電容式觸摸技術的原理及優勢

引言

自問世以來，電容式觸摸技術憑借自身的極大優勢，在消費類電子市場和家電市場大受歡迎。本篇，技術宅小為將帶大家走進電容式觸摸技術的世界。

電容式觸摸技術的原理及優勢

☆無機械傳動機構，不會產生磨損，使用壽命長

☆機械按鍵替代，節省空間，使用方便

☆非接觸式感應，不需要直接接觸到金屬，產品表面不需要開孔

☆在保證產品整體性的同時，讓產品更加具有科技感和藝術感

電容式觸摸技術的分類

根據電容感應原理不同，可以分為自電容感應技術和互電容感應技術。

自電容感應技術

自電容是感應電極相對于設備地之間的電容。當手指觸摸到感應電極的覆蓋物時，整個系統的電容分布模型如下所示：

·手指和感應電極之間的電容Ctouch

·人體和大地之間的Cbody

·設備地和大地之間的Cp

·人體和設備地之間的電容Chp

·感應電極形成的寄生電容Cenv

☆模型分析：

標準的人體模型定義：

Cbody電容一般約在50pF ~100pF

Ctouch電容一般在0.5pF~10pF

Cp電容一般在1pF~100pF

Chp電容一般在1pF~

Cenv電容一般在5pF~ 200pF不等

☆手指到設備地總電容為：

Ctotal=≈Cenv+Ctouch

注：由于Cbody和Chp相對來說比較大（相對于Ctouch），觸摸過程中手指和設備地之間的電容近似如公式所示，針對環境電容Cenv電容檢測芯片一般會進行校準補償，只檢測Ctouch的電容變化。

互電容感應技術

測量兩個電極間的電容變化，包含發射極TX和接收電極RX，TX用來發射測試信號，RX用來接收感應信號。當手指觸摸到感應電極的覆蓋物時，整個系統的電容分布模型如下所示：

·TX和RX之間的互電容分為固定部分Cm0和可變部分Cm1和Cm2

·手指到Cm1和Cm2之間的電容Ct

·人體和大地之間的電容Cbody

·設備地和大地之間的電容Cp

·人體和設備地之間的電容Chp

當手指觸摸到面板上Tx與Rx交互區域時，由于人體相當于設備地，經由可變電容Cm1和Cm2對電流進行分流，導致接收端RX接收的電流將變小，等效為互電容減小。

水分對電容影響分析

針對自電容感應技術，當水分附著到感應塊上的覆蓋物上時，水分會和感應電極形成CWT電容，同時水分會和設備地之間形成CWG電容，由于水分相對于人體表面積要小很多，所以水分和大地之間的電容非常小，CWT和CWp串聯之后形成的電容，將會被系統感知。所以水分影響電容變化的方向跟人體按壓的時候方向一致，增加自容原理處理水分的難度。電容分布模型如下所示：

自容干手觸摸

自容濕手觸摸

針對互電容感應技術，當水分附著到感應塊上的覆蓋物上時，水分會和TX形成CWT，會和RX形成CWR，CWT和Cm1并聯，CWR和Cm2并聯，并聯后的這兩個電容串聯后跨接在TX和RX之間，所以水分影響電容變化方向跟人體方向相反導致互電容變大，因為存在這種差異，所以互容感應技術從原理上具有較好的防水性。電容分布模型如下所示：

互容干手觸摸

互容濕手觸摸

自電容感應技術和互電容感應技術小結

艾為觸摸檢測芯片

面對電容式觸摸技術的火熱潮流，艾為也推出了相應的解決方案并已成功應用至多種電子設備或智能場景中，應用面覆蓋耳機入耳滑動、手表/手環按鍵滑動、容式側鍵、手機游戲肩鍵、接近感應、電梯非接觸式按鍵等。

其中，比較典型的方案包括艾為觸摸檢測芯片在紅魔7系列游戲手機中的應用。

在艾為與紅魔聯合研發的國產游戲芯片“紅芯1號”中，艾為雙獨立高性能觸控IC搭配專門與之匹配的“大禹算法”，讓紅魔7系列的雙獨立超感觸控肩鍵為廣大游戲玩家帶來全新的指尖觸控體驗。

由于結構限制需要采用自容的方式設計，這種基于自容原理設計的游戲肩鍵搭配“大禹算法”，在防水性能上大大提升，讓游戲玩家無懼手汗，智能防誤操作，玩得更暢快！

此外，科大訊飛AI翻譯筆P20和P20Plus也采用了艾為觸摸檢測芯片的拳頭產品——高性能CapSensor?？拼笥嶏wAI翻譯筆原創設計了智能快捷鍵，支持觸摸亮屏、滑動滾屏、雙擊復讀或收藏(可自定義)等操作，可實現單手快捷操作，更加智能易用。

在互電容感應技術方面，艾為也在不斷創新中，未來將有眾多應用陸續面市，敬請期待！

審核編輯 ：李倩