電容式觸摸傳感器開關(guān)在白家電等市場(chǎng)應(yīng)用案例分析
機(jī)械式開關(guān)是導(dǎo)通及關(guān)閉流過導(dǎo)體之電流的器件,用于各種常見的終端市場(chǎng)應(yīng)用,如消費(fèi)電子(電視機(jī)、機(jī)頂盒等) 、白家電(洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)、微波爐等)、計(jì)算機(jī)外設(shè) (打印機(jī)、傳真機(jī)、顯示器等) 、汽車儀表等。以圖1中的廚房用攪拌機(jī)為例,控制面板上有8個(gè)按鍵,每個(gè)按鍵下面都配備黃圈所示的機(jī)械式開關(guān)。這些機(jī)械式開關(guān)附著在面板背面,在面板上按下按鍵即可控制機(jī)械式開關(guān),啟用或關(guān)閉攪拌機(jī)各種功能或調(diào)節(jié)速度等。
圖1:在攪拌機(jī)等應(yīng)用中,傳統(tǒng)機(jī)械式簡單直接,但要求的數(shù)量相對(duì)較多。
對(duì)于電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員而言,過去機(jī)械式開關(guān)一直是他們的首選。因?yàn)闄C(jī)械式開關(guān)提供不少應(yīng)用優(yōu)勢(shì),如簡單、直接、成本低、使用方便,能為用戶提供真實(shí)的物理反應(yīng),等等。但同時(shí),機(jī)械式開關(guān)也存在諸多缺點(diǎn),如磨損問題導(dǎo)致長期耐用性差,設(shè)計(jì)靈活性不高,容易受潮濕、水、油污或灰塵的影響,存在系統(tǒng)噪聲、反應(yīng)速度及僅適合低速工作等問題。有鑒于此,設(shè)計(jì)人員也在探尋其它的設(shè)計(jì)選擇,如觸摸傳感技術(shù)。
常見觸摸傳感技術(shù)概覽
實(shí)際上,觸摸傳感器已經(jīng)被廣泛使用很多年了。但直到近些年來,隨著觸摸技術(shù)在便攜設(shè)備顯示屏應(yīng)用的爆發(fā)性增長,這種技術(shù)越來越受關(guān)注,由此展開的技術(shù)開發(fā)及創(chuàng)新也越來越多。設(shè)計(jì)人員不僅爭相利用觸摸傳感技術(shù)來為手機(jī)、平板電腦乃至筆記本電腦用戶提供更加先進(jìn)、智能的用戶接口,也在越來越多地觸摸傳感技術(shù)用于數(shù)碼相框、數(shù)碼相機(jī)、游戲機(jī)、安防、汽車儀表盤及白家電等眾多應(yīng)用。
市場(chǎng)上的觸摸傳感技術(shù)眾多,如模擬電阻式觸摸、表面聲波(SAW)觸摸、紅外觸摸、光學(xué)成像觸摸、色散信號(hào)、聲學(xué)脈沖及電容式觸摸等。它們各有其優(yōu)勢(shì)和不足。模擬電阻式觸摸屏相對(duì)堅(jiān)固耐用,對(duì)各種化學(xué)品、化合物及腐蝕物不敏感,而且防水,還能加壓密封。其不足是其包含的塑料層會(huì)擴(kuò)散及衰減光,導(dǎo)致色彩鮮艷度受損,用久還可能發(fā)黃。表面聲波觸摸屏的優(yōu)勢(shì)是其面板為全玻璃,光衰減極少,顯示屏的可視性極佳,色彩鮮艷明亮,也不會(huì)發(fā)黃,還提升了長期穩(wěn)定性。此外,SAW觸摸屏響應(yīng)速度快,分辨率高,抗劃傷性能好。但也一些不足,如,因?yàn)椴荒芟褴洷韺幽菢游章暡ā4送?,表面上有油滴或水滴的時(shí)候,這種觸摸屏還會(huì)誤操作。紅外觸摸屏在顯示屏上沒有堆疊層,沒有光損耗,亮度高,但其LED發(fā)射器能耗相對(duì)較高。其它觸摸屏技術(shù),如光學(xué)成像、色散信號(hào)及聲學(xué)脈沖等各有其優(yōu)勢(shì)和不足,在此不一一詳述。
隨著技術(shù)的發(fā)展,電容式觸摸屏已經(jīng)成為手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、GPS、游戲機(jī)及平板電腦等眾多應(yīng)用的選擇。相應(yīng)地,電容式觸摸傳感器開關(guān)已經(jīng)成為機(jī)械式開關(guān)的一種實(shí)用且增值型的替代方案。
圖2:投射電容式觸摸屏工作原理。
電容式觸摸屏包含表面電容式及投射電容式等不同類型。表面電容式觸摸屏使用的是依靠手指或電容式觸控筆產(chǎn)生的電容結(jié)點(diǎn)來導(dǎo)電的特性 ??刂破髟谟|摸屏的四個(gè)角施加相同電壓,因而產(chǎn)生小的電磁場(chǎng)。通過測(cè)量各個(gè)角至電容導(dǎo)電的手指觸點(diǎn)的電流脈沖,控制器就能計(jì)算出顯示屏上玻璃表面的觸點(diǎn)位置。投射電容式技術(shù)相對(duì)較新,但目前的應(yīng)用極為廣泛。投射電容式觸摸屏依靠的是自電容或互電容原理。以互電容為例,兩組電極交叉的地方會(huì)形成電容,手指觸摸電容屏?xí)r會(huì)影響觸摸點(diǎn)附近兩個(gè)電極之間的耦合,改變兩個(gè)電極之間的電容量。根據(jù)觸摸屏二維電容變化量數(shù)據(jù),可以計(jì)算出觸摸點(diǎn)的坐標(biāo)??偟膩砜矗渡潆娙菔接|摸屏的一項(xiàng)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)就是能夠根據(jù)軟件設(shè)定的靈敏度來檢測(cè)手指或手套觸摸位置,另一項(xiàng)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是支持多點(diǎn)觸摸及復(fù)雜的手勢(shì)識(shí)別。
安森美半導(dǎo)體的電容式觸摸傳感器IC
為了配合電容式觸摸屏越來越廣泛的應(yīng)用,安森美半導(dǎo)體推出了LC717A系列電容式觸摸傳感器方案。這系列器件目前包括 LC717A00AR、LC717
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