淺析電容式觸摸感應(yīng)原理與類型

人體組織的皮膚是一種有損電解質(zhì)，相當(dāng)于導(dǎo)電電極，在簡(jiǎn)單的平行片電容中間隔著一層電介質(zhì)，該系統(tǒng)中的大部分能量聚集在電容器極板之間，少許的能量會(huì)溢出到電容器極板以外的區(qū)域，當(dāng)手指放在電容觸摸系統(tǒng)時(shí)，相當(dāng)于放置于能量溢出區(qū)域（稱為：邊緣場(chǎng)），并將增加該電容系統(tǒng)的導(dǎo)電表面積。

電容感應(yīng)的方法分為兩種：自電容感應(yīng)、互電容感應(yīng)技術(shù)——

自電容感應(yīng)技術(shù)

自電容使用一個(gè)引腳，并測(cè)量該引腳和電源地之間的電容。即：驅(qū)動(dòng)與傳感器相連的引腳上的電流，由于將手指放在傳感器上，其系統(tǒng)的電容會(huì)增加，因此其電壓也會(huì)增加，實(shí)測(cè)電壓的變化即可檢測(cè)是否有手指進(jìn)行觸摸。這種技術(shù)一般用于單點(diǎn)觸摸或滑條。

互電容感應(yīng)

互電容感應(yīng)技術(shù)使用兩個(gè)電容，一個(gè)為發(fā)送電極、一個(gè)為接收電極，TX引腳提供數(shù)字電壓，并測(cè)量RX引腳上所接收到的電荷，在RX電極上接收到的電荷與兩個(gè)電極間的互電容成正比，當(dāng)TX和RX電極間放置手指時(shí)，互電容降低，因此RX電極上接收到的電荷也會(huì)降低。由此通過檢測(cè)RX電極上的電荷檢測(cè)觸摸/無觸摸狀態(tài)。

根據(jù)傳感器感應(yīng)的維度，大致可以分為：按鍵傳感器(0維)、滑條傳感器(1維)、觸摸板傳感器(2維)、接近感應(yīng)傳感器(3維)

零維傳感器

零維傳感器在白色家電、照明控制等領(lǐng)域有眾多的應(yīng)用，其輸出兩種狀態(tài)：有手指觸摸、無手指觸摸，如通過一根走線連接到控制器引腳的簡(jiǎn)單按鍵。

當(dāng)需要大量按鍵時(shí)，如計(jì)算器的鍵盤等，可以將電容傳感器排列成一個(gè)矩陣。

一維傳感器

一維傳感器也稱滑條傳感器，適用于需要漸進(jìn)式調(diào)節(jié)的控制應(yīng)用，如照明調(diào)光、音量控制、圖示均衡器等，一個(gè)滑條傳感器由一系列稱為段的電容傳感器構(gòu)成，某一個(gè)段的動(dòng)作會(huì)導(dǎo)致鄰近其他傳感器的部分動(dòng)作，通過插值算法的中心位置計(jì)算方式可以使觸摸位置分辨率大于滑條段數(shù)量。

線性滑條，每個(gè)IO引腳連接一個(gè)滑條段。

雙工滑條，每個(gè)IO引腳連接兩個(gè)不同的滑條段。

輻射滑條，這種類型的滑條具備連續(xù)性，沒有起點(diǎn)或終點(diǎn)。

兩維傳感器

如觸摸屏和觸控板，通過按X和Y模式設(shè)置的線性滑條，可以確定手指的位置。

三維傳感器

接近感應(yīng)傳感器在手或其他導(dǎo)體靠近的時(shí)候就能檢測(cè)到，實(shí)現(xiàn)接近感應(yīng)的一種方法是圍著用戶界面鋪上一條長(zhǎng)走線，該走線可在大范圍內(nèi)感應(yīng)電容的變化，由此使得系統(tǒng)對(duì)用戶的觸摸感應(yīng)顯得更加快速。