接触电容传感器算法

越来越多的嵌入式应用程序必须直接与其环境和终用户交互。考虑一下的新型触摸屏手机，其中的用户界面是一个大型电容式感应屏幕，可以区分轻弹和轻敲，并跟踪手指的运动，但不会跟踪您的耳朵。

传感器是这些系统的。它们感知环境和用户行为，使产品能够以直观但可靠的方式做出响应。然而，传感器薄膜本身并不智能。他们甚至不收集数据。他们只是感觉。他们无法区分有用和无用的数据，也无法区分不同类型输入的质量。

说实话，这些传感器薄膜几乎没有任何感觉。它们实际上只是投射由智能电容传感芯片创建的电场。这种类型的电容式传感称为投射电容式技术，用于的电容式触摸屏解决方案。图 1 显示了投射电容式触摸屏工作原理的示例。

这并不是说传感器本身并不复杂。相反，电容式触摸屏传感器由一层或多层玻璃或聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 塑料上的大量氧化铟锡 (ITO) 导体组成。图 2 显示了触摸屏传感器结构的示例。

ITO 良好的光学透明度和低电阻率使其成为制造触摸屏的完美导体。当ITO传感器连接到具有适当高信噪比(SNR)的电容式传感芯片时，它可以准确地感测电容的微小变化。例如，手指的存在量级为皮法（10 12 法拉）。

它通常伴随着数十纳法拉 (10 9法拉) 的背景电容。这种情况使得传感环境充满挑战，并要求极高的信噪比。电荷转移技术非常适合高 SNR 电容传感系统。它允许电容系统感知电容的微小变化，甚至可以通过手指在接触手机之前接近手机时或通过指甲的触摸来感知。

电荷转移技术通过为每个电容通道使用一对传感电极来实现高信噪比。一种是发射电极，由逻辑脉冲组成的电荷以突发模式被驱动到该发射电极中。接收电极经由覆盖的面板电介质耦合到发射器。当手指触摸面板时，场耦合减弱并检测到触摸。

大多数电荷信号采集技术在信号转换期间都会使充电线变热（对触摸敏感）。传感器边缘接线上的电流可以作为位置计算的一部分包括在内，从而给测量带来位置误差。

边缘布线的贡献随着传感器和驱动器芯片之间的布线长度的增加而增加，并且如果距离超过几厘米，就会出现严重问题。

电荷转移技术在电荷采集过程中将接收线保持在零电势并解决了这个问题，有效地限制了电荷转移到 主传感器区域中感兴趣点的发射器X 和接收器Y电极之间的电荷。

这种“电荷转移”信号采集技术使用单独的电阻式一维条纹来创建触摸屏。这些条带可以并行或顺序读取，因为这些条带的连接是彼此独立的。相邻集总电极元件和手指等物体之间存在插值耦合。

电荷转移技术将信号采集限制在行电极和列电极彼此耦合的附近。这种局部耦合意味着行和列的所有其他部分在获取信号时基本上对触摸不敏感，从而真正实现了真正的、无限的多点触摸功能。1 图 3 显示了电荷转移的示例。