静电电容式触摸检测技术
手机屏幕感应原理
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手机屏幕感应原理手机屏幕感应原理是指手机屏幕能够实时检测和响应用户触摸的动作,并将其转化为电信号传递给手机系统。
目前手机屏幕主要采用电容式触摸屏幕技术,其原理是利用触摸面板上的导电层和控制电路来实现对用户触摸操作的感应。
具体原理如下:一、电容式触摸屏幕构造电容式触摸屏分为玻璃表层、触摸感应层、显示屏和控制电路四个部分。
其中触摸感应层由玻璃或薄膜形成,表面涂有单层或多层导电材料,如导电玻璃或电导膜。
二、感应原理1. 静电感应式电容式触摸屏幕利用静电感应的原理来实现对用户的触摸感应。
当人的手指接触到屏幕时,由于人体带有电荷,会改变触摸屏幕上的电场分布情况,使电场发生变化。
触摸感应层上有的导电薄膜或导电玻璃会在屏幕上形成一个与手指产生的电荷相等但相反的电荷,因此电荷之间会发生排斥作用,从而使触摸感应层的电容发生变化。
2. 容量变化法电容式触摸屏幕还可以通过测量电容的变化来感应用户的触摸操作。
当手指触摸屏幕时,会改变两个电极之间的电容值。
电容与电极之间的距离以及电介质的介电常数有关,而电介质通常是玻璃或空气。
当手指接触到屏幕时,手指和电极之间的距离变小,因此电容值也会相应减小。
三、信号传输与处理电容式触摸屏幕通过触摸感应层上的导电材料将触摸行为转化为电信号,并将其传递给控制电路。
1. 多点触控技术现代手机屏幕往往支持多点触控技术,即能够同时感应到多个触摸点的位置。
这是通过在触摸感应层上设置多个导电电极来实现的。
当多个触摸点同时出现在屏幕上时,电容式触摸屏幕会实时监测和计算每个触摸点的位置,并将其传递给控制电路。
2. 信号处理控制电路会接收到从触摸感应层传递过来的电信号,并通过对信号进行处理和解析,确定用户的触摸点位置以及相应的操作反馈。
然后,将这些信息传递给手机系统,以便进行相应的操作,如屏幕调整、界面切换、图形放大缩小等。
总结起来,手机屏幕感应原理是基于电容式触摸屏的工作原理。
通过感应手指的电荷、电容值的变化等来实时检测和响应用户的触摸操作,从而完成相应的功能。
基于静电电容式触摸检测的3D手势识别技术
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基于静电电容式触摸检测的3D手势识别技术周雄健【摘要】本文主要介绍了瑞萨电子基于静电电容式触摸检测的3D手势识别技术,包括基于静电电容式触摸检测的3D坐标计算原理、X/Y/Z三轴坐标算法、抗干扰措施等.并且基于3D坐标计算,介绍了瑞萨电子的3D手势识别解决方案.【期刊名称】《家电科技》【年(卷),期】2018(000)012【总页数】4页(P58-61)【关键词】3D手势识别;电容式触摸;抗干扰【作者】周雄健【作者单位】瑞萨电子(中国)有限公司北京 100191【正文语种】中文1 引言3D手势识别在家电、汽车以及工业设备上应用得越来越广泛。
以家电产品为例,在很多场合下,人们更希望采用非接触式的控制。
例如,在使用吸油烟机时,通常用户的手是潮湿或粘有油污的,使用3D手势控制可以避免手直接接触吸油烟机,在一定距离外进行控制。
同样,在智能马桶、智能水龙头、智能冰箱等智能家居应用中,3D手势识别也具有更加便捷、卫生、高效等优势。
本文基于瑞萨电子的静电电容式触摸检测技术,介绍静电电容式3D手势识别的基本原理以及抗干扰技术等。
2 基于静电电容式触摸检测的3D坐标计算静电电容式触摸检测通过捕捉人体与电极之间静电电容(1pF以下)的微弱变化,判断开关的ON/OFF状态。
瑞萨电子开发的静电电容式触摸检测方法,利用开关电容滤波器(SCF)将静电电容量转换为电流量,对该信号进行放大和数字化处理后,不仅可以判定开关的ON/OFF状态,还能判断人体相对于电极的3D空间坐标。
根据人体在3D空间中的坐标变化,可以识别出手势类型,从而实现非接触式的3D手势控制。
2.1 静电电容式3D坐标计算原理静电电容式3D坐标计算是基于互容式的静电电容式触摸检测,发生的机理如图1所示。
互电容方式基本结构包含接收电极、发送电极及脉冲发生器。
发送电极输出脉冲时,和接收电极间产生电磁场耦合(Field Coupling)。
此时,如果人体接近,一部分电磁场将耦合到人体,导致电极间的电磁场耦合减少。
电容式触摸屏的原理与应用
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电容式触摸屏的原理与应用1. 前言电容式触摸屏是一种常见的触摸输入设备,广泛应用于智能手机、平板电脑、电子书阅读器等各类电子设备中。
本文将介绍电容式触摸屏的原理和应用。
2. 原理电容式触摸屏的工作原理基于电容的变化。
触摸屏由一层玻璃或塑料的表面电极层和一层玻璃的传感电极层构成。
当手指或者其他带电物体触摸屏幕时,手指和表面电极层之间会形成一个电容。
通过测量这个电容的变化,触摸屏可以确定用户的操作,如点击、滑动等。
电容式触摸屏主要有两种工作方式:静电式和电容式。
静电式电容式触摸屏通过在表面电极上应用交流电压,通过感应手指或其他带电物体接近电极的电场变化来实现触摸的检测。
电容式触摸屏则是通过测量电容的变化来检测触摸。
3. 应用电容式触摸屏的应用广泛,不仅用于消费类电子设备,还用于工业控制、医疗设备等领域。
3.1 智能手机和平板电脑电容式触摸屏在智能手机和平板电脑等移动设备中得到了广泛应用。
通过触摸屏,用户可以轻松进行各种操作,如点击图标、滑动屏幕、放大缩小等。
电容式触摸屏的灵敏度和响应速度较高,大幅提升了用户的交互体验。
3.2 电子书阅读器电子书阅读器也采用了电容式触摸屏技术。
通过触摸屏,读者可以翻页、选择文字、批注等操作,模拟纸质书的阅读体验。
电容式触摸屏在电子书阅读器中的应用,使得用户可以更加方便地进行书籍的浏览和管理。
3.3 工业控制电容式触摸屏在工业控制领域也有广泛的应用。
比如在工厂生产线上,工人可以通过触摸屏控制设备的开启、关闭、调整参数等。
电容式触摸屏的高精度和稳定性,使得工业控制操作更加方便和准确。
3.4 医疗设备医疗设备中的触摸屏也采用了电容式触摸屏技术。
医生可以通过触摸屏对设备进行操作,如调整医疗设备的参数、查询病人信息等。
电容式触摸屏的易用性和灵敏度,使得医疗人员能够更加方便地进行操作和管理。
4. 总结电容式触摸屏是一种常见的触摸输入设备,基于电容的变化来实现触摸的检测。
它在智能手机、平板电脑、电子书阅读器以及工业控制和医疗设备等领域有广泛的应用。
电容式触控原理
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电容式触控原理
电容式触控原理是一种利用电容效应实现触摸检测的技术。
电容效应是指当两个电极之间存在电场时,电荷会在两个电极间产生积累,并形成电容。
当外界物体接近电极时,会改变电场分布,进而改变电容的值。
通过测量电容的变化,可以判断触摸事件的发生。
电容式触控屏通常由涂有导电材料的触摸表面和背后的传感器电极组成。
当用户触摸屏幕时,手指会形成一个电容点,即在触摸表面和背面电极之间形成一个电场。
传感器电极会感应到这个电场的变化,并将其转换为电信号。
传感器电极通常布置成矩阵形式,以获得触摸点的坐标。
当用户触摸屏幕时,多个传感器电极之间的电容值会发生变化,通过检测电容的变化,可以确定用户触摸的位置。
电容式触摸屏具有很高的灵敏度和响应速度,可以实现多点触控和手势操作。
然而,它也有一些局限性,例如对于非导电物体的触摸检测效果较差,且在湿润环境下易受到干扰。
总而言之,电容式触控原理通过测量电容的变化来实现触摸检测,并将用户的触摸动作转换为电信号,从而实现触摸屏的功能。
这种触控技术已广泛应用于智能手机、平板电脑、电脑显示屏等设备中。
静电电容式触摸检测技术
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静电电容式触摸检测技术引言利用人体和电极之间产生的静电电容进行工作的电容式触摸开关,最初被应用于智能手机,进而又被广泛地应用在了家电产品、AV机器、汽车以及工业设备上。
由于触摸开关的组成无需机械部件,因此使用起来非常灵活,甚至可以安装在坚硬的曲面上。
本文基于瑞萨电子的静电电容式触摸技术,介绍触摸开关检测的基本原理以及抗干扰技术等。
触摸开关检测原理简介静电电容式触摸开关通过捕捉人体与电极之间静电电容(1pF以下)的微弱变化,判断开关的ON/OFF状态。
有很多种方法可以将静电电容量转换为开关的ON/OFF状态。
其中最简单的方法,是利用静电电容和电阻形成低通滤波器(LPF),通过测量充电/放电常数的变化判断静电电容的变化。
这种方式被称为张驰振荡方式。
由于其电路简单,无需专用的静电电容测量电路,因此被广泛应用。
但是这种方法的抗噪声性能偏弱,有时会由于照明灯具或家电产品的逆变噪声而发生误判。
瑞萨电子开发的静电电容式触摸检测方法,利用开关电容滤波器(SCF)将静电电容量转换为电流量,对该信号进行放大和数字化处理后,根据它判定开关的ON/OFF状态。
这种方法具有灵敏度高,抗噪声性能强的优点。
具体的检测流程如图1所示。
本章按照图1的流程,说明静电电容式触摸开关的基础知识。
图.1 静电电容式触摸开关的检测流程(“数字.数字”表示章节号)静电电容的发生静电电容发生的机理如图2所示。
电极和其周围的导电体(地线、金属框等)之间存在寄生电容(Parasitic Capacity: Cp)。
当人体接近、触摸电极时,人体和电极之间通过手指产生新增的静电电容(Finger Capacity: Cf),并通过可以导电的人体和大地连接(如图2中红线所示)。
图.2 静电电容的发生(自电容方式)电极上产生的静电电容的总容量(Total Capacity),如下所示:静电电容式触摸开关按照一定周期循环测量电极的静电电容量,并根据人体接触时产生的静电电容的增加量Cf,判定触摸开关的ON或者OFF状态。
电容式触摸检测原理
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电容式触摸检测原理触摸屏作为一种常见的输入设备,广泛应用于智能手机、平板电脑、电子签名板等设备中。
而电容式触摸屏是其中一种常见的触摸屏技术,其原理是基于电容的变化来实现对触摸位置的检测。
电容是一种存储电荷的能力,其大小与电容器的面积、电介质的介电常数以及电容器之间的距离有关。
在电容式触摸屏中,触摸屏表面覆盖着一层导电材料,一般为透明的导电材料如氧化铟锡(ITO)薄膜。
当手指触摸屏幕表面时,人体也会成为一个导体,导致触摸屏的电容发生变化。
根据电容的变化原理,电容式触摸屏可以分为静电感应式和互容式两种类型。
静电感应式触摸屏利用人体带有的微弱电荷产生的电场来检测触摸位置。
屏幕表面的导电材料会形成一个电场,当手指接近屏幕时,由于人体带有微弱电荷,会产生一个与电场相互作用的电场。
触摸屏上的控制电路会检测这个电场的变化,从而确定触摸位置。
互容式触摸屏则是通过测量电容变化来确定触摸位置。
触摸屏上的导电材料形成了一个电容网格,当手指触摸屏幕时,由于手指与导电材料之间存在电荷传输,导致电容网格的电容发生变化。
触摸屏上的控制电路通过测量这个电容的变化,从而确定触摸位置。
无论是静电感应式还是互容式触摸屏,其基本原理都是通过测量电容的变化来确定触摸位置。
触摸屏上的控制电路会将电容的变化转化为电信号,然后由触摸芯片进行处理,最终将触摸位置信息传递给设备的操作系统。
需要注意的是,电容式触摸屏对触摸的敏感度较高,不仅可以检测到手指的触摸,还可以检测到触摸笔等其他导电物体的触摸。
此外,触摸屏上的导电材料需要具备透明性,以保证屏幕显示的清晰度。
总结一下,电容式触摸检测原理是基于电容的变化来实现对触摸位置的检测。
通过测量电容的变化,静电感应式和互容式触摸屏可以准确地确定触摸位置。
这种触摸技术广泛应用于各种智能设备中,为用户提供了方便快捷的操作方式。
电容触摸屏工作原理
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电容触摸屏工作原理电容触摸屏是一种常见的触摸输入设备,被广泛应用于智能手机、平板电脑、电脑显示器和自动化控制系统等领域。
它通过电容传感器来监测触摸位置,实现了人机交互的功能。
本文将介绍电容触摸屏的工作原理及其相关技术。
一、电容触摸屏的基本原理电容触摸屏的基本原理是利用触摸物体与电容传感器之间的电容变化来识别触摸位置。
电容传感器由分布在触摸屏表面的导电层或导电线组成,触摸时,触摸物体(如人的手指)会改变电容传感器的电容值。
通过测量这种电容变化,可以确定触摸位置。
二、电容触摸屏的两种工作方式根据传感器结构和触摸检测方式的不同,电容触摸屏可以分为静电感应式和电容投射式两种工作方式。
1. 静电感应式电容触摸屏静电感应式电容触摸屏是最早出现的一种触摸屏技术。
它通常采用两层导电薄膜构成,一层作为传感器层,另一层作为控制电路层。
当触摸物体(即手指)接近传感器层时,电容传感器会感受到触摸物体的电荷,并通过传感器层和控制电路层之间的电容变化来确定触摸位置。
2. 电容投射式电容触摸屏电容投射式电容触摸屏相比于静电感应式有更好的灵敏度和透明度。
它采用了更复杂的传感器结构,一般使用透明导电材料构成传感器层,并利用投射电容检测触摸位置。
它的原理是通过传感器层上的行和列电极,在触摸位置形成一个电容,利用电容变化进行触摸检测。
这种技术可以实现多点触控,提供更丰富的操作体验。
三、电容触摸屏的工作流程电容触摸屏的工作流程一般包括物理层、驱动层和处理层三个部分。
1. 物理层物理层是由导电薄膜或导电线组成的传感器层,负责感知触摸物体的电容变化。
它可以分为均匀电场型和自由电场型两种。
2. 驱动层驱动层是负责对触摸屏进行扫描的部分,它根据预设的扫描频率和范围,对物理层进行扫描,并通过控制电流或电压的方式改变电容值。
常见的驱动方式包括串行驱动和并行驱动。
3. 处理层处理层是负责处理触摸信号的部分,它根据驱动层的扫描结果和预设的算法,对触摸位置进行计算和判断,并输出相应的触摸坐标。
静电电容式触摸检测技术
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多种方法可 以将 静 电电容量转 换为 开关 的ON/OFF状 态。 另外 一个 开 关OFF。如图3中 的左 图所 示,当SW ,:ON:
其中最简单的方 法是利用静 电电容和电阻形成低 通滤波器 SW:=OFF时,电容充 电。随后,如图3中的右 图所示 ,切换 到
(LPF),通过测量 充电,放 电常数的变化判断静 电电容的变 SW .=OFF;SW =ON的状态后,电容放电。流经电容的 电流
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论 文
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A rticles
论 文
静 电电容式触摸检 测技术
Technology basis Of capacitive touch detection
刘彦 瑶 赵 丰
LIUYanjun ZHAO Feng
瑞 萨 电 子 (中 国 ) 有 限 公 司 北 京 1 001 91
Renesas Electronics(China)Co,Ltd Beijing 10019I
通 过手指 产生 新增的静 电电容 (Finger Capacity:Cf),并通
过可以导电的人体 和大地连接,如图2中红线所示。
电极 上产生 的静电电容的总容量 (Total Capacity),
如 下 :
l 0
Total Capacity : cp +
利用人体和 电极 之间产生 的静 电电容进行工作 的电容
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静电电容式触摸检测技术引言利用人体和电极之间产生的静电电容进行工作的电容式触摸开关,最初被应用于智能手机,进而又被广泛地应用在了家电产品、AV机器、汽车以及工业设备上。
由于触摸开关的组成无需机械部件,因此使用起来非常灵活,甚至可以安装在坚硬的曲面上。
本文基于瑞萨电子的静电电容式触摸技术,介绍触摸开关检测的基本原理以及抗干扰技术等。
触摸开关检测原理简介静电电容式触摸开关通过捕捉人体与电极之间静电电容(1pF以下)的微弱变化,判断开关的ON/OFF状态。
有很多种方法可以将静电电容量转换为开关的ON/OFF状态。
其中最简单的方法,是利用静电电容和电阻形成低通滤波器(LPF),通过测量充电/放电常数的变化判断静电电容的变化。
这种方式被称为张驰振荡方式。
由于其电路简单,无需专用的静电电容测量电路,因此被广泛应用。
但是这种方法的抗噪声性能偏弱,有时会由于照明灯具或家电产品的逆变噪声而发生误判。
瑞萨电子开发的静电电容式触摸检测方法,利用开关电容滤波器(SCF)将静电电容量转换为电流量,对该信号进行放大和数字化处理后,根据它判定开关的ON/OFF状态。
这种方法具有灵敏度高,抗噪声性能强的优点。
具体的检测流程如图1所示。
本章按照图1的流程,说明静电电容式触摸开关的基础知识。
图.1 静电电容式触摸开关的检测流程(“数字.数字”表示章节号)静电电容的发生静电电容发生的机理如图2所示。
电极和其周围的导电体(地线、金属框等)之间存在寄生电容(Parasitic Capacity: Cp)。
当人体接近、触摸电极时,人体和电极之间通过手指产生新增的静电电容(Finger Capacity: Cf),并通过可以导电的人体和大地连接(如图2中红线所示)。
图.2 静电电容的发生(自电容方式)电极上产生的静电电容的总容量(Total Capacity),如下所示:静电电容式触摸开关按照一定周期循环测量电极的静电电容量,并根据人体接触时产生的静电电容的增加量Cf,判定触摸开关的ON或者OFF状态。
静电电容的发生如[静电电容的发生]所述,将人体与电极之间产生的静电电容量转换为电流量的方法使用了开关电容滤波器(Switched Capacitor Filter: SCF)。
如图3所示,SCF是由2个开关、控制2个开关交互ON/OFF动作的控制脉冲、电源以及电容组成的。
图.3 SCF构成及电容的充放电动作SW1和SW2在控制脉冲的作用下,一个开关ON时,另外一个开关OFF。
如图3中的左图所示,当SW1 = ON;SW2 = OFF时,电容充电。
随后,如图3中的右图所示,切换到SW1 = OFF;SW2 = ON的状态后,电容放电。
流经电容的电流i、开关的切换频率f、电容值c和电路供电电压v之间的关系,如下式所示:i = fcv如果f和v固定不变,电流i和电容c成正比。
因此,可以使用SCF将人体接近时产生的静电电容量的变化转换为电流量的变化。
通过调整切换频率f和供电电压v,可以改变静电电容变化量和电流变化量之间的比例系数。
电流的数值化电容的容量值转换为成比例的电流量后,经过电流—频率转换电路转换为和电流量成比例的振荡脉冲。
然后,计数器对振荡脉冲计数,进而将电流转换为成比例的数字值。
电流的数值化流程,如图4所示。
对SCF的电容循环执行充放电操作时,电容中会产生交流电流。
后续的电流平滑电路将交流电流转换为直流电流后,电流输入到电流振荡器,转换为频率和输入电流成比例的振荡脉冲。
脉冲计数器对一定时间内的脉冲计数,并保存计数结果。
图.4 电流数值化的流程开关的ON/OFF判定如[静电电容的发生]所述,自电容方式是通过检测静电电容量的增加来判断人体是否接触电极的。
按照一定周期循环执行2.1~2.3章中介绍的静电电容量的测量,可以根据测量值的变化判定人体是否接触电极。
手指接近和离开电极时,开关的ON/OFF判定流程如图5所示。
静电电容量的测量按图中所示的时序每隔一定时间执行一次。
计测值如图中蓝线所示,当手指远离电极时,保持为一定的计数值;当手指接近电极时,静电电容量和计数值逐渐增加。
当手指再次远离时,计数值逐渐下降并保持为一定的数值。
把手指远离电极时的计数值作为基准值(图中绿色虚线)。
在基准值基础上叠加一个阈值,作为临界值。
当计测值超出临界值时,判定开关为ON。
当计测值低于临界值时,判定开关为OFF。
由此,可以实现静电触摸开关的ON/OFF切换。
此外,改变阈值的大小可以调整触摸开关的灵敏度。
改变计测周期和计算多个计数值的平均值,可以抑制开关的抖颤,调整开关的反应速度。
图.5 开关的ON/OFF判定硬件及软件抗干扰技术静电电容式触摸开关是基于静电电容量的微弱变化而工作的。
因此,设计时必须尽量避免噪声和电源波动的影响。
瑞萨电子提供的Touch解决方案,不仅在电容触摸传感单元(简称:CTSU)中内置了多种噪声抑制电路,同时还提供了用于抑制噪声的软件滤波器。
本章主要介绍CTSU模块的硬件抗干扰功能和软件抗噪声技术。
硬件CTSU模块的抗扰度为了抑制由辐射、传导引入的噪声,CTSU内置了多种噪声抑制电路,以稳定静电电容的测量。
以下分别说明这些电路的组成及功能。
SCF时钟的相移为了使用SCF将静电电容量转换为电流量,CTSU按照一定的周期切换SCF开关的ON/OFF状态,实现对外部电容充电/放电的循环操作。
此时,如果在电极上混入和SCF开关同周期的噪声,并且噪声的波峰/波谷与充电/放电期间始终一致,那么电流会因噪声相应增加或减少,进而可能造成测量无法正确进行。
作为解决同周期噪声的对策,CTSU内置了SCF驱动脉冲的相移电路。
通过反转驱动脉冲的相位,防止驱动脉冲和噪声的波峰/波谷同相位。
相移由多项式计数器决定,1次计测中,SCF脉冲的相移次数和180°相移次数要一致。
同周期噪声的影响和180°相移对同周期噪声的抑制作用,如图6所示。
充电时如果SCF驱动脉冲和噪声的波峰同相,噪声产生的电流分量会叠加到电流的充放电波形上。
此时,充电电流会因噪声而增加,造成计测结果大于实际容量。
如果噪声产生的容量大于手指接触所产生的电容增加量,就会发生由于噪声的干扰,即使无触摸动作,判定结果却为ON的误判。
因此,需要按照一定的规则对SCF 驱动脉冲执行180°相移,通过反转驱动脉冲和噪声的同步关系,平衡因噪声造成的电流量增减。
多项式计算器的次数和频率,可以通过CTSU的寄存器调整。
此外,位移对策不仅可以抑制同频率的噪声,对频率为驱动脉冲频率奇数倍的噪声同样有效。
图.6 同周期噪声的影响和180°相移对同周期噪声的平衡化SCF驱动脉冲的边沿扩散噪声频率是SCF驱动脉冲频率的整数倍时,驱动脉冲的边沿会和噪声同步,对静电电容的测量造成影响。
对于如图7所示的噪声,可以利用和驱动脉冲非同步的信号对SCF驱动脉冲的边沿做归一化处理,扩展边沿频率。
如前所述,将调制后的电流输入到ICO for spread spectrum产生归一化所用的脉冲,可以避免SCF 驱动脉冲与噪声同步(参考图8)。
图.7 SCF驱动脉冲和倍频噪声的示例图.8 通过扩展时钟对SCF驱动脉冲归一化软件对策CTSU内置的抗干扰电路无法消除数kHz以下的低频噪声。
数kHz频域的低频噪声需要通过软件方法消除。
以下举例说明抑制低频噪声的软件对策。
漂移校正处理触摸检测的结果会受到温度、湿度、材料老化等环境变化的影响。
这些频率为数kHz以下的缓慢变化,很难通过硬件处理。
因此,需要通过软件积分的方法抑制这些低频噪声的干扰。
漂移校正的工作原理如图9所示。
如前所述,基准值以及在其基础上生成的ON/OFF阈值是由软件计算生成的。
计测值和生成的阈值逐次比较,进而判定触摸或非触摸(ON/OFF)。
计测值积分运算后的结果取平均值作为基准值,可以平缓环境变化对计测值造成的变动。
变更积分运算所用的计测值的个数,可以调整对环境变化的适应性。
此外,当判定结果为ON时,暂停漂移校正处理;当后续的判定结果出现OFF 时,再重启漂移校正处理。
如果判定为ON时继续执行漂移校正处理,长时间的触摸动作会造成基准值逐渐接近计测值,并最终等于计测值。
这时,会出现结果为OFF的误判。
因此,当判定结果为ON时,要暂停漂移校正处理,防止结果误判。
图.9 漂移校正处理随机噪声的对策为了抑制随机噪声对计测值的干扰,软件中增加了对计测值进行平滑处理的软件滤波器。
以下通过实例对软件滤波器进行说明。
(1) 平滑滤波器平滑滤波器的实例,如图10所示。
在本例中,使用本次计测值及前3次计测值(共计4次)的平均值作为本次检测的计测值。
通过调整计算平均值所用的计测值的个数,可以抑制不同频率的噪声。
例如,计测周期= 20ms时,为了抑制10Hz的噪声(噪声周期= 100ms),需要使用5个以上的计测值来计算平均值。
需要注意的是,用于计算平均值的计测值个数越多,触摸键的反应速度越慢。
图.10 平滑滤波器的示例(2) 上限滤波器上限滤波器首先比较本次计测值和前次计测值。
如果二者的差值大于预先设定的差值上限,则将前次计测值与差值上限之和作为本次的计测值。
当系统中出现爆发式噪声时,计测值会出现剧烈的变化。
使用上限滤波器,能够实现平稳计测值的作用。
通过限制计测值的急剧增减,抑制因噪声造成的触摸/非触摸的误判。
由于上限滤波器削减了噪声的峰值,因此在抑制噪声方面,比前面介绍的平滑滤波器更为有效。
但同样需要注意的是,设定时缩小差值的上限/下限,会增加触摸检测的时间,从而降低触摸键的反应速度。
抖颤噪声的对策和机械触点型开关相同,使用触摸键有时也需要消除抖颤。
以下说明消除抖颤的对策。
(1) N次一致法判断触摸键ON→OFF、OFF→ON的状态变化时,如果连续N次的判断结果均一致,即N次的判断结果均为ON或均为OFF时,判定为ON或者OFF。
增加连续一致的次数N,可强化抑制抖颤的效果,但会降低触摸键的反应速度。
(2) 多数一致法累计一定时间内的ON或者OFF的次数,将次数多者作为本次的判断结果。
和上述的N次一致法相比,多数一致法的判断速度更快,但去抖颤能力相对较低。
结论利用静电电容式触摸检测技术,可以减少机械部件的使用,降低成本,并可灵活应用于各种面板上。
电容式触摸技术在使用时需要特别注意抗干扰的处理。
分别针对不同噪声干扰频段,结合使用硬件及软件抗干扰措施,可以有效提高静电电容式触摸检测系统的可靠性。