在某个人的生活中,电容式触摸传感器的应用设计正逐渐变得普遍。它不仅被用于汽车座椅上的安全带预紧和气囊控制,还出现在洗衣机和干燥机中的旋转桶状态校正,以及冰箱的自动去冰过程。但是,这种技术最广泛的应用仍然是触摸开关,尤其是在消费电子产品中越来越常见。
随着混合信号IC工艺的发展,这些芯片设计师能够优化模拟和数字子系统,从而构建具有前所未有的灵敏度和耐用性的电容式传感器,同时成本远低于机械式开关。
电容式传感器可以分为三类:电场传感器、基于弛张振荡器的传感器以及电荷转移(QT)器件。例如,通过产生数百kHz的正弦波并检测接收板上信号变化,可以实现触摸或无触摸状态检测。而弛张振荡器则使用一个可变定时单元来改变输出频率,以报告触摸或无触摸状态。
QT器件利用了物理现象——电荷保持原理。在短时间内施加电压充电,然后释放到采样电容中,如果有手指接触就会增加采样电容值,从而得出检测结果。这种方法提供了更高动态范围、更低功耗,并且适合环境条件变化下进行自动校准。
Quantum公司生产的一款QT芯片就是采用这种方法,它已经广泛应用于微波炉、炉灶面控制等需要承受高湿度、高污染环境下的便携设备。此外,由于对移动设备附近辐射源强烈屏蔽需求,这种技术也特别适合移动设备使用。
多家领先亚洲OEM厂商,如DEC、JWDigital、松下和Microstar,都采用了这项技术。例如,在JWM-8110闪存播放器中就采用了QT1080,而Microstar在其MegaPlayer536MP3播放器中采用了QT1101。这两款芯片都支持独立按键通道,并包括邻近按键抑制功能以确保正确识别手指位置。
这些芯片还可以用于滑动按键或旋转界面,只需三个分辨率为7位(128点)的通道就能实现高分辨率线性滑动或旋转界面。此外,还有可能将该技术用于替代多层图形处理方式,更换为单透明层薄膜,对光线吸收降低;或者通过软件配置可编程非透明表面,降低材料成本,为用户提供个性化配置选项;甚至可以在移动电话数字键盘上实现平面位置检测,以输入中文字符等复杂字符。不过,最广泛应用的是平面坐标触摸屏,其中薄膜替代了旧有的阻抗型屏幕,有着高透明度和低成本,不需要前板开孔。