

* C表示電容，單位為法拉

* A是單個金屬墊片的面積，單位為平方米

* εr是金屬墊片間材料的相對靜態(tài)介電常數(shù)(真空=1)

* ε0是自由空間的介電常數(shù)=8.854×10(SUP/)-12(/SUP)F/m

* D是板之間的距離或間隔，單位為米。

另外，觸摸強度隨壓力、觸摸面積或電容的增加而增大。D減小等價于電容增大或觸摸強度增大。

這個方程表明，覆膜厚度及其介電常數(shù)對觸摸強度影響很大。該方程還表明，電容傳感器本質(zhì)上對周圍環(huán)境和觸摸激勵的特性敏感——不管觸摸來自手指、乙烯基、橡膠、棉花、皮革或水(見圖1)。

圖1：觸摸靈敏度依賴于覆膜材料、墊片尺寸和厚度。

表1列出了各種常用覆膜材料的介電常數(shù)。我們可以基于這些值來考察觸摸傳感器在廚房中的應(yīng)用，因為在廚房中這些傳感器很容易濺上食用油。

表1：介電常數(shù)。