面向手持移动设备的触摸传感技术解析

智能手机等新型消费电子产品使得触摸屏开始风靡，触摸传感器提供方便的控制方式，几乎可用于控制任何类型的设备。

触摸传感控制器目前提供一些通用的性能选项和形态，如滑块和邻近传感器。触摸传感器技术的进步使传感器驱动型接口更易于实现，对终端用户更为直观和简单。

大多数触摸传感控制器依据所检测到的电容变化来工作(见图1)——当某种物体或某个人接近或触摸传感器的导电金属片时，手指与金属片之间的电容发生变化。导电物体(如手指)在传感器附近移动将改变电容传感器的电场线并使电容发生变化。控制电路可测出电容的变化。

工业应用系统从多年前开始就使用这种电容检测技术来测量液位、湿度和材料成份。这种从这些应用发展而来的技术逐渐演化成人机接口。

触摸传感器接口通常通过测量与传感器垫片相连的电路的阻抗来检测电容变化。触摸控制器周期性地测量传感器输入通道的阻抗并用这些值来导出一个内部基准，即校准阻抗。控制器以这个阻抗值为基础判定是否发生了触摸事件。

下面的简化公式表明了手指逼近对触摸垫片电容产生的主要影响。这个公式可用于确定传感器垫片的电容和强度。

* C表示电容，单位为法拉

* A是单个金属垫片的面积，单位为平方米

* εr是金属垫片间材料的相对静态介电常数(真空=1)

* ε0是自由空间的介电常数=8.854×10(SUP/)-12(/SUP)F/m

* D是板之间的距离或间隔，单位为米。

另外，触摸强度随压力、触摸面积或电容的增加而增大。D减小等价于电容增大或触摸强度增大。

这个方程表明，覆膜厚度及其介电常数对触摸强度影响很大。该方程还表明，电容传感器本质上对周围环境和触摸激励的特性敏感——不管触摸来自手指、乙烯基、橡胶、棉花、皮革或水(见图1)。

图1：触摸灵敏度依赖于覆膜材料、垫片尺寸和厚度。

表1列出了各种常用覆膜材料的介电常数。我们可以基于这些值来考察触摸传感器在厨房中的应用，因为在厨房中这些传感器很容易溅上食用油。

表1：介电常数。