投射式触摸屏自电容与互电容工作原理基础(未完待续)

一、电阻屏触控原理：
类似可变电阻，当可变电阻的两端接一个正电压V+，另一端接地，当调整电阻值后，测量调整

点与接地端的电压值，然后根据欧姆定律，计算出调整点与接地点的电压值。

二、电容屏常见形式：

(1)表面电容式(SCT,Surface,Capacitive Touch)
当手指触摸在金属层上时，由于人体电场，用户触摸屏表面时形成一个耦合电容，

对于高频电流来说，电容是直接道题，于是手指从接触点吸走一个很小的电流。这个电流

分从触摸屏的四个电极中流出，并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，

控制器通过对这四个电流比例的精确计算，得出触摸点的位置。

(2)投射电容式 (PCT，Projected Capacitive Touch)
2.1  自电容式触摸基本原理(可以实现单点+手势)
2.2  互电容式触摸基本原理(可实现多点)

本文主要说的是投射电容式相关的内容。

支持多点触摸，在玻璃表面用一层或者多层的ITO，制作X轴和Y轴电极矩阵，当手触摸

时，手指和ITO表面形成一个耦合电容，引起电流的微弱变动，通过扫描X轴和Y轴电极矩阵，

检测触摸点电容量的变化，计算出手指所在位置。

      2.1 自电容式触摸基本原理

  自电容，简单的说就是手指与大地形成一个电容，当触碰屏体本身的时候，形成一个并联电路。

   当手没有触碰屏体的时候，电路如下图(1)所示：

    (1)

   可以等效为如下电路图，Cs = 上图的Cp，电路等效图如图(2)所示：

 

(2)

   当手触摸屏体的时候，由于手指与大地之间就相当于接了一个Cf的并联电容，如下图(3)所示。

   

      (3)

    等效为如图(4)所示：

 

            (4)

    由上图(4)可知，并联的的级数越多，则满足如下公式：C总 = Cp + Cf 

    由于电路并联，则满足电压关系：U总 = Ucp = Ucf

    则满足电流关系：I总 = Icp + Icf

   实际上，在玻璃表面用ITO(一种透明的导电材料)制作成横向与纵向电极阵列，这些横向和纵向的电极分别与地构成电容，这个电容就是通常所说的自电容，也就是电极对地的电容，在图(4)中就是Cp。当手指触摸到电容屏时，手指的电容将会叠加到屏体电容上，也就是图(4)中的Cf，使屏体电容量增加。

 在触摸检测时，自电容屏依次分别检测横向与纵向电极阵列，根据触摸前后电容的变化，分别确定横向坐标和纵向坐标，然后组合成平面的触摸坐标。自电容的扫描方式，相当于把触摸屏上的触摸点分别投影到X轴和Y轴方向，然后分别在X轴和Y轴方向计算出坐标，最后组合成触摸点的坐标，我们可以形象的把这一个过程等效为图7-11。
 假设如图5所示，如果是单点触摸，则在X轴和Y轴方向的投影都是唯一的，图中的红线就是投影，所以组合出的坐标也是唯一的；假设如图6，如果在触摸屏上有两点触摸并且这两点不在同一X方向或者同一Y方向，则在X和Y方向分别有两个投影，则组合出4个坐标。显然，只有两个坐标是真实的，分别是(4,5)和(9,8)，而另外两个就是俗称的”鬼点”。因此，自电容屏无法实现真正的多点触摸。

  

           （5）                    （6）

 消除鬼点常用的方法是：分时法、分区法。 

 分时法：

 假设多点触摸是分时发生的，自电容测量方法首先确定第一个触摸点，第二个触摸点操作将会产生对应的鬼点，由于真正的第二个点与第一个点呈对角线状态，如图(6)所示，因此可以消除鬼点，这种方法需要触控的时候  间隔几毫秒的时间即可。

 分区法：

 将整个触摸屏物理分割成多个区域，由于每个区域确定一个操作，这样就可以避免鬼点的操作。

 自电容的优点是简单、计算量小，满足X+Y的计算。缺点是单点、速度慢；

 2.2  互电容式触摸基本原理

 如图(7)所示,互电容屏也是在玻璃表面用ITO制作横向电极与纵向电极，它与自电容屏的区别在于，两组电极交叉的地方将会形成电容，也即这两组电极分别构成了电容的两极。当手指触摸到电容屏时，影响了触摸点附近两个电极之间的耦合，从而改变了这两个电极之间的电容量。检测互电容大小时，横向的电极依次发出激励信号，纵向的所有电极同时接收信号，这样可以得到所有横向和纵向电极交汇点的电容值大小，即整个触摸屏的二维平面的电容大小。根据触摸屏二维电容变化量数据(触摸后电容值减小)，可以计算出每一个触摸点的坐标。因此，屏上即使有多个触摸点，也能计算出每个触摸点的真实坐标。

  
            图7                    图8

  互电容的优点是真实多点、速度快，缺点是复杂、功耗大、成本高。

      由于个人水平有限，毕竟刚接触这个行业，知道的东西尚浅，所以，望有经验的大佬，多多指导，谢谢！

    本文的内容，未完待续！