電容式觸控的中心議題：

• 感測電容原理介紹
• 傳感器的建構

電容式觸控的解決方案：

• 使用電容傳感器

近來在便攜式媒體播放器、筆記型計算機、手shou機ji市shi場chang中zhong陸lu續xu出chu現xian的de各ge項xiang令ling人ren感gan到dao興xing奮fen的de電dian容rong式shi感gan測ce技ji術shu之zhi應ying用yong

，讓rang人ren幾ji乎hu忘wang了le這zhe類lei界jie麵mian技ji術shu早zao已yi廣guang泛fan地di應ying用yong於yu家jia電dian用yong品pin的de設she計ji中zhong許xu多duo年nian了le。感gan測ce算suan法fa與yu控kong製zhi電dian路lu兩liang方fang麵mian的de重zhong大da進jin展zhan，讓rang這zhe項xiang技ji術shu適shi用yong於yu更geng多duo的de應ying用yong領ling域yu。設she計ji人ren員yuan看kan到dao了le電dian容rong式shi感gan測ce技ji術shu的de價jia值zhi所suo在zai——不僅可取代機械式按鍵與膜片開關
；並可適用於各項新穎的應用，如：觸控式屏幕與近距傳感器等。

感測電容

電容式傳感器是由導體片、接地麵、與控製器所構成。在多數的應用中
，導體片會用一片銅製電路板，而接地則用灌注填充。這兩者之間存在有原生（寄生）電容（CP）。當其它如手指頭等導電物體接近傳感器時，隨著該物體的電容值（CF）增加，係統的電容值也隨之增加。（如圖1）

要偵測由CF造成電容值增加的方法有好幾個。場域效應（Field Effect）量liang測ce方fang法fa中zhong，在zai感gan測ce電dian容rong器qi與yu係xi統tong參can考kao電dian容rong器qi之zhi間jian使shi用yong交jiao流liu電dian分fen壓ya器qi。藉ji由you監jian測ce電dian流liu在zai分fen壓ya器qi上shang的de改gai變bian可ke以yi感gan測ce到dao手shou指zhi觸chu碰peng時shi所suo產chan生sheng的de電dian容rong值zhi變bian化hua。電dian荷he轉zhuan移yi（Charge Transfer）zeshiyongqiehuanshidianrongqidianluyijicankaozongxiandianrongzhi
，zhongfujinxingcongjiaoxiaodechuanganqidianrongqizhijiaodazongxiandianrongqizhijiandedianhezhuanyibuzhou。zongxiandianrongqishangdedianyazhiyuchuanganqidianrongzhiliangzhezhijiancunzaizhebiliguanxi，yincizaigudingcishudebuzhouhouliangcedianyazhi，huojiyoujisuandadaomouyidianyalinjiezhisuoxudebuzhoucishu
，laijuedinggaidianrongzhi。lingwai，chizhangzhendangqi（relaxation oscillator）zeshiyongliangcechongdianshijiandefangfa，qizhongchongdiansulvtongchangshiyougudingdianliuyuandezhihechuanganqidianrongzhisuojuedingde。jiaodadechuanganqidianrongqixuyaojiaochangdechongdianshijian，zhebufentongchangnengyunyongmaichongkuandutiaobianqi（PWM）與定時器來進行量測。至於連續近似法（Successive Approximation）也是量測電容充電時間的方法
，不同的是當中的起始電壓是由連續近似法所決定的。

以PSoC 組件執行的連續近似法（Cypress 申請之專利）采用一組電容對電壓的轉換器以及單斜率模擬數字轉換器（ADC）。qidianrongzhiliangcefangshishixianjiyoujiangdianrongzhizhuanhuanzhidianyazhi，jiezhejianggaidianyazhichucunyudianrongqinei
，ranhouzailiyongketiaoshidianliuyuanlailiangcesuochucunzhidianyazhi。qizhongdianrongzhiduidianyazhizhuanhuanqinaishiliyongqiehuanshidianrongqijishu，cidianluxitongrangchuanganqidianrongqikeyiqidianrongzhifanyingchuduiyingdedianyazhi。qiehuanshidianrongqisuoyongdepinlvzeshiyouPSoC 本身內部的振蕩器所產生。
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傳感器電容器連接到模擬多任務總線上，並利用同樣連接總線的可編程電流輸出數字模擬轉換器（iDAC）進行充電。每個總線上充電電量為q=CV。當SW2 為開路且SW1 為閉路時
，跨CXliangduandedianweishiweiling
，qiehuijiandizongxianshangdedianliang，suojiandidezhiyuchuanganqidedianrongzhichengbili。zhezhongchongfangdiandedongzuohuiyizhizhongfu
，cishichuanganqidianrongqiyehuichengweizongxianshangdedianliufuzai。（如圖2）

藉由切換式電容器的電路運作，iDAC 就會以二元搜尋法的方式決定出總線上恒定的電壓值有多少。該電壓值會影響切換式電容器的切換頻率
、傳感器電容值
、以及iDAC 的電流值。總線其實也等同於一個旁路電容器（bypass capacitor）
，可以穩定最終電壓。在總線上也可以增加額外的電容器，以調整電路的行為與時序。

計算所得的iDAC 值zhi接jie著zhe再zai度du用yong來lai對dui總zong線xian充chong電dian，並bing且qie測ce量liang總zong線xian從cong初chu始shi電dian壓ya到dao比bi較jiao器qi的de臨lin界jie電dian壓ya所suo需xu的de充chong電dian時shi間jian。初chu始shi電dian壓ya是shi在zai沒mei有you手shou指zhi觸chu碰peng的de情qing形xing下xia，因yin此ci充chong電dian時shi間jian可ke事shi先xian測ce定ding。當dang手shou指zhi觸chu碰peng傳chuan感gan器qi時shi會hui增zeng加jiaCX 的值
，並且降低初始電壓，因此會延長充電時間量測。（如上公式及圖3）

建構傳感器

dianrongchuanganqiyouduozhongxingtaiyugongneng
，keyicaiyonggeshigeyangdemeijie
，shizuoyangshicongjiandandaofuzadouyou。erjuedingchuanganqijiangouyujianzhixijiedehaishiyingyongbenshendexuqiu。zuichangjiandechuanganqiyangshiyaoshuanjianyuhuagan。anjianqishijiushilianjiezhikongzhiqidedaxingdaotipian，qizhongsuocedededianrongzhihuiyuyilianchuandelinjiezhizuobijiao，ercedingjieguoyenengjiyoushuzishuchuhuode，huoyongqitamonitexing
，yijinyibugancechudongdeyalihuoshouzhimianji。zhiyuhuaganzeshixuduodaotipianyizhixianhuofangshezhuangpailiesuogouchengde。liyongjisuanzhixindesuanfajiukeyicedingchujiechudeweizhi，erqiefenbianlvyuandayugancesuoyongdezhenjiaoshu。xianganjianhuohuaganzheleijiandandedianrongganceqi，juedaduoshudouhuicaiyongtongpianchenjizhiyinshuadianluban。raneryenengshiyongqitajibancaizhiyushenjimeijiewuzhizuodianlu，lirugaodaodianxingdeyinmo（silver ink）。 
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dongtaishiyongzhejiekoudeanjianhuochukongquzekeyirenyipeizhiqixianshiqiyangshi。zheleidexianshiqiyongyougengweipingshunqiezhijiaohuadehudongcaozuo，chuangzaogengjiadeshiyongzhejingyan。yaojiangouzheleixitongbiyibanjiandandeanjianhuohuagangengweifuza。tousheshidianrongchukongpingmuzaixianshiqishangduojialetoumingdaodianwuzhi。zhecengdaodianbiaomianliyongshenjifangshifuzheyubolihuo PET 薄bo膜mo這zhe類lei基ji板ban上shang，並bing且qie連lian接jie至zhi控kong製zhi電dian路lu
，接jie著zhe再zai將jiang此ci基ji板ban黏nian著zhe於yu觸chu控kong表biao層ceng與yu顯xian示shi器qi之zhi間jian。觸chu發fa區qu域yu測ce定ding方fang式shi與yu滑hua杆gan相xiang同tong。縱zong向xiang與yu橫heng向xiang的de兩liang組zu滑hua杆gan相xiang互hu交jiao錯cuo以yi覆fu蓋gai整zheng個ge顯xian示shi區qu域yu，而er且qie這zhe兩liang個ge方fang向xiang的de滑hua杆gan會hui偵zhen測ce觸chu動dong位wei置zhi並bing且qie輸shu出chux 軸與y 軸數據。由於投射式電容觸控屏幕上方還有一個覆蓋層，因此也保護屏幕不受直接衝擊
、彎曲、環境因素影響等常見於傳統電阻式觸控屏幕的傷害。

近(jin)距(ju)傳(chuan)感(gan)器(qi)基(ji)本(ben)上(shang)就(jiu)是(shi)很(hen)大(da)的(de)按(an)鍵(jian)。近(jin)距(ju)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)目(mu)的(de)並(bing)不(bu)在(zai)偵(zhen)測(ce)導(dao)電(dian)物(wu)體(ti)的(de)確(que)切(qie)位(wei)置(zhi)，而(er)是(shi)物(wu)體(ti)是(shi)否(fou)在(zai)附(fu)近(jin)。由(you)於(yu)不(bu)需(xu)知(zhi)道(dao)物(wu)體(ti)確(que)切(qie)位(wei)置(zhi)，因(yin)此(ci)反(fan)應(ying)時(shi)間(jian)可(ke)以(yi)稍(shao)慢(man) （3-4ms vs. 250us）。近距傳感器的靈敏度高很多

；設計得當甚至可達30cm 的(de)距(ju)離(li)。也(ye)由(you)於(yu)近(jin)距(ju)傳(chuan)感(gan)器(qi)無(wu)須(xu)結(jie)合(he)任(ren)何(he)顯(xian)示(shi)圖(tu)形(xing)，因(yin)此(ci)在(zai)裝(zhuang)置(zhi)中(zhong)的(de)擺(bai)放(fang)位(wei)置(zhi)就(jiu)有(you)更(geng)多(duo)的(de)彈(dan)性(xing)。無(wu)論(lun)是(shi)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)板(ban)外(wai)的(de)銅(tong)線(xian)圈(quan)，或(huo)是(shi)覆(fu)蓋(gai)層(ceng)後(hou)方(fang)的(de)導(dao)線(xian)
，都(dou)可(ke)以(yi)建(jian)置(zhi)出(chu)非(fei)常(chang)基(ji)本(ben)且(qie)具(ju)成(cheng)本(ben)效(xiao)益(yi)的(de)近(jin)距(ju)傳(chuan)感(gan)器(qi)。（如圖5）

使用電容傳感器

電容傳感器的用途日益廣泛。上述傳感器的彈性
、耐用

、簡jian潔jie的de特te性xing已yi為wei許xu多duo設she計ji人ren員yuan創chuang造zao了le新xin的de機ji會hui。基ji本ben的de選xuan單dan瀏liu覽lan和he點dian選xuan功gong能neng依yi然ran使shi用yong按an鍵jian方fang式shi
，但dan使shi用yong價jia格ge實shi惠hui的de電dian位wei計ji這zhe種zhong具ju備bei模mo擬ni特te性xing的de按an鍵jian
，就jiu能neng建jian置zhi出chu更geng多duo簡jian單dan、具成本效益、可靠又安全的功能。

LG LA-N131DR 空(kong)氣(qi)清(qing)靜(jing)機(ji)在(zai)麵(mian)板(ban)顯(xian)示(shi)器(qi)選(xuan)單(dan)瀏(liu)覽(lan)的(de)按(an)鍵(jian)上(shang)中(zhong)用(yong)了(le)五(wu)個(ge)電(dian)容(rong)傳(chuan)感(gan)器(qi)。這(zhe)些(xie)按(an)鍵(jian)讓(rang)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)可(ke)以(yi)設(she)計(ji)出(chu)平(ping)順(shun)的(de)機(ji)身(shen)，同(tong)時(shi)也(ye)具(ju)備(bei)使(shi)用(yong)者(zhe)接(jie)口(kou)。電(dian)容(rong)式(shi)按(an)鍵(jian)透(tou)過(guo)四(si)毫(hao)米(mi)的(de) 玻璃偵測有無手指觸碰。

控製電路則建置在雙層印刷電路板上沒有傳感器的一麵。LG 采用PSoC 混合訊號數組來控製傳感器，並且將狀態輸出至主要的裝置處理器上。（如圖6）

近(jin)距(ju)傳(chuan)感(gan)器(qi)具(ju)備(bei)反(fan)應(ying)式(shi)背(bei)光(guang)功(gong)能(neng)，這(zhe)主(zhu)要(yao)是(shi)為(wei)了(le)夜(ye)間(jian)操(cao)作(zuo)或(huo)是(shi)安(an)全(quan)因(yin)素(su)考(kao)慮(lv)。這(zhe)些(xie)情(qing)形(xing)多(duo)半(ban)需(xu)要(yao)更(geng)大(da)的(de)觸(chu)發(fa)組(zu)件(jian)，例(li)如(ru)成(cheng)人(ren)的(de)手(shou)或(huo)是(shi)金(jin)屬(shu)罐(guan)子(zi)
，才(cai)有(you)辦(ban)法(fa)達(da)到(dao)可(ke)控(kong)製(zhi)的(de)範(fan)圍(wei)。近(jin)距(ju)傳(chuan)感(gan)器(qi)
、按鍵、滑杆
、甚至是觸控屏幕，都可利用PSoC 的單一處理器進行控製。韌體例程則可依照使用者輸入或主機命令進行狀態的更改。

為您創造電容感測應用

PSoC 混合訊號數組內含一個包含可組態的數字與模擬資源
、閃存
、RAM、8 位微控製器與其它多種功能的數組。這些特色讓PSoC 能在其CapSense 係列產品中實現創新的電容感測技術。運用PSoC的直覺式開發環境即可為裝置進行組態與重新組態，以符合設計規格或任何規格變更。新感測技術的出現提升了 感測靈敏度與抗噪聲能力，並且減少功耗、增加升級速率，讓設計人員創造出更好的應用產品。