觸覺是許多動物和一些植物的重要感覺通道，例如我們的手觸摸某物時，我們的感官會有反應。不過對于計算機而言，其輸入設備與人類接觸無關，因為在進行、保持或中斷物理接觸(如觸摸或釋放)時，它不會沒有反應。

正因如此，觸摸感應輸入設備為新穎的交互技術提供了許多可能性。其中，觸摸傳感器技術正在慢慢取代鼠標和鍵盤等機械物體。觸摸傳感器在不依賴物理接觸的情況下檢測觸摸或接近。觸摸傳感器正在進入許多應用，如手機、遙控器、控制面板等。更重要的是，當前的觸摸傳感器可以取代機械按鈕和開關。

帶有簡單的旋轉滑塊、觸摸板和旋轉輪的觸摸傳感器為更直觀的用戶界面提供了顯著優(yōu)勢。觸摸傳感器在沒有移動部件的情況下使用起來更方便、更可靠。觸摸傳感器的使用為系統(tǒng)設計人員提供了極大的自由度，有助于降低系統(tǒng)的總體成本，并且整體外觀可以更具吸引力和現(xiàn)代感。

工作原理

觸摸傳感器也稱為觸覺傳感器，對觸摸、力或壓力敏感，它們是最簡單和有用的傳感器之一。觸摸傳感器的工作類似于簡單的開關，當與觸摸傳感器的表面接觸時，傳感器內部的電路閉合并且有電流流動。當觸點松開時，電路斷開，沒有電流流過。其工作示意圖如下所示：

主要類型

1、電容式觸摸傳感器

電容式觸摸傳感器廣泛應用于大多數便攜式設備，如手機和MP3播放器。電容式觸摸傳感器甚至可以在家用電器、汽車和工業(yè)應用中找到，主要原因是得益于它的耐用性、堅固性及具有有吸引力的外觀設計。

與機械設備不同，觸摸傳感器不包含移動部件，因此它們比機械輸入設備更耐用。觸摸傳感器堅固耐用，因為沒有濕氣和灰塵進入的開口。

下面簡單解釋電容式觸摸傳感器的原理。

最簡單的電容器可以由兩個由絕緣體隔開的導體制成，金屬板可被視為導體，電容的公式如下所示：

C = ε 0 * ε r * A / d

其中：ε0是自由空間的介電常數、εr是相對介電常數或介電常數、A是板塊的面積，d是板塊之間的距離。

電容與面積成正比，與距離成反比。

在電容式觸摸傳感器中，電極代表電容器的極板之一。第二塊板由兩個物體表示：一個是傳感器電極的環(huán)境，形成寄生電容C0 ，另一個是像人手指這樣的導電物體，形成觸摸電容CT。

傳感器電極連接到測量電路并定期測量電容。如果導電物體接觸或接近傳感器電極，輸出電容會增加，測量電路將檢測電容的變化并將其轉換為觸發(fā)信號，其工作原理如下圖所示：

如果傳感器電極的面積越大，覆蓋材料的厚度越小，觸摸電容CT也越大。結果，觸摸板和未觸摸的傳感器板之間的電容差異也很大。這意味著傳感器電極和覆蓋材料的尺寸會影響傳感器的靈敏度。

電容測量用于許多應用，例如確定距離、壓力、加速度等，而電容式觸摸傳感器是其另一個應用領域。測量電容有多種方法，常見的包括幅度調制、頻率調制、時間延遲測量、占空比等。

在電容式觸摸傳感器的情況下，導電材料的存在足以觸發(fā)負載并且不需要任何力。因此，在電容式觸摸傳感器的情況下，錯誤或意外觸發(fā)的風險更高。這個問題更多是在存在濕氣或水的情況下，因為它們都是比較好的導體。

另外，觸摸傳感器中電容的測量方法需要一個位于感應墊附近的參考平面。在電容式觸摸傳感器中，手指跳閘會在感應電極和參考平面之間形成電容，這是因為人體的皮膚油脂或汗液可能會導致誤觸發(fā)。所以，為了區(qū)分有意觸摸和錯誤觸摸，使用了額外的感應墊或軟件算法。最好的解決辦法是去掉參考接地電極。

目前電容式觸摸傳感器有兩種類型，分別如下：

表面電容式感應;在表面電容傳感中，絕緣體在其表面的一側涂有導電涂層。在該導電涂層的頂部，涂上一層薄薄的絕緣體。電流施加到導電涂層的所有角落。當像人手指這樣的外部導體與表面接觸時，它們之間會形成電容，并從角落吸收更多電流。測量每個角落的電流，它們的比率將決定觸摸在表面上的位置。

投射電容式感應;在投射電容感應中，整個表面不帶電，而是在兩種絕緣材料之間放置一個 X-Y導電材料網格。網格通常由PCB上的銅或金或玻璃上的氧化銦錫制成，IC用于充電和監(jiān)控電網。當外部導電物體(如手指)從網格上的某個區(qū)域拉出電荷時，IC會計算手指在觸摸表面上的位置。由投射電容技術制成的觸摸傳感器可用于感應未觸摸其表面的手指。

2、電阻式觸摸傳感器

電阻式觸摸傳感器的使用時間比電容式觸摸傳感器更長，因為它們是簡單的控制電路。電阻式觸摸傳感器不依賴于電容的電氣特性，因此，電阻式觸摸傳感器可以適應非導電材料，如觸控筆和手套包裹的手指。

與測量電容的電容式觸摸傳感器相比，電阻式觸摸傳感器感應表面上的壓力。

電阻式觸摸傳感器由兩個由小間隔點隔開的導電層組成。底層由玻璃或薄膜制成，頂層由薄膜制成。導電材料涂有金屬薄膜，一般為氧化銦錫，本質上是透明的。在導體表面施加電壓。

當使用任何探針(如手指、觸控筆、鋼筆等)在傳感器的頂部薄膜上施加壓力時，它會激活傳感器。當施加足夠的壓力時，頂部薄膜向內彎曲并與底部薄膜接觸。這會導致電壓降，并且接觸點會在X – Y方向上創(chuàng)建一個分壓器網絡。

該電壓和電壓變化由控制器檢測，并根據觸摸的 X-Y 坐標計算施加壓力的觸摸位置。可以使用下圖解釋電阻式觸摸傳感器的功能：

在電阻式觸摸傳感器的工作中，接觸電極的物體的電阻會體現(xiàn)出來。例如，當手指接觸表面時，手指的小電阻允許一些電流流過它，從而完成一個電路。晶體管充當開關。電阻器Rp用于保護晶體管免受任何可能的電極短路的影響。電阻器Rb用于在電路開路時保持基極接地，即沒有手指的情況下。

當兩個電極都被觸摸時，小電流流過手指，晶體管導通，因此負載變?yōu)榛顒訝顟B(tài)。一個簡單的電阻式觸摸敏感電路如下所示：

它由兩個電極、兩個以達林頓配置連接的晶體管、一個電阻器和一個LED組成。當手指放在電極上時，電路完成并發(fā)生電流放大。電阻器用于限制流向LED的電流量。

電阻式觸摸傳感器分為三種類型：4線、5線和8線。

4線電阻式觸摸傳感器最具成本效益。5線電阻式觸摸傳感器最耐用，它們類似于4線傳感器，只是這種類型的所有電極都位于底層。5線傳感器的頂層用作電壓測量探頭，由于這種類型的結構，5線電阻式觸摸傳感器允許更多的驅動次數。

在8線電阻式觸摸傳感器中，傳感器的每個邊緣都提供一條感應線，這些感應線充當觸摸控制器的穩(wěn)定電壓梯度。這些感應線將觸摸區(qū)域的實際基線電壓電平報告給控制器，它們是最精確的電阻式觸摸傳感器。

手指、觸控筆、鋼筆、戴手套的手指等任何物體都用于對電阻式觸摸傳感器施加壓力，它們大多用于惡劣的環(huán)境。但是電阻式觸摸傳感器的響應時間小于電容式觸摸傳感器。因此，電容式觸摸傳感器正在慢慢取代它們。

總結

簡單來說，觸摸傳感器是一種捕獲和記錄設備和/或物體上的物理觸摸設備，它通?？梢詫⑽锢硇盘栟D換為相應的電信號，從而產生控制作用。觸摸傳感器也稱之為觸摸檢測器或觸覺傳感器。