電容式觸屏傳感器原

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1、電容式觸屏傳感器原理10061201洪暢10061221李建軍目錄1.電容觸摸原理2.電容觸摸屏的電場(chǎng)計(jì)算3.電容觸摸屏的等效電路4.電容觸摸屏的定位原理5.線性度的計(jì)算方法6.電容觸摸屏傳感器的應(yīng)用一、電容傳感器觸摸屏原理SubTitle電容觸摸面板的結(jié)構(gòu)：由上至下排列，上PET保護(hù)層，膜厚約175μm～188μm，防止刮擦ITO導(dǎo)電膜；Ag電極層，厚度約0.1mm～0.5mm，引出觸摸電流；上表面ITO導(dǎo)電膜層，膜厚約1μm～1.5μm，產(chǎn)生工作電場(chǎng)；glass玻璃層，厚度約0.7mm～1.5mm，作為ITO導(dǎo)電膜的襯墊；下表面ITO導(dǎo)電膜層，膜厚約1μm～1.5μm，屏蔽顯示器

2、的電場(chǎng)干擾；下PET絕緣層，膜厚約175μm～188μm，防止刮擦ITO導(dǎo)電膜。ITO：ITO是銦錫氧化物的英文縮寫，它是一種透明的導(dǎo)電體。薄的ITO材料透明性好，但是阻抗高；厚的ITO材料阻抗低，但是透明性會(huì)變差。一、電容傳感器觸摸屏原理SubTitle觸摸屏有兩種狀態(tài)，第一個(gè)狀態(tài)是無(wú)觸摸動(dòng)作，即手指與觸摸面沒有接觸，電容觸摸屏的所有電極是同樣的電勢(shì)，觸摸面是等勢(shì)面，電極沒有觸摸電流；第二個(gè)狀態(tài)是有觸摸動(dòng)作，即手指與觸摸面接觸，人體與觸摸面形成一個(gè)耦合電容。在高頻信號(hào)作用下，該耦合電容器相當(dāng)于導(dǎo)體，此時(shí)手指吸走小部分電荷，形成一個(gè)微小的觸摸電流，通過(guò)檢測(cè)器檢測(cè)電極輸出的觸摸電流，并

3、根據(jù)電容觸摸屏坐標(biāo)定位算。二、電容觸摸屏的電場(chǎng)計(jì)算SubTitle等效微元模型根據(jù)總的電荷守恒建立方程：對(duì)上式求微商：由電容觸摸面板的結(jié)構(gòu)及工作條件可知：求解這個(gè)方程，我們就知道電容觸摸屏的電場(chǎng)分布規(guī)律.聯(lián)立以上關(guān)系式可得：,分別是x正方向、x負(fù)方向、y正方向、y負(fù)方向、z方向的電流面密度，n是觸摸點(diǎn)單位時(shí)間單位面積的電子數(shù)目,q是電子的電量三、電容觸摸屏的等效電路SubTitle,研究電容觸摸屏的工作過(guò)程，實(shí)質(zhì)上就是研究電子在ITO導(dǎo)電膜內(nèi)的分配和傳輸?shù)倪^(guò)程，在上節(jié)中我們從微觀角度分析了。理想的電容觸摸屏可以看成一個(gè)電阻均勻分布的網(wǎng)絡(luò)屏，從宏觀角度分析，電容觸摸屏可以等效為一個(gè)由電

4、阻組成的電路，根據(jù)等效電路可以對(duì)電容觸摸屏的電壓分布進(jìn)行分析。一維電容觸摸屏二維電容觸摸屏一維電容觸摸屏SubTitle,一維電容觸摸屏等效電路的小單元一維電容觸摸屏SubTitle,二維電容觸摸屏SubTitle,這個(gè)方程與式（2.5）的二維電容觸摸穩(wěn)定時(shí)的形式是一致的。式（3.1）和式（3.5）都是分析觸摸穩(wěn)定的情況的特解。四、電容觸摸屏的定位原理SubTitle,不同的輸入設(shè)備具有不同的坐標(biāo)定位原理，坐標(biāo)定位原理是輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之間的一種對(duì)應(yīng)關(guān)系，直接影響著輸入設(shè)備的坐標(biāo)定位精度。常見的坐標(biāo)定位方法有極坐標(biāo)和直角坐標(biāo)兩種，觸摸屏應(yīng)用的是靜態(tài)的直角坐標(biāo)定位方法。電容觸摸屏的坐

5、標(biāo)定位就是用輸出的信號(hào)來(lái)表示觸摸點(diǎn)的坐標(biāo)的過(guò)程，而不同的電容觸摸屏結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)著不同的觸摸電流的輸出模式，因此，不同的電容觸摸屏具有不同的坐標(biāo)定位算法，不同的計(jì)算方法引起的觸摸位置誤差不一樣，這就影響著電容觸摸屏線性度。本節(jié)分析電容觸摸的坐標(biāo)定位原理。一維電容觸摸屏的坐標(biāo)定位原理SubTitle,根據(jù)這個(gè)理論計(jì)算模型，式（2.5）可以寫成：當(dāng)t趨于無(wú)窮時(shí)，可得：由和工作邊界的格林函數(shù):可得y方向的坐標(biāo)定位方程：二維電容觸摸屏的坐標(biāo)定位算法SubTitle,二維電容觸摸屏的坐標(biāo)定位算法SubTitle,五、線性度的計(jì)算方法SubTitle,評(píng)價(jià)觸摸屏的性能好壞的指標(biāo)參量有：光透過(guò)率、分辨

6、率、響應(yīng)時(shí)間、使用壽命、線性度。對(duì)于電容觸摸屏來(lái)說(shuō)，存在的最大問(wèn)題就是觸摸的位置誤差較大。因此，線性度是電容觸摸屏的一項(xiàng)重要的性能指標(biāo)。位置誤差SubTitle,線性度SubTitle,線性度：是一個(gè)衡量觸摸屏檢測(cè)輸出位置與實(shí)際觸摸位置的線性關(guān)系的性能指標(biāo)，通常用均方根非線性位置誤差來(lái)計(jì)算線性度式中表示x方向上的均方根非線性位置誤差，分別表示第i個(gè)觸摸點(diǎn)的實(shí)際位置坐標(biāo)值、觸摸屏檢測(cè)輸出坐標(biāo)值。觸摸屏的線性度分析SubTitle,六、電容觸摸屏傳感器的應(yīng)用SubTitle,研制背景：在20世紀(jì)70年代，美國(guó)科學(xué)家研制了一種方便控制的智能化瞄準(zhǔn)調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器能夠通過(guò)手指觸摸調(diào)節(jié)顯示器屏

7、幕來(lái)控制其視野中的十字坐標(biāo)位置。其采用電阻觸控技術(shù)，標(biāo)志著最早的電阻觸控技術(shù)的誕生，主要應(yīng)用于軍事和高新技術(shù)領(lǐng)域。直到20世紀(jì)80年代，該技術(shù)開始轉(zhuǎn)移到民用方面，其應(yīng)用的領(lǐng)域得到迅速發(fā)展。六、電容觸摸屏傳感器的應(yīng)用SubTitle,現(xiàn)在主要應(yīng)用的領(lǐng)域有：房地產(chǎn)信息查詢系統(tǒng)、車輛管理系統(tǒng)和交通信息查詢系統(tǒng)等信息產(chǎn)業(yè)方面；電視電話會(huì)議控制系統(tǒng)、酒店管理查詢系統(tǒng)和會(huì)議日程安排等商務(wù)管理方面；銀行自動(dòng)存取款機(jī)、股票信息查詢平臺(tái)等金融行業(yè)方面；工業(yè)生產(chǎn)車間控制平臺(tái)、