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[導(dǎo)讀] (文章來源:OFweek) 觸控感測器的基本運(yùn)作原理,多為采行檢測表面電容變化的機(jī)制,進(jìn)行觸點(diǎn)的定位與壓按動作感知,基本上當(dāng)人體部位或手指接近到感測器的金屬導(dǎo)電片時(shí),立即會導(dǎo)致金屬材質(zhì)的

(文章來源:OFweek)

觸控感測器的基本運(yùn)作原理,多為采行檢測表面電容變化的機(jī)制,進(jìn)行觸點(diǎn)的定位與壓按動作感知,基本上當(dāng)人體部位或手指接近到感測器的金屬導(dǎo)電片時(shí),立即會導(dǎo)致金屬材質(zhì)的導(dǎo)電片產(chǎn)生電容值的細(xì)微變化,而當(dāng)手指或身體導(dǎo)電部位在金屬片上移動時(shí),也會改變金屬片表面的電場產(chǎn)生改變,進(jìn)而使電容值出現(xiàn)變化,將這些些微的變化利用觸控感測器搜集、處理回饋觸點(diǎn)座標(biāo)、動作形式等資訊,即最基本的觸按機(jī)制感側(cè)過程。

觸控解決方案所采行的電容感測技術(shù),在早期多半使用于工業(yè)生產(chǎn)流程必備的各液槽感測應(yīng)用,在石化或是大型工廠中,各式化學(xué)材料液槽,多半無法采目測或是機(jī)械式量測液位,壓力、溫度等關(guān)鍵數(shù)值均有成熟的解決方案可使用,但液位就因內(nèi)容物的差異而不容易解決。

工業(yè)應(yīng)用的生產(chǎn)系統(tǒng),多年來一直采行透過電容檢測機(jī)制來量測密封化學(xué)原料槽中的液體位置,除液位外也可衍生測量濕度或材料成分等應(yīng)用,今日的消費(fèi)性電子采行的小范圍觸控設(shè)計(jì)機(jī)制,多半也是工業(yè)觸控解決方案的設(shè)計(jì)延伸,只不過是系統(tǒng)的尺寸縮小許多,量測的機(jī)制與回饋資訊會更細(xì)致一些。

觸控感測器基本上多半提供通用型的觸按機(jī)制,其實(shí)在用于滑桿形式的操作應(yīng)用取代,有使其應(yīng)用表現(xiàn)更佳的效益,多數(shù)滑桿形式的操作方式,在電子電路的實(shí)踐設(shè)計(jì)中,多半是透過可變電阻元件或是光感應(yīng)器搭配機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行開發(fā),若采可變電阻的傳統(tǒng)設(shè)計(jì),零件容易因時(shí)間而老化,甚至元件容易受潮產(chǎn)生故障,另一種采光學(xué)機(jī)械結(jié)構(gòu)式的滑桿設(shè)計(jì),雖然可以克服受潮或是元件老化問題,但因機(jī)械結(jié)構(gòu)有一定的厚度,不適宜用于行動裝置開發(fā)。

若透過觸控解決方案進(jìn)行改善設(shè)計(jì),可以利用金屬電極的接觸或近接(proximity sensor)感測電容改變,做到近似滑桿操作的相關(guān)應(yīng)用,以感測器為核心的設(shè)計(jì)概念,可以讓人機(jī)介面更容易被開發(fā)、設(shè)計(jì),制成的電子裝置在操作方面可以更直觀、簡單。

而以觸控感測器為基礎(chǔ)的人機(jī)介面設(shè)計(jì),通常是透過周期性頻繁的感測檢驗(yàn)電容變化,一般可利用金屬接面的電路阻抗去換算回推,通常取得的是觸按面板的一個(gè)內(nèi)部參考值作為基準(zhǔn),但取得的原始資料并無法直接100%對應(yīng)面板觸點(diǎn)位置,因?yàn)橛|按面的電阻值和距離感測器位置的電路阻抗都會有影響,必須再將原始資料經(jīng)過實(shí)際觸點(diǎn)與電極取得資料的轉(zhuǎn)換,制成一參照數(shù)據(jù)表,讓感測晶片可以直接輸出觸點(diǎn)的絕對座標(biāo)。

在整個(gè)觸按機(jī)制中,準(zhǔn)確判斷觸點(diǎn)座標(biāo),只是觸按人機(jī)介面設(shè)計(jì)的第一步,其實(shí)必須做的相關(guān)機(jī)制設(shè)計(jì),例如,觸按壓力、觸按搭配Click操作、兩指觸按偵測、多指觸按偵測等,都會影響觸按平面的電容感測值差異,也會造成后處理原始資料的技術(shù)難度,所幸這些繁復(fù)的運(yùn)作都由觸控IC解決方案整合,實(shí)際設(shè)計(jì)中系統(tǒng)開發(fā)團(tuán)隊(duì)只要專心實(shí)踐觸控人機(jī)介面的相關(guān)應(yīng)用功能。

先前談到,觸控IC偵測、判斷觸點(diǎn)位置與觸按方式的機(jī)制,為采用相對變動性較大的表面電容值改變,而改變電容值的因素相當(dāng)多,其中影響較大的就是介質(zhì),每種不同的介質(zhì)會有不同的介電常數(shù),而觸按的接觸表面積差異也會有相對影響,以不同材質(zhì)來說,例如手指、塑膠、橡膠、皮革、水等,都會有不同的偵測敏感差異。

觸控點(diǎn)的偵測強(qiáng)度,會隨著壓力大小與觸按表面積的增加而增強(qiáng)其電容值,而覆膜厚度與覆膜本身的介電常數(shù),也會對觸控強(qiáng)度產(chǎn)生較大的影響,尤其是當(dāng)裝置必須在惡劣條件下使用時(shí),更要考量復(fù)雜的觸按狀況,例如,于廚房或戶外環(huán)境,感測起可能因?yàn)樗⑹秤糜椭蚴黔h(huán)境不同,而出現(xiàn)感測結(jié)果上的差異。
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