2022-04-14

電容式觸控原理知多少? 你不知道的電容式觸控眉眉角角！

foaf:image

觸控感測器系統沒有傳統機械按鈕和開關中的活動零件，因此高度可靠，不太可能因磨損而故障。此外，這些系統能以防護材料完整封裝、能在嚴峻環境中運作。 除了具有可靠度之外，觸控感測器還可輕易順應不同的形狀，有助於工程師回應消費者的需求，在家電、汽車和其他主流產品上達到時尚典雅的設計。手指或手部接近特製的觸控表面時電容量會產生變化，電容式觸控感測器就會以此進行操作。觸控式感測器使用兩種方式偵測上述變化：自電容或互電容。

電容式觸控-01.png
電容式觸控-02.png
電容式觸控-03.png

自電容觸控

  • 在自電容觸控感測器中，手指置於感測器墊上方會形成一條通往接地的導電路徑，造成電容量瞬間增加，明顯大於感測器墊和接地面之間的各種寄生電容量來源。
  • 在感測器四周進行填充並接地，可改善感測器的雜訊耐受度。
  • 自電容觸控通常較適合按鈕或滑桿等單觸型應用。

 

電容式觸控-04.png

互電容觸控

  • 當控制器將電壓施加到發射針腳時，接收針腳上測得的電荷量會與兩個電極間的互電容成正比。
  • 此技術能提供比自電容更高的訊噪比 (SNR)，能提升雜訊耐受度。更高的 SNR 代表可穿透更厚的覆蓋層進行操作。
  • 陣列配置的感測器能同時追蹤不同點的互電容變化。
  • 使用軌跡板的多點觸控應用較偏好使用互電容，常用於較小型的消費性產品，或是家電與汽車中顯示器導向應用的觸控螢幕。
電容式觸控-05.png

自電容 vs. 互電容

 自電容互電容
測量感測器對地的電容變化感測器電極之間的電容變化
等效電路  
佈局
屏蔽電極可不可
遠近偵測可不可
多點觸控不可可
訊雜比 高高較高

屏蔽電極

  • 屏蔽電極的目的是在觸控感測器周圍建立一個電場，有助於降低水的影響。
  • 在設計上使用屏蔽電極，當水滴落在觸控表面時，由於水滴兩側的電壓保持在相同的電位，所以電容 CWD 兩端的電壓差為零，因此，水滴的感應將非常小。
電容式觸控-06.png

遠近偵測

  • 較大的感應面積可使耦合的電場線增加，並增加感應信號。
  • 但是，較大的感應面積也會導致較高的CP和較高的噪聲，從而減少感應距離。
  • 佈局使用環形設計，可得到較低的CP和低噪聲，並增加有效地感應距離。
  • 環形設計需要較少的佈局面積，可在 PCB上留出更多空間。
電容式觸控-07.png

Macnica Galaxy Product Line

 自電容觸控互電容觸控電阻式觸控
Infineon有有有
Microchip有有有
ISSI / Lumissil有無無
Renesas有有無
Onsemi有有有
Chipone無有無
Weltrend有無有

參考文獻