電容式觸摸傳感器開關在白家電等市場應用案例分析

機械式開關是導通及關閉流過導體之電流的器件，用于各種常見的終端市場應用，如消費電子（電視機、機頂盒等） 、白家電（洗衣機、電冰箱、空調(diào)、微波爐等）、計算機外設 （打印機、傳真機、顯示器等） 、汽車儀表等。以圖1中的廚房用攪拌機為例，控制面板上有8個按鍵，每個按鍵下面都配備黃圈所示的機械式開關。這些機械式開關附著在面板背面，在面板上按下按鍵即可控制機械式開關，啟用或關閉攪拌機各種功能或調(diào)節(jié)速度等。

　　圖1：在攪拌機等應用中，傳統(tǒng)機械式簡單直接，但要求的數(shù)量相對較多。

　　對于電子產(chǎn)品設計人員而言，過去機械式開關一直是他們的首選。因為機械式開關提供不少應用優(yōu)勢，如簡單、直接、成本低、使用方便，能為用戶提供真實的物理反應，等等。但同時，機械式開關也存在諸多缺點，如磨損問題導致長期耐用性差，設計靈活性不高，容易受潮濕、水、油污或灰塵的影響，存在系統(tǒng)噪聲、反應速度及僅適合低速工作等問題。有鑒于此，設計人員也在探尋其它的設計選擇，如觸摸傳感技術。

　　常見觸摸傳感技術概覽

　　實際上，觸摸傳感器已經(jīng)被廣泛使用很多年了。但直到近些年來，隨著觸摸技術在便攜設備顯示屏應用的爆發(fā)性增長，這種技術越來越受關注，由此展開的技術開發(fā)及創(chuàng)新也越來越多。設計人員不僅爭相利用觸摸傳感技術來為手機、平板電腦乃至筆記本電腦用戶提供更加先進、智能的用戶接口，也在越來越多地觸摸傳感技術用于數(shù)碼相框、數(shù)碼相機、游戲機、安防、汽車儀表盤及白家電等眾多應用。

　　市場上的觸摸傳感技術眾多，如模擬電阻式觸摸、表面聲波（SAW）觸摸、紅外觸摸、光學成像觸摸、色散信號、聲學脈沖及電容式觸摸等。它們各有其優(yōu)勢和不足。模擬電阻式觸摸屏相對堅固耐用，對各種化學品、化合物及腐蝕物不敏感，而且防水，還能加壓密封。其不足是其包含的塑料層會擴散及衰減光，導致色彩鮮艷度受損，用久還可能發(fā)黃。表面聲波觸摸屏的優(yōu)勢是其面板為全玻璃，光衰減極少，顯示屏的可視性極佳，色彩鮮艷明亮，也不會發(fā)黃，還提升了長期穩(wěn)定性。此外，SAW觸摸屏響應速度快，分辨率高，抗劃傷性能好。但也一些不足，如，因為不能像軟表層那樣吸收聲波。此外，表面上有油滴或水滴的時候，這種觸摸屏還會誤操作。紅外觸摸屏在顯示屏上沒有堆疊層，沒有光損耗，亮度高，但其LED發(fā)射器能耗相對較高。其它觸摸屏技術，如光學成像、色散信號及聲學脈沖等各有其優(yōu)勢和不足，在此不一一詳述。

　　隨著技術的發(fā)展，電容式觸摸屏已經(jīng)成為手機、數(shù)碼相機、GPS、游戲機及平板電腦等眾多應用的選擇。相應地，電容式觸摸傳感器開關已經(jīng)成為機械式開關的一種實用且增值型的替代方案。

　　圖2：投射電容式觸摸屏工作原理。

　　電容式觸摸屏包含表面電容式及投射電容式等不同類型。表面電容式觸摸屏使用的是依靠手指或電容式觸控筆產(chǎn)生的電容結點來導電的特性 ?？刂破髟谟|摸屏的四個角施加相同電壓，因而產(chǎn)生小的電磁場。通過測量各個角至電容導電的手指觸點的電流脈沖，控制器就能計算出顯示屏上玻璃表面的觸點位置。投射電容式技術相對較新，但目前的應用極為廣泛。投射電容式觸摸屏依靠的是自電容或互電容原理。以互電容為例，兩組電極交叉的地方會形成電容，手指觸摸電容屏時會影響觸摸點附近兩個電極之間的耦合，改變兩個電極之間的電容量。根據(jù)觸摸屏二維電容變化量數(shù)據(jù)，可以計算出觸摸點的坐標?？偟膩砜矗渡潆娙菔接|摸屏的一項關鍵優(yōu)勢就是能夠根據(jù)軟件設定的靈敏度來檢測手指或手套觸摸位置，另一項關鍵優(yōu)勢是支持多點觸摸及復雜的手勢識別。

　　安森美半導體的電容式觸摸傳感器IC

　　為了配合電容式觸摸屏越來越廣泛的應用，安森美半導體推出了LC717A系列電容式觸摸傳感器方案。這系列器件目前包括 LC717A00AR、LC717