用p-cap技術設計便攜工業(yè)設備

【Word版本下載可任意編輯】用p-cap技術設計便攜工業(yè)設備表1:投射式電容技術取代電阻式技術成為的觸摸傳感器技術。

ITO具有一定的電氣與光學特性，因而極為適用于觸摸感應功能，并且在沉積較薄時，具有相對低的電阻率且近乎透明。因此，這種材料已在顯示器行業(yè)廣泛使用多年，并且現(xiàn)已轉移到觸控傳感器的生產之中--首先用于電阻式觸摸屏內，然后是表面電容式觸摸屏（s-cap），近則是在p-cap系統(tǒng)之中。由于這種材料已經在電子制造業(yè)內長期廣泛使用，因此OEM可對現(xiàn)有設備開展改造和安裝新的電容，以滿足消費者對小型觸摸屏的巨大需求。

盡管基于ITO的互電容p-cap傳感器已經在消費品設計中廣泛應用，但是這種技術卻有其自身的缺點：反應能力依賴于薄玻璃覆蓋層（<2mm）的使用。這一缺點盡管可以承受（甚至為精巧的個人消費類設備所向往），但是在遇到許多工業(yè)類環(huán)境的嚴苛條件時會出現(xiàn)問題。從主流的互電容式p-cap觸摸感應技術（測量兩層電極之間的電容）轉向另一種基于自電容的方法（測量單個電極對地的電容，此時用戶產生的電場會引起傳感器基體周圍的電場發(fā)生微小變化）有可能大幅提高靈敏度，并通過更薄的覆蓋層支持運作。

自電容式ITO

當采用自電容方法時，內嵌在觸摸屏內的ITO傳感器基體將人體電容與自由振蕩的RC振蕩器的電容元件開展耦合。然后通過引入一個與RC振蕩器的電容元件和振蕩器的對地自然寄生電容并聯(lián)的從玻璃到手指再到地的電容，便可檢測到觸摸動作。參加并聯(lián)電容，接近基體的手指將會增大整個電路的電容，從而降低振蕩器的頻率。由接近的手指產生的電容變化可表示為以下的百分比：

ΔC%=Cf/Cp+Cc.其中：Cf是手指電容；Cp是電路的寄生電容；Cc是振蕩器的電容值。

當手指更加靠近屏幕的表面時，用戶的人體電容會導致RC振蕩頻率發(fā)生變化。通過沿著傳感器基體相鄰X軸與Y軸測量頻率變化的峰值，可以準確定位觸摸所在位置（圖1）。

圖1:通過測量已調信號中的X與Y峰值變化定位觸摸事件。

圖2為觸摸傳感器輔助電子元器件的電路原理圖，其中RC振蕩器為電極提供調頻信號。多路復用器從傳感器基體內的各個電極采集頻率變化數(shù)據(jù)，并將其傳送至處理器IC.圖3與圖4所示為當用戶手指接近時，其中一個電極的頻率變化。

圖2:基于調頻自電容式技術的p-cap觸摸傳感器內使用的重要元器件。

圖3:正常狀態(tài)--手指遠離傳感器基體。

圖4:觸摸狀態(tài)--接近傳感器基體的手指改變波形。

通過3mm厚的玻璃覆蓋層耦合至傳感器的手指耦合電容通常在1pF與3pF之間。隨著覆蓋層厚度的增加，耦合電容會下降，這將對信噪比產生影響。為了解決這一問題，需要整合更多的精細的輔助電子元器件到系統(tǒng)設計中。當供電電壓為4.7V時，傳感器基體擁有性能。在此電壓下，拉出的電流將約為2.8mA.

使用ITO作為導電介質的自電容式p-cap傳感器與互電容式p-cap傳感器相比，具有高得多的Z軸靈敏度。這意味著可將其放置在更加厚的防護覆蓋層后面（即使通過6mm厚的覆蓋玻璃操作依然具有強勁的性能），并允許戴手套操作。因此，采用自電容式方法可以提高觸摸屏的抗沖擊、防跌落和防刮傷等性能，從而極為適用于工業(yè)