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電容觸摸的基本知識與原理

發(fā)布人:yingjian 時間:2024-06-07 來源:工程師 發(fā)布文章
觸摸按鍵現(xiàn)在的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍了,今天給兄弟們簡單介紹下電容觸摸的入門知識。

1 概述電容式觸摸感應(yīng),是一種通過電容的變化來檢測手指接近或觸及觸摸表面的技術(shù)。通過電容式感應(yīng), 機械開關(guān)和旋鈕可替換為外觀雅致的按鈕、 滑條和滾輪,以解決:

1. 長時間使用后磨損和可靠性降低

2. 前面板與按鍵之間存在縫隙,容易被水分滲透,而引起不良

3. 需施加力度才能觸發(fā)

4. 前面板開孔會一定程度上增加成本

5. 按鍵形狀較為固定電容觸摸技術(shù)支持按鍵,接近感應(yīng),滾輪,滑條,觸摸面板5種傳感器類型,支持多種覆蓋材料。具有功耗低,感應(yīng)技術(shù)強大穩(wěn)定,抗噪能力強,支持防水功能的特點。

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2 基本原理常見的電容觸摸傳感器如圖2-1所示,一般以PCB上的覆銅作為電極。結(jié)構(gòu)上,頂層會覆蓋非導(dǎo)電性的防護層,如玻璃或塑料,利用膠水和PCB粘連。另外傳感器周圍會覆有網(wǎng)格地。

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基于所檢測電容的類型,電容觸摸可分為自感型電容檢測(檢測單電極和地之間的電容值),互感型電容檢測(檢測雙電極之間的電容值)。2.1 自感型電容檢測

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以最簡單的單按鍵為例,自感型電容的檢測示意圖如圖 2-2 所示,檢測模型如圖 2-3 所示。自感型電容利用覆銅形成的單電極(接收電極Rx),來檢測電極對地的電容變化。按鍵對地的初始電容為Cp,當人手觸摸時,會給整個環(huán)路引入 Ct,Ch 與 Cg,從而使按鍵的對地電容增大。

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說明:實線表示實際走線,虛線表示非實際走線。灰色元器件表示等效電容或電阻。

Rh: 人體電阻。Rs: 串聯(lián)電阻,推薦值為 470Ω。Cp: 按鍵與所連導(dǎo)線的對電源地寄生電容。Cg: 電源地與大地之間的電容。對于電池應(yīng)用,大約為 1pF。對于接地應(yīng)用為短路。Ch: 人體與大地之間的串聯(lián)電容。Ct: 電級與人指尖形成的電容,類似于平板電容器結(jié)構(gòu)。Cd: 人手與電源地形成的電容。為便于分析,忽略 Rh,Rs 的影響。按鍵對地的等效電容如公式 1-1 所示。靈敏度可以表征為觸摸產(chǎn)生的電容變化與基礎(chǔ)電容之間的比,如公式 1-1 所示。其中由于 Ch 較于 Cg 和 Ct 較大,因此可忽略。在地平面較稀時,

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