電容式觸摸傳感器觸摸屏的實(shí)現(xiàn)原理

圖5顯示了固件中實(shí)現(xiàn)的差分計(jì)數(shù)與按鍵狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移函數(shù)。

圖5：差分計(jì)數(shù)與按鍵狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移函數(shù)。(online)

該轉(zhuǎn)移函數(shù)中的遲滯提供了開(kāi)關(guān)狀態(tài)之間的干凈利落的轉(zhuǎn)換，即使計(jì)數(shù)是有噪聲的情況下也不例外。這也為按鍵提供了一種反跳功能。低門(mén)限被稱(chēng)為“噪聲門(mén)限”，而高門(mén)限則被稱(chēng)為“手指門(mén)限”。門(mén)限水平的設(shè)定決定了系統(tǒng)的性能。當(dāng)覆蓋層非常厚時(shí)，信噪比很低。在此類(lèi)系統(tǒng)中設(shè)定門(mén)限水平是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的工作，而這恰好是電容式傳感設(shè)計(jì)技巧的一部分。

圖6顯示了一個(gè)持續(xù)時(shí)間為3秒的按鍵觸壓操作的理想原始計(jì)數(shù)波形。

圖6：把門(mén)限水平繪制在一個(gè)去除了基線(xiàn)的原始計(jì)數(shù)圖上

同時(shí)還給出了門(mén)限值。噪聲門(mén)限被設(shè)定的計(jì)數(shù)值為10，而手指門(mén)限設(shè)定的計(jì)數(shù)值則為60。實(shí)際上，在實(shí)際計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)中始終存在噪聲分量，圖中并未顯示，以便能清晰地顯示門(mén)限水平。

部分調(diào)整過(guò)程還包括選擇電流源DAC的電平以及設(shè)置用于計(jì)數(shù)累加的振蕩器周期數(shù)。在固件中，函數(shù)CSR_1_SetDacCurrent(200, 0)把電流源設(shè)定在其低電流范圍內(nèi)，數(shù)值為200(最高255)，大約對(duì)應(yīng)于14μA。函數(shù)CSR_1_SetScanSpeed(255)把振蕩器周期數(shù)設(shè)定為253(255-2)。原始計(jì)數(shù)和差分計(jì)數(shù)的分析表明：該系統(tǒng)的寄生引線(xiàn)電容CP約為15pF而手指電容CF約為0.5pF。可見(jiàn)，手指電容使總電容產(chǎn)生了約3%的變化。對(duì)于每個(gè)按鍵，每個(gè)原始計(jì)數(shù)值的采集所需要的時(shí)間僅為500μs。

測(cè)量性能

電容式傳感系統(tǒng)的性能測(cè)量結(jié)果示于圖7中。

圖7：通過(guò)10mm厚的玻璃進(jìn)行檢測(cè)時(shí)傳感器的性能測(cè)量結(jié)果