传感器在手机上的应用解读

《传感器在手机上的应用解读》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、护ERS®4XAf1909QINGDAOUNIVERSITY《传感器原理及应用》课程考核论文题目电容式感测技术在手机触摸屏上的应用班级电子信息科学与技术1班学号201140600147陈万鑫、刘恒源、蒋兴瑞指导老!J帀迟宗涛自动化工程学院电子信息科学与技术系二零一四年十二月电容式感测技术在手机触摸屏中的应用摘要：随着传感器不断的发展与成熟，电容式传感器广泛应用于压力、液位、位移等各种检测中，在农业、工业等领域的发展作出突出贡献。电容式传感器作为一项前途广阔的新型技术，日益受到人们的重视。特别是智能手机等新型消费电子产品应用了电容传感器的触摸屏的风靡，不仅提供方便的控制方式，而月.带

2、來了更好的用户体验。引言：电容传感技术投入应用己长达一个世纪，它具有结构简单、动态响应快、易实现非接触测量等突出的优点，具有着十分广泛的应用前景，它不仅在工业、农业、军事、环境、医疗等传统领域有具有巨大的运用价值，在未来还将在许多新兴领域体现其优越性。电容式感测用户界面正作为手机中机械按键的一种实用的创新替代方案脫颖而出。虽然电容式传感器可被视作传统按键的简易替代方案，但该技术不仅仅是半球型开关的一种升级。当手机采用触摸式传感器来实现时，手机制造商在设计中可获得一种令人激动的崭新的外观感觉选择。利用电容式传感器，手机按键，即键垫(keymat),无需移动式元件就可以实现，这样会形成

3、平顺光滑的接触表面。此外，设计人员还可在机械按键顶端选用电容式感测，轻按会触发电容式传感器，重按则激活机械开关。整合了这种技术的手机不仅能感测手指的位置，还能感测到手指对按键施加压力的轻重。轻按可能与电话号码簿翻页有关，重按则可能是往选定号码拨打电话。近年来手机设计中岀现的最引人注目的趋势之一是电容式传感器和透明导体的结合。这种透明键垫为设计人员提供了许多具创造性的选择。工作原理大多数触摸传感控制器依据所检测到的电容变化来工作一一当某种物体或某个人接近或触摸传感器的导电金属片时，手指与金属片Z间的电容发生变化。导电物体（如于指）在传感器附近移动将改变电容传感器的电场线并使电容发生变

4、化，并通过控制电路测出电容的变化。电容式感测技术的方式（1）手指电容：所有电容式触摸传感系统的核心部分都是一组与电场相互作用的导体。在皮肤下面，人体组织中充满了传导电解质（一种有损电介质）。止是手指的这种导电特性，使得电容式触摸传感成为可能。简单的平行板电容器具有两个导体，其间隔着一层电介质。该系统屮的大部分能量分布在电容器极板之间。少许能量会泄露到电容器极板以外的空间，而由这些泄露能量所形成的电场被称为“边缘场”。制作实用电容式传感器的部分难题在于：需要设计一组印制导线，将上述的边缘场引导到用户易接近的有效感应区域中。显然，对于这种传感器模式来说，平行板电容器并非上佳之选。把手指

5、放在边缘屯场的附近将增加屯容式传感系统的导屯表面积。由手指所产生的额外电荷存储容量就是已知的手指电容CF。无手指触摸时的传感器电容用CP来表示。在木文中，它代表寄牛电容。关于电容式传感器的一个常见的误解是：为了使系统止常工作，手指必须接地。实际上，手指被传感的原因在于它带有电荷，而这与其是否悬空或接地完全无关。ISMR!绝缘粘合樓3传姦器辎电路梅內医电躍板元件摘电路板6手机内部机域足图：手机电容传感器的机械层叠截面图系统设计中，机械层叠是一个重要考虑因素，因为手机的外壳日趋纤薄。事实上，传感器线迹布局不佳和覆盖膜材料厚度过大是手机SNR偏低的主要原因。电路板一般是柔性电路，在某些情

6、况下，也有可能是一种很薄的刚性板。电路板通过绝缘粘合膜的薄层被安装在覆盖膜上，从而提高了从传感器到覆盖膜的电场耦合。该粘合层述形成了一个能够对手指轻压和重压都稳定响应的机械系统。l-3nim的覆盖膜厚度是比较理想的，这样可在不过度削弱电容式感测信号的情况下为手机提供所需的封装机械强度。(2)透明电容：手机中触摸感测的最新趋势是在玻璃或塑料膜上使用氧化钢锡(ITO)。ITO是一种导电材料，作为薄膜运用时是透明的。这种材料已在电阻式触摸屏中使用多年。现在，微控制器的最新发展成果又使电容式触摸屏成为可能。电阻式触摸屏由于依赖触摸表而的机械变形，故很容易损坏，需要更换。而电容式ITO触摸屏

7、不需要机械变形来实现。电容式ITO触摸屏超越标准电阻式触摸屏的优点之一就是摒弃了这种易发生故障的机械模式。(3)指纹识别：电容式传感器，也被称为第二代指纹识别，是目前指纹识别最常用的一种。它的优点是体积小、成本低，成像精度高，而且耗电量很小，因此非常适合在消费类电子产品中使用。-K®为梧纣绎廿〃卜理后的2俊®•亟女台禺悴轴J入指纹识别所需电容传感器包含一个大约有数万个金属导体的阵列，其外面是一层绝缘的表面，当用户的手指放在上面吋，金属导体阵列/绝缘物/皮肤就构成了相应