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發(fā)布日期:2022-10-09 點(diǎn)擊率:37
4.捕捉電容助感測(cè)操作
電容式觸控感測(cè)器的基本設(shè)計(jì)思維與投射容量方式完全相同,如圖3 所示,兩者都是捕捉電極之間的電容變化,製作上是在印刷基板上形成電極,電極表面再覆蓋銲阻抗劑(Solder Resistor),其中一方當(dāng)作接地,另一個(gè)當(dāng)作感測(cè)電極。
圖3 手指接近時(shí)電容增加
圖4 是實(shí)際按鍵部位的圖案與感測(cè)距離的範(fàn)例,隨著按鍵形狀、尺寸不同,感測(cè)距離也會(huì)產(chǎn)生變化。距離太長(zhǎng)容易發(fā)生失誤,距離太短容易反應(yīng)遲鈍,因此實(shí)際應(yīng)用必須根據(jù)用途與機(jī)器的結(jié)構(gòu),調(diào)整按鍵部位的圖案。
圖4 弛張震盪電路PWM 切換電路的基本結(jié)構(gòu)
圖4(d)呈現(xiàn)的鋸齒狀為滑塊用,它可以感測(cè)手指處?kù)端椒较虻姆轿唬瑧?yīng)用在類(lèi)似MP3等歌曲點(diǎn)播、音量調(diào)整,要求以手指橫向操作的產(chǎn)品上。而電容式觸控感測(cè)的運(yùn)作方式如下:
4.1 弛張振盪
量測(cè)電容器的容量變化,是弛張振盪方式(Relaxation Oscillator)典型方法,如圖5 所示,弛張振盪方式利用電阻器與定電流電源使電容器充電,接著量測(cè)一定電壓的時(shí)間,當(dāng)手指觸壓面板時(shí),電容器的容量越大,反應(yīng)時(shí)間則越來(lái)越遲緩。
圖5手指接近時(shí)電容改變
此處假設(shè)反應(yīng)時(shí)間為t,電源電壓為Vin,電容器的端子之間電壓為Vout,如此一來(lái)Vout 就變成下列指數(shù)關(guān)係: Vout = Vin(1-e-t/RC),t 與RC 的積成比例,因此RC 稱(chēng)為「時(shí)定數(shù)」,假設(shè):Vout=0.63×Vin,t≒RC,換句話說(shuō),若將Vout=0.63×Vin 當(dāng)作臨界(Threshold)時(shí),到達(dá)該電壓的時(shí)間幾乎與RC 的積相同,因此計(jì)算上相當(dāng)容易。
圖6 是利用上述特性構(gòu)成的RC 振盪電路,包括滯後(Hysteresis)振盪電路及弛張振盪電路;不過(guò)這類(lèi)設(shè)計(jì)方式RC 的積--亦即時(shí)定數(shù),會(huì)變成一個(gè)問(wèn)題。其主要理由是,與手指之間的容量很小,時(shí)定數(shù)大到某種程度時(shí)必須增加R,其結(jié)果造成觸控部位的阻抗(Impedance)增加,容易受噪訊影響(圖7)。
圖6 RC 振盪電路的基本結(jié)構(gòu)
圖7 利用RC 時(shí)定數(shù)檢測(cè)方式易受噪訊影響
4.2 充電轉(zhuǎn)換
這種方式兼具降低觸控部位的阻抗,以免受到噪訊影響,還可同時(shí)感測(cè)容量變化的方式。典型例子為Quantum 開(kāi)發(fā)的充電轉(zhuǎn)換(Charge Transfer)方式。如圖8 所示,充電轉(zhuǎn)換方式是由設(shè)定切換器(Reset Switch)與電荷儲(chǔ)存用電容器構(gòu)成。
圖8充電轉(zhuǎn)換方式的基本結(jié)構(gòu)
圖9 則是充電轉(zhuǎn)換器方式的動(dòng)作特性,首先連接VDD 與端子,接著轉(zhuǎn)換切換器,儲(chǔ)存在CP 的電荷會(huì)移動(dòng)到Csum,轉(zhuǎn)換切換器時(shí)Csum 的電壓會(huì)上升,上升的幅度則由CP 與Csum的容量比決定,此時(shí)只要量測(cè)超過(guò)一定電壓(Vin)的時(shí)間,就知道CP 的變化。量測(cè)結(jié)束後利用再設(shè)定切換器使CP 放電回到初期狀態(tài)。
CP 充電階段端子與電源連接,因此阻抗維持低強(qiáng)度狀態(tài),此時(shí)CP 端子部位的阻抗可能變高,不過(guò)CP 的容量比Csum 大,而且電荷的轉(zhuǎn)送瞬間就結(jié)束,容易受噪訊影響的端子部位,呈電氣性連接的時(shí)間非常短就結(jié)束,因此可以使影響抑制在最小範(fàn)圍。充電轉(zhuǎn)換器方式的外置元件非常少,一般認(rèn)為充電轉(zhuǎn)換方式可算是優(yōu)秀的觸控元件。儘管技術(shù)突出,但因上述充電轉(zhuǎn)換器方式擁有專(zhuān)利,因此不願(yuàn)付費(fèi)的廠商,在研發(fā)具備觸控感測(cè)功能的IC 商品時(shí),勢(shì)必回避專(zhuān)利。
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