本文是Senses of Sensors系列中五篇文章的最后一篇。然而，在所有五種類型的傳感器中，消費者通常在操作智能手機和平板電腦時每天最連續(xù)地使用觸摸傳感器。觸摸傳感器只是對力壓力或人體觸摸敏感的傳感器。結果醫(yī)生Elographics的創(chuàng)始人Sam Hurst于1971年開發(fā)出第一款觸摸傳感器.20世紀90年代，智能手機和配備觸摸屏技術的設備（包括ATM和銷售點系統(tǒng)）的推出推動了觸摸傳感器的應用。這十年的技術進步包括Apple的Newton手寫識別和IBM的Simon觸摸屏界面。然而，隨著iPhone推出多點觸控縮放功能，觸摸傳感器的使用迅速增加，因此用戶可以在屏幕上捏合和傳播內容，以便于閱讀。

本文將探討電容式，電阻式，紅外觸摸和表面聲波（SAW）觸摸傳感器。每種觸摸傳感器技術以不同方式檢測觸摸，并且一些可以在沒有直接接觸或沒有觸摸的情況下檢測手勢。

電容式觸摸傳感器

電容式傳感基于電氣干擾。電容式觸摸傳感器由玻璃板組成，玻璃板的一側具有導電涂層，并且在觀察區(qū)域的外側周圍具有印刷電路圖案。印刷電路圖案在表面上產(chǎn)生電荷，并且被用戶用手指，手套，觸控筆或任何其他物體觸摸屏幕而受到干擾。

電容式傳感器構建在玻璃上。接觸不需要太大的壓力，因此力是微不足道的。然而，電容式觸摸傳感器易受導電涂層的磨損。

電容技術是上面列出的三種觸摸傳感器技術中唯一能夠實現(xiàn)多點觸摸的技術，可以識別多個接觸點。這允許用戶捏和傳播，這是由iPhone推廣的。

工業(yè)，汽車，醫(yī)療和消費類應用中基于電容的傳感器設計數(shù)量正在增長。設計人員對電容式傳感器應用中的主要挑戰(zhàn)進行了顯著改進，包括解決厚模塑化合物，噪聲環(huán)境，可靠性問題以及從傳感器到IC的互連距離。

例如，ADI公司的AD7150電容數(shù)字轉換器（見圖1）為接近感應提供強大的信號處理能力?；贏D7150的高靈敏度，電容傳感器可以深入嵌入厚模制件中，而不會影響規(guī)格。該器件支持低功耗，高速電容傳感器系統(tǒng)。

圖1：ADI7150電容數(shù)字轉換器是一個強大的示例針對惡劣環(huán)境的解決方案。 （來源：ADI公司AD7150數(shù)據(jù)表）

ADI公司的AD7147（圖2，圖3）提高了觸摸界面的性能，并顯著改善了傳感器響應，同時簡化了傳感器設計。該器件專門解決了從IC遠程定位傳感器的挑戰(zhàn)，并屏蔽了某些目標應用中固有的噪聲源，如手機，多媒體播放器，智能手持設備，電視，A/V，遙控器，游戲和數(shù)碼相機相機。

圖2：AD7147框圖。 （來源：ADI公司AD7147數(shù)據(jù)手冊）

圖3：用于觸控的電容數(shù)字轉換器。 （來源：Analog Devices AD7147數(shù)據(jù)手冊）

觸摸板包含一個雙層電極網(wǎng)格，連接到安裝在焊盤反面的復雜的全定制混合信號集成電路。頂層具有垂直電極條，下層具有水平電極條。 IC測量從每個水平電極到每個垂直電極的互電容。在兩個電極的交叉點附近的人手指改變它們之間的互電容，因為手指具有與空氣不同的介電特性。當用戶觸摸屏幕時，一部分電荷被傳送給用戶并在屏幕上產(chǎn)生電位差。在面板控制器識別出觸摸之后，控制器將X-Y軸信息發(fā)送到PC端口。

容量接近感應的另一個例子是恩智浦PCF8883 IC（圖4），用于移動電話和便攜式娛樂設備中的接近感應，醫(yī)療應用以及室內裝潢，皮革，手柄，墊子和運輸中的玻璃內部或下方的開關應用。該開關使用數(shù)字方法檢測遙感板上的電容變化。使用連續(xù)自動校準自動補償靜態(tài)電容的變化。

圖4：PCF8883框圖。 （來源NXP PCF8883數(shù)據(jù)表）

電阻式觸摸傳感器

與電容式觸摸傳感器相比，電阻式觸摸傳感器由兩層不相互接觸但由薄空間隔開的層組成。當壓力導致層接觸時，傳感器會響應。傳感器由外部柔性層構成，內部涂有導體，云母或二氧化硅的非導電分離器，以及內部支撐玻璃層，玻璃也涂有導體。

電阻式傳感器是最常見的觸摸傳感器形式，用于距離和壓力應用。它們可以用手指觸摸或機械手寫筆操作。與電容式觸摸替代方案不同，電阻式觸摸屏不能支持多點觸控技術。

在這種情況下，印刷電路圖案位于觀察區(qū)域的外側。當外層壓在內層上時，產(chǎn)生的電壓可在多個方向上測量。當將這些電壓與起始電壓進行比較時，可以計算觸摸發(fā)生的點。

電阻傳感器簡單且相對便宜。一個潛在的故障是由于將表面推到一起所需的彎曲。兩層的存在也導致亮度損失在10％到20％之間。設計人員最近通過改進外層柔性玻璃來改善電阻傳感器的耐磨性和耐化學性。

Interlink Electronics的FSR 400系列（圖5）是單區(qū)力傳感電阻系列的一部分。力感測電阻器（FSR）是堅固的聚合物厚膜（PTF）器件，其隨著施加到傳感器表面的力的增加而表現(xiàn)出電阻的降低。應用包括汽車電子，醫(yī)療系統(tǒng)，工業(yè)和機器人。

圖5：標準400的直徑為7.62 mm。 （來源：FSR 400數(shù)據(jù)表）

觸摸傳感器系統(tǒng)允許增強人機界面，可通過簡單的手指觸摸操作。它們易于設計，可降低制造成本。觸摸傳感器系統(tǒng)作為控制面板的使用在包括家用電器，AV設備，辦公設備，游戲機，移動電話和便攜式音樂播放器在內的廣泛領域中迅速普及。消費者越來越多地要求采用觸摸傳感器系統(tǒng)和觸摸板的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品更緊湊，更具成本效益，功耗更低，性能更高，易于使用。為了滿足日益增長的消費者需求，設計人員被迫使用結合觸摸傳感器IC來檢測觸摸事件的單芯片器件和用于接收檢測數(shù)據(jù)并控制系統(tǒng)的MCU。

電阻式傳感器可在設備必須承受污染物和液體的環(huán)境中提供經(jīng)濟高效，一致且耐用的性能，例如餐館，工廠和醫(yī)院。電阻傳感器通常用于網(wǎng)絡電話和手持式消費者應用。

紅外和表面聲波（SAW）觸摸

紅外觸摸與LCD前面的玻璃面配合使用，可觸摸和發(fā)射器以及傳感器沿著凸起的擋板內置的所有四個觀察區(qū)域。紅外觸摸傳感器最常用于信息亭或游戲應用中。

當物體接觸空間但未意識到用于打破光束的物體類型時，傳感器會檢測光束何時斷裂或變化。

接觸壓力微不足道，LED發(fā)光器具有固有的長壽命。凸起的擋板組件增加了整體厚度并且必須保持暴露。

紅外傳感器，如夏普的IS471F，也可用于紅外觸摸應用，因為它幾乎完全不受來自環(huán)境光源的紅外光的影響。有關在LED觸摸屏中使用IS471F的演示，請參閱參考資料列表。

SAW方法的工作原理是在玻璃層表面發(fā)送超聲波脈沖并檢測干擾。

玻璃層放置在LCD的正面，壓電晶體粘合在玻璃上，產(chǎn)生一個穿過玻璃面的聲脈沖。反射器將聲音重新定向回晶體，聲波被轉換回電荷。

當手指觸摸玻璃時，一些聲音被吸收或重定向。單獨的傳感器會經(jīng)歷這種效果，因此可以計算觸摸的位置。

與電阻式和電容式觸摸傳感器不同，SAW觸摸傳感器玻璃上沒有涂層，亮度不受影響，柔性磨損也不成問題。但是，當在某些可能存在污染物的應用中使用時，密封件會變臟并且必須清潔或更換。

SAW觸摸傳感器用于ATM，游樂園，銀行和金融應用，信息亭，基于計算機的培訓和其他室內環(huán)境。