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[導讀]一文了解觸摸屏工作原理。

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一、電阻屏觸控原理

????類似可變電阻,當可變電阻的兩端接一個正電壓V+,另一端接地,當調(diào)整電阻值后,測量調(diào)整點與接地端的電壓值,然后根據(jù)歐姆定律,計算出調(diào)整點與接地點的電壓值。

二、電容屏常見形式

表面電容式(SCT,Surface,Capacitive Touch)

????當手指觸摸在金屬層上時,由于人體電場,用戶觸摸屏表面時形成一個耦合電容,對于高頻電流來說,電容是直接道題,于是手指從接觸點吸走一個很小的電流。這個電流分從觸摸屏的四個電極中流出,并且流經(jīng)這四個電極的電流與手指到四角的距離成正比,控制器通過對這四個電流比例的精確計算,得出觸摸點的位置。

投射電容式 (PCT,Projected Capacitive Touch)

2.1 ?自電容式觸摸基本原理(可以實現(xiàn)單點+手勢)

2.2 ?互電容式觸摸基本原理(可實現(xiàn)多點)

本文主要說的是投射電容式相關(guān)的內(nèi)容。

????支持多點觸摸,在玻璃表面用一層或者多層的ITO,制作X軸和Y軸電極矩陣,當手觸摸時,手指和ITO表面形成一個耦合電容,引起電流的微弱變動,通過掃描X軸和Y軸電極矩陣,檢測觸摸點電容量的變化,計算出手指所在位置。? ? ??

2.1 自電容式觸摸基本原理? ? ? ?

????自電容,簡單的說就是手指與大地形成一個電容,當觸碰屏體本身的時候,形成一個并聯(lián)電路。當手沒有觸碰屏體的時候,電路如下圖(1)所示:


可以等效為如下電路圖,Cs = 上圖的Cp,電路等效圖如圖(2)所示:

????

當手觸摸屏體的時候,由于手指與大地之間就相當于接了一個Cf的并聯(lián)電容,如下圖(3)所示。

等效為如圖(4)所示:

????

????由上圖(4)可知,并聯(lián)的的級數(shù)越多,則滿足如下公式:C總 = Cp + Cf 由于電路并聯(lián),則滿足電壓關(guān)系:

U總 = Ucp = Ucf? ??

則滿足電流關(guān)系:

I總 = Icp + Icf? ?

????實際上,在玻璃表面用ITO(一種透明的導電材料)制作成橫向與縱向電極陣列,這些橫向和縱向的電極分別與地構(gòu)成電容,這個電容就是通常所說的自電容,也就是電極對地的電容,在圖(4)中就是Cp。當手指觸摸到電容屏時,手指的電容將會疊加到屏體電容上,也就是圖(4)中的Cf,使屏體電容量增加。?

????在觸摸檢測時,自電容屏依次分別檢測橫向與縱向電極陣列,根據(jù)觸摸前后電容的變化,分別確定橫向坐標和縱向坐標,然后組合成平面的觸摸坐標。自電容的掃描方式,相當于把觸摸屏上的觸摸點分別投影到X軸和Y軸方向,然后分別在X軸和Y軸方向計算出坐標,最后組合成觸摸點的坐標,我們可以形象的把這一個過程等效為圖7-11。?假設(shè)如圖5所示,如果是單點觸摸,則在X軸和Y軸方向的投影都是唯一的,圖中的紅線就是投影,所以組合出的坐標也是唯一的;假設(shè)如圖6,如果在觸摸屏上有兩點觸摸并且這兩點不在同一X方向或者同一Y方向,則在X和Y方向分別有兩個投影,則組合出4個坐標。顯然,只有兩個坐標是真實的,分別是(4,5)和(9,8),而另外兩個就是俗稱的”鬼點”。因此,自電容屏無法實現(xiàn)真正的多點觸摸。

三、消除鬼點常用的方法

?

分時法:?假設(shè)多點觸摸是分時發(fā)生的,自電容測量方法首先確定第一個觸摸點,第二個觸摸點操作將會產(chǎn)生對應(yīng)的鬼點,由于真正的第二個點與第一個點呈對角線狀態(tài),如圖(6)所示,因此可以消除鬼點,這種方法需要觸控的時候 ?間隔幾毫秒的時間即可。?


分區(qū)法:?將整個觸摸屏物理分割成多個區(qū)域,由于每個區(qū)域確定一個操作,這樣就可以避免鬼點的操作。

??總結(jié)自電容的優(yōu)點是簡單、計算量小,滿足X+Y的計算。缺點是單點、速度慢;

四、互電容式觸摸基本原理

? ?

?????如圖(7)所示,互電容屏也是在玻璃表面用ITO制作橫向電極與縱向電極,它與自電容屏的區(qū)別在于,兩組電極交叉的地方將會形成電容,也即這兩組電極分別構(gòu)成了電容的兩極。當手指觸摸到電容屏時,影響了觸摸點附近兩個電極之間的耦合,從而改變了這兩個電極之間的電容量。檢測互電容大小時,橫向的電極依次發(fā)出激勵信號,縱向的所有電極同時接收信號,這樣可以得到所有橫向和縱向電極交匯點的電容值大小,即整個觸摸屏的二維平面的電容大小。根據(jù)觸摸屏二維電容變化量數(shù)據(jù)(觸摸后電容值減小),可以計算出每一個觸摸點的坐標。因此,屏上即使有多個觸摸點,也能計算出每個觸摸點的真實坐標。

互電容的優(yōu)點是真實多點、速度快,缺點是復雜、功耗大、成本高。

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