電容觸摸技術(shù)自問世以來,已進(jìn)軍各類應(yīng)用。觸摸技術(shù)始于初期手機(jī)的電阻式觸摸屏,但由于電阻式觸控傳感器的響應(yīng)速度較慢,靈敏度成為新設(shè)計的主要考慮因素,隨之而來便出現(xiàn)了電容式觸摸技術(shù),而觸控界面也隨之在市場上迅速得到普及。
電容傳感技術(shù)基于以下原理:物體表面一旦有觸摸動作發(fā)生或者其他任何變化發(fā)生,就會改變該物體中某個區(qū)域的介電特性,從而改變所檢測到的電容,也就是產(chǎn)生電壓變化。與電阻觸摸技術(shù)相比,電容的變化非常快。通過增強(qiáng)表面物質(zhì)的介電特性,還可以提高變化速度。
電容傳感器能直接或間接感應(yīng)各類參數(shù),其中包括電場、運動、化學(xué)特性、加速度、流體特性、壓力等等。傳感器表面是圍繞某種介質(zhì)的電極,在檢測電路和激勵電壓的幫助下,該介質(zhì)能夠?qū)㈦娙葑兓D(zhuǎn)變?yōu)橐粋€變化的電壓。以下是計算電容變化的典型公式:
C=∈0∈rSd Farad.Meter。其中:
∈0是絕對電容率
∈r 是相對電容率
s 是表面面積
d 是板間距離。
圖1.電容測量
與此類似,我們可以依據(jù)表面面積特性計算出其它對稱表面。對于非對稱電極,場線可以給出等勢面和通量線的近似值。因此,可以通過像素點方塊的數(shù)量估算出電容值。
基于電容傳感技術(shù)的觸摸模塊包括按鍵、滑塊、觸摸板、接近感應(yīng)傳感器、觸摸界面、旋轉(zhuǎn)編碼器以及其它可用于替代噪聲大、笨重的機(jī)械按鍵和開關(guān)的界面組件。與機(jī)械界面相比,它們不僅能夠縮小系統(tǒng)電路板尺寸,而且還能降低功耗。例如,電容觸摸界面通常工作于1.8V-5V之間,甚至低至0.9 V,但是它們在靈敏度、功耗要求和誤觸方面可能存在問題。
一個電容傳感子系統(tǒng)需要圖2中顯示的組件。覆蓋層是PCB(印刷電路板)上設(shè)備的頂層界面,與用戶直接接觸。它是一個光滑表面,用戶通過觸摸它執(zhí)行具體操作。覆蓋層可以是玻璃、木質(zhì)、丙烯酸、塑料或其它任何非導(dǎo)電材料。下一個組件是PCB。PCB根據(jù)介電常數(shù)及損耗選擇。種類包括:面向低成本應(yīng)用的FR4基板以及面向高成本應(yīng)用的低損耗RT/duroid高頻線路板材料基板。另一個重要組件是傳感器感應(yīng)點,要求非常靈敏,其設(shè)計和在PCB的布置有一定的標(biāo)準(zhǔn)。最后也是最重要的組件就是主控制器,它是負(fù)責(zé)實現(xiàn)觸摸界面所需的所有信號調(diào)節(jié)與處理工作的大腦。
電容測量可采用兩種方法完成:即互電容和自電容。