提升产品人机界面的功能于物联网的应用(二)
- 周维棻/台北
在上次的内容中,我们介绍了当前市场上各种用户界面选项系统,包含显示与输入。本文将接续探讨输入技术─触控,以简便的机械接触系统开始,延伸至电阻式触控屏幕与电容式触控屏幕两种使用者界面选项。
与显示选项非常类似,大多数开关和场效应用户输入技术都适用于按键/旋钮和触控屏幕系统。从最简单的系统─机械接触开始探讨。在按键/旋钮系统中,开关、旋转编码器和电位计等元件会带来一些难题,例如机械磨损、难以安装、难以进行密封以防止粉尘和湿气。虽然制造商在可靠性、安装和密封等方面已取得了长足的进步,但仍难避免元件运动时所产生的磨损问题。
电阻式触控屏幕中也使用了机械技术,当用户触控时,两个塑胶层会因相互接触而产生电气连接,利用电流驱动和类比数码转换器(ADC)通道来读取电压值。图1为电阻式触控屏幕的横截面。此系统虽然简单,但会产生磨损问题,并且需要进行系统校准、滤波和线性化来补偿物理差异。由于可简便的与MCU进行界面,机械接触系统很常被使用,虽然还需要一简单演算法进行抖动的消除。
电容式触控是另一种使用者界面的选项。该技术利用电容的基本构造─用绝缘体分隔两个导体。电容式触控技术的工作原理是量测由指尖触控导电极板表面时所产生的电容变化;测量该电容增量后,进一步与未下压时的极板电容进行比较。图2为电容式触控技术的模型。一旦发生的电容偏移够大,则会判定为有人触控了传感器,并启动相对应的功能。该系统的基本要求是一个传感器极板、一个玻璃或塑胶类的绝缘覆盖层,以及以足够分辨率来测量电容的方法。一些8位元和16位元PIC MCU具有内置的电容传感模块。至于按键和旋钮的形式,只需构造相对应的传感器衬垫、电容测量电路与驱动软件。部分MCU制造商提供了参考设计和支持开发工具来协助此项工作,而唯一的难题是开发相对应的求均值演算法来确定传感器未触控时的电容大小。
电容式触控技术在触控屏幕中也相当流行,当前具有表面电容式技术和投射电容式技术两种主要的形式。下周将深入介绍技术内容及其应用。 (本篇文章作者:Microchip Technology Inc. 家用电器解决方案部门主任应用工程师 Stephen Porter以及安全、MCU和技术开发部门技术顾问工程师 Keith Curtis)