电容式触摸按键——原理篇

过去我们所见的电子设备、手机总是机械按键为主，但自从智能机流行以来，电容按键逐渐开始流行起来。

与传统的机械式按键相比，电容式触摸感应按键美观、耐用、寿命长。电容式触摸感应按键实际只是PCB上的一小块“覆铜焊盘”，与四周“地信号”构成一个感应电容，触摸该按键会影响该电容值。通过检测电容值的变化从而判断是否有按键操作，这就是它的简单原理。

现在检测容值的方法有很多种，如电流与电压相位差检测、由电容构成的振荡器频率检测、电容桥电荷转换检测。

而这里则是利用感应电容与电阻构成的RC回路，检测充放电时间的变化量，不需要专用检测电路。

RC采样原理就是通过测量触摸电极电容的微小变化，来感知人体对电容式触摸感应器(按键、滚轮或者滑条)的触摸。

电极电容(C)通过一个固定的电阻(R)周期性地充放电。 电容值取决于以下几个参数：电极面积(A)，绝缘体相对介电常数，空气相对湿度，以及两个电极之间的距离(d)。电容值可由下列公式得出：

图1:RC电压检测。

固定电压施加在电容C的电压随着电容值的变化而相应增加或者降低，如图2所示。

图2：测量充电时间。

通过计算VOUT的电压达到阀值VTH所需要的充电时间(TC)电容式，来得到电容值(C)。 在触摸感应应用中，电容值(C)由两部分组成：固定电容(电极电容，CX)和当人手接触或者靠近电极时，由人手带来的电容(感应电容电容式，CT)。电极电容应 该尽可能的小，以保证检测到人手触摸。因为通常人手触摸与否，带来的电容变化一般就是几个pF(通常5pF)。 利用该原理，就可以检测到手指是否触摸了电极。

图3：触摸感应。

这就是用于检测人手触摸的触摸感应软件中感应层所采用的基本原理。

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