北京時間07月07日消息，中國觸摸屏網(wǎng)訊， 智慧手機等新一代消費電子產(chǎn)品正推動觸控式螢?zāi)蛔兊酶鼮槠占埃煌瑫r，觸控感測器提供方便的控制方式，幾乎也適用于控制任何類型的設(shè)備。

    本文來自：http://www.shushumall.com/touchscreen/news/front/200907/07-2390.html

    觸控感測控制器可提供一些通用的性能選擇與形式，如滑桿和近接感測器(proximity sensor)。觸控感測器技術(shù)的進步使得以感測器為主的介面更易于建置，且可為用戶提供更直觀與簡便的優(yōu)勢。

    大多數(shù)的觸控感測控制器運作主要取決于其所檢測到的電容變化(見圖1)──當某種物體或某個人接近或觸摸到感測器的導(dǎo)電金屬墊片時，就會導(dǎo)致金屬墊片之間的電容產(chǎn)生變化。導(dǎo)電物體(如手指)在感測器附近移動時，將會改變電容感測器的電場線而改變電容。這將可由控制電路測出電容的變化。

圖1：觸控靈敏度取決于覆膜材料、墊片尺寸和厚度

    工業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)多年來一直使用這種電容檢測技術(shù)來測量液位、濕度和材料成份。從這些應(yīng)用發(fā)展而來的技術(shù)現(xiàn)也逐漸被應(yīng)用在各種人機介面中。

    觸控感測器介面通常透過測量與感測器墊片連接的電路阻抗，以檢測電容變化。觸控控制器週期性地測量感測器輸入通道的阻抗并用這些值來導(dǎo)出一個內(nèi)部參考基準，即校準阻抗。控制器用此阻抗值為基礎(chǔ)，以判定是否產(chǎn)生觸控行動。

    以下的簡化公式顯示了手指接近觸控墊片電容時所產(chǎn)生的重要影響。這個公式可用于確定感測器墊片的電容和強度。

    另外，觸控的強度隨著壓力、觸控面積或電容的增加而增強。當D減少時，等于電容增加或觸控強度增強。

    從這個方程式可以看出，覆膜厚度及其介電常數(shù)對于觸控強度的影響很大。該方程式還顯示，電容感測器本質(zhì)上對于周圍環(huán)境和觸控刺激的特性敏感──不管觸控來自于手指、乙烯基、橡膠、棉紗、皮革或水(見圖1)。

    表1列出了各種常用覆膜材料的介電常數(shù)。我們可以根據(jù)于這些數(shù)值來觀察觸控感測器在廚房中的應(yīng)用，因為在廚房中，感測器常常很容易被濺上食用油。

表1：介電常數(shù)

    典型的食用油如橄欖油或杏仁油，其介電常數(shù)約在2.8-3.0之間。石蠟在68℉時的介電常數(shù)值介于2.2-4.7之間。這些材料的介電常數(shù)接近或小于感測器常用的覆膜聚碳酸脂(2.9-3.2)或ABS材料(2.87-3.0)之介電常數(shù)。因而，這一類的油對于感測器的作業(yè)影響并不大。

    相反地，甘油的介電常數(shù)在47-68之間，水的介電常數(shù)約為80。儘管這些材料的介電常數(shù)比覆膜材料高，對于使用數(shù)位觸控檢測技術(shù)(如ATLab公司開發(fā)的FMA1127觸控感測控制器所使用的技術(shù))的觸控感測器來說，由于感測器墊片和濺上的液體都沒有接地，因而濺上這些液體也不會引起任何異常行為。

    雖然觸控感測器的作業(yè)和介面取決于實際的應(yīng)用，但一般來說，電容感測器介面電路和檢測方法可採取類比或數(shù)位兩種類型。類比技術(shù)用于測量由于手指和接地間產(chǎn)生額外電容而發(fā)生變化時的頻率或工作週期 (見圖2)。

圖2： 類比觸控方案；由于必須參考接地情況，因而可能會受到水滴的影響

    利用這種技術(shù)和高解析度的類比數(shù)位轉(zhuǎn)換器(ADC)，可以把感測得的類比電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)位程式碼。得益于混合訊號技術(shù)的進步，最新款的電容/數(shù)位轉(zhuǎn)換器已整合了高性能類比前端與低功率高性能ADC元件。

    類比介面電路的一個缺點是電容感測器可能會受到難以捉摸的雜訊、串擾和藕合的影響。另外，感測器輸出的動態(tài)范圍也受到供電電壓的限制，而隨著半導(dǎo)體製程節(jié)點的縮小，該供電電壓也正不斷地降低。

    如果使用深次微米CMOS技術(shù)把感測器電路與複雜的數(shù)位訊號處理模組整合在相同的基底上，情況會變得更具挑戰(zhàn)性。為了避免外部干擾，該元件可能必須使用軟體工作區(qū)，因而增加了與其連接的微控制器記憶體與性能開銷。

    全數(shù)位化感測方法(見圖3)可避免與類比方法有關(guān)的問題。數(shù)位方法透過使電容成為RC延遲線的一部份來檢測感測器電容變化。

圖3：數(shù)位觸控方案；即使表面上有水滴也仍具有強韌的性能

    圖3中簡單的全數(shù)位型時間/數(shù)位轉(zhuǎn)換器(TDC)測量該延遲線對于參考RC延遲線的延遲差異，并輸出阻抗變化。寄生電容對于RC延遲的影響可透過上電補償來消除。

    手指碰到感測器墊片時，電容值增加進而提高了RC延遲時間，并導(dǎo)致阻抗變化。把這一阻抗與校準阻抗相互比對，即可確定是否發(fā)生了觸控行動。該感測方案很容易透過調(diào)整RC延遲線的電阻來改善性能。