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          在消費(fèi)設(shè)備中采用電容式傳感器用戶接口

          作者: 時(shí)間:2013-05-03 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
          隨著移動設(shè)備、便攜式數(shù)字娛樂設(shè)備(PDE)、遙控器和數(shù)碼相機(jī)等小型系統(tǒng)的復(fù)雜性和功能性的日益增加,這些設(shè)備及類似產(chǎn)品的設(shè)計(jì)人員不斷面臨重大挑戰(zhàn)。例如,最新潮的手機(jī)就面臨著(UI)的挑戰(zhàn),以及擁擠的鍵區(qū)和觸摸屏組合帶來的人機(jī)工程學(xué)問題。

          幾年前,這些系統(tǒng)都還很簡單,定義明確,只需要簡單的輸入裝置用于書寫和功能選擇,比如鍵區(qū)、按鈕或觸摸屏即可。但現(xiàn)在,手機(jī)里充滿了復(fù)雜的通信子系統(tǒng),PDA已幾乎發(fā)展成為可連接互聯(lián)網(wǎng)的完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。此外,畫板方面更先進(jìn)的移動和便攜式產(chǎn)品因其具高度先進(jìn)性的多功能設(shè)計(jì)而存在著UI的挑戰(zhàn)。因此,設(shè)計(jì)人員正在向具有更大UI空間的電阻式觸摸屏(RTS)轉(zhuǎn)向。這種特殊的傳感器技術(shù)被廣泛應(yīng)用于日用品中。不過,即使RTS提供有更大的空間,嵌入式設(shè)計(jì)人員也面臨著RTS的局限性帶來的新問題。

          電阻式觸摸面板是一種機(jī)械式的傳感器,由兩層材料構(gòu)成,中間一般通過空氣分離(圖1)。頂層是純凈的聚酯薄膜,底層是玻璃。若用手指壓按頂層,就會推動頂層與底層接觸。一旦測得接觸點(diǎn)的電壓,就可以計(jì)算出接觸位置。移開手指后,頂層又回復(fù)到原始狀態(tài)。

          嵌入式設(shè)計(jì)人員在RTS上面臨的兩大挑戰(zhàn)是:(1)承載顯示屏的光學(xué)結(jié)構(gòu)嚴(yán)重受損;(2)耐久性很差。采用RTS的設(shè)備在遇到摔落或用戶壓按過重的情況時(shí),常常會發(fā)生故障。

          一旦RTS平板破裂,設(shè)備的主要硬件輸入就沒有了,設(shè)備也就無用了。對此,設(shè)計(jì)人員也有一些有限的預(yù)防措施可供選擇。比如,在RTS表面加一個(gè)玻璃框以期保護(hù)屏幕的邊角。而因此需要的開槽及玻璃框本身的成本可能是設(shè)備成本的兩倍。而且,RTS必須安裝在平坦表面上,不能在塑料材料之下。

          此外,RTS的靜電放電(ESD)阻抗很差。這一點(diǎn)往往使設(shè)備更受濕度損害,同時(shí)溫度和濕度的變化也會嚴(yán)重影響性能。RTS還讓脆弱的LCD暴露在更大風(fēng)險(xiǎn)之中。至于有限的性能,RTS需要一個(gè)精度測頭;這些測頭在大多數(shù)滾動條和圖標(biāo)所在的邊緣處是不準(zhǔn)確的,它們需要用戶經(jīng)常性地進(jìn)行校準(zhǔn)。

          佳工機(jī)電網(wǎng)
          圖1. 電阻式觸摸面板是一種機(jī)械傳感器,由兩層材料構(gòu)成,中間一般通過空氣分離

          克服RTS的局限性

          一種更有效更可靠的替代方案是采用很薄的透明的觸摸屏,嵌入式設(shè)計(jì)人員可以將之放置在任何可視表面上用于輸入和導(dǎo)航。這類接口的一種實(shí)現(xiàn)方案被稱為ClearPad,可為設(shè)計(jì)人員提供一種克服RTS局限性的解決方案。

          電容式傳感器模塊中有一個(gè)透明的薄薄的手指感測區(qū)域,與一個(gè)包含了所有感測電子元件的撓性電路相連。如圖2所示,若手指按在導(dǎo)電線路網(wǎng)格頂端,將改變鄰近線路的電容。

          佳工機(jī)電網(wǎng)
          圖2. 電容式傳感器面板是固態(tài)的。若手指按在導(dǎo)電線路網(wǎng)格頂端,將改變鄰近線路的電容。
          一旦測得線路電容的變化,就可以計(jì)算出手指的位置

          一旦測得線路電容的變化,就可以計(jì)算出手指的坐標(biāo)位置。無需壓力來激活電容式傳感器。只要在電容式面板表面輕輕地點(diǎn)擊或滑行即可。

          特別地,電容式傳感器的表面接收與用戶相接觸處的觸摸信息,并把信息發(fā)送到控制器板??刂破靼逄幚碛|摸信號,再把信息傳送給主機(jī)。然后,主機(jī)把手指位置和接觸信息用于各種功能,比如輸入字符、數(shù)據(jù)和屏幕滾動。
          電容式觸摸屏相關(guān)文章:電容式觸摸屏原理
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