• 電容傳感

    編輯
    本詞條由“匿名用戶” 建檔。

    什么是電容傳感

    編輯

    電氣工程中,電容傳感是一種基于電容耦合技術,可以檢測和測量任何導電或具有不同于空氣的電介質的東西。許多類型的傳感器使用電容式傳感,包括用于檢測和測量接近度、壓力、位置位移、力、濕度、液位和加速度的傳感器。基于電容式感應的人機界面設備,例如觸摸板,可以代替電腦鼠標數字音頻播放器、手機平板電腦使用電容式感應觸摸屏作為輸入設備。電容式傳感器也可以代替機械按鈕

    電容式觸摸屏通常由電容式觸摸傳感器以及至少兩個互補金屬氧化物半導體(CMOS)集成電路(IC)芯片、專用集成電路(ASIC)控制器和數字信號處理器(DSP)組成。電容式感應通常用于移動多點觸控顯示器,在2007年由Apple的iPhone普及。

    電容傳感的設計

    編輯

    電容式傳感器由許多不同的介質構成,例如銅、氧化銦錫(ITO)和印刷油墨。銅電容傳感器可以在標準FR4PCB以及柔性材料上實現。ITO允許電容式傳感器的透明度高達90%(對于一層解決方案,例如觸摸電話屏幕)。電容式傳感器的尺寸和間距對傳感器的性能都非常重要。除了傳感器的尺寸及其相對于地平面的間距之外,所使用的地平面的類型也非常重要。由于傳感器的寄生電容電場有關的(電場)到地面的路徑,重要的是選擇一個接地平面,在沒有導電物體的情況下限制電場線的集中。

    設計電容傳感系統首先需要選擇傳感材料的類型(FR4、Flex、ITO等)。人們還需要了解設備將在其中運行的環境,例如完整的工作溫度范圍、存在的無線電頻率以及用戶將如何與界面交互。

    有兩種類型的電容傳感系統:互電容,對象(手指、導電筆)改變行和列電極之間的互耦合,依次掃描;和自電容或xxx電容,其中物體(例如手指)加載傳感器或增加對地寄生電容。在這兩種情況下,先前xxx位置與當前xxx位置的差異產生了對象或手指在那段時間內的相對運動。這些技術將在以下部分詳細說明。

    表面電容

    在這項基本技術中,只有絕緣體的一側涂有導電材料。向該層施加小電壓,從而產生均勻的靜電場。當一個導體,例如人的手指,接觸到無涂層的表面時,就會動態地形成一個電容器。由于表面的薄層電阻,每個角落都被測量為具有不同的有效電容。傳感器的控制器可以根據電容的變化間接確定觸摸的位置從面板的四個角測量:電容變化越大,觸摸距離該角越近。由于沒有移動部件,它具有中等耐用性,但分辨率較低,容易因寄生電容耦合而產生錯誤信號,并且需要在制造過程中進行校準。因此,它最常用于簡單的應用,例如工業控制和交互式信息亭。

    投射電容

    投射電容式觸控(PCT)技術是一種電容式技術,通過蝕刻導電層可實現更準確和靈活的操作。的XY網格通過蝕刻一個層,以形成的柵格圖案形成任一電極,或通過蝕刻兩個分開的,具有垂直線或軌道以形成所述網格導電材料的平行的層;與許多液晶顯示器(LCD)中的像素網格相當。

    PCT的更高分辨率允許在無直接接觸的情況下操作,這樣導電層可以涂上更多的保護絕緣層,甚至可以在屏幕保護膜下或在天氣和防暴玻璃后面操作。由于PCT的頂層是玻璃,與電阻式觸摸技術相比,PCT是一種更強大的解決方案。根據實施方式,可以使用有源或無源手寫筆代替手指或作為手指的補充。這在銷售點很常見需要簽名捕獲的設備。戴手套的手指可能無法感應到,具體取決于實施和增益設置。面板表面上的導電污跡和類似干擾會影響性能。這種導電污跡主要來自發粘或出汗的指尖,尤其是在高濕度環境中。由于指尖的濕氣而粘附在屏幕上的灰塵也可能是一個問題。

    PCT有兩種類型:自電容和互電容。

    互電容傳感器在每行和每列的每個交叉點處都有一個電容器。例如,一個12×16的陣列將有192個獨立的電容器。甲電壓被施加到行或列。將手指或導電筆靠近傳感器表面會改變局部電場,從而降低互電容。可以測量網格上每個單獨點的電容變化,通過測量另一個軸上的電壓來準確確定觸摸位置。互電容允許多點觸控操作,可以同時準確跟蹤多個手指、手掌或觸控筆

    自電容傳感器可以具有與互電容傳感器相同的XY網格,但列和行獨立運行。使用自電容,電流可感應每列或每行手指的電容負載。這會產生比互電容感測更強的信號,但無法準確分辨多于一根手指,從而導致“重影”或位置感測錯位。

    電路設計

    編輯

    簡單電容計的設計通常基于張弛振蕩器。要檢測的電容構成了振蕩器的RC電路LC電路的一部分。基本上,該技術的工作原理是用已知電流為未知電容充電。(電容器的狀態方程是i=Cdv/dt。這意味著電容等于電流除以電容器兩端電壓的變化率。)可以通過測量達到充電所需的充電時間來計算電容(弛張振蕩器的)閾值電壓,或等效地,通過測量振蕩器的頻率。這兩者都與振蕩器電路的RC(或LC)時間常數成正比。

    電容測量誤差的主要來源是雜散電容,如果不加以防范,它可能會在大約10pF和10nF之間波動。通過屏蔽(高阻抗)電容信號,然后將屏蔽連接到(低阻抗)接地參考,雜散電容可以保持相對恒定。此外,為了xxx限度地減少雜散電容的不良影響,xxx將傳感電子設備放置在盡可能靠近傳感器電極的位置。

    另一種測量技術是在電容分壓器上施加固定頻率的交流電壓信號。它由兩個串聯的電容器組成,一個是已知值,另一個是未知值。然后從電容器之一的兩端獲取輸出信號。未知電容器的值可以從電容比中找到,電容比等于輸出/輸入信號幅度的比,可以通過交流電壓表測量。更精確的儀器可以使用電容電橋配置,類似于惠斯通電橋。電容橋有助于補償應用信號中可能存在的任何可變性。

    電容傳感

    與其他觸摸屏技術的比較

    編輯

    電容式觸摸屏比電阻式觸摸屏反應更快(因為不需要電容,電阻式觸摸屏對任何物體都有反應),但精度較低。然而,投射電容提高了觸摸屏的精度,因為它在觸摸點周圍形成了一個三角網格。

    標準觸控筆不能用于電容式感應,但為此目的存在導電的特殊電容式觸控筆。人們甚至可以通過將導電材料(例如抗靜電導電膜)包裹在標準手寫筆周圍或將薄膜卷成管子來制作電容式手寫筆。電容式觸摸屏的制造成本高于電阻式觸摸屏。有些不能帶手套使用,即使屏幕上有少量水也無法正確感應。

    互電容傳感器可以提供電場變化的二維圖像。使用該圖像,已經提出了一系列應用。對用戶進行身份驗證估計觸摸屏幕的手指方向以及區分手指和手掌成為可能。雖然電容式傳感器用于大多數智能手機的觸摸屏,但電容式圖像通常不會暴露給應用層。

    具有高水平電子噪聲的電源會降低精度。

    內容由匿名用戶提供,本內容不代表www.gelinmeiz.com立場,內容投訴舉報請聯系www.gelinmeiz.com客服。如若轉載,請注明出處:http://www.gelinmeiz.com/130551/

    (2)
    詞條目錄
    1. 什么是電容傳感
    2. 電容傳感的設計
    3. 表面電容
    4. 投射電容
    5. 電路設計
    6. 與其他觸摸屏技術的比較

    輕觸這里

    關閉目錄

    目錄
    91麻精品国产91久久久久