什么是觸覺傳感器？

觸摸傳感器，也稱為觸覺傳感器，是觸控激活的廣義環境傳感器類別的一部分。它們通常用于消費設備（包括觸摸屏）、醫療設備、汽車控制系統、工業設備和其他交互式電子設備。觸摸傳感器有幾種類型，但目前電容式觸摸傳感器和電阻式觸摸傳感器主導這一類別。

電容式觸摸傳感器由人體觸摸或導電筆激活。它們是廣泛應用的設備，從設備屏幕到家電控制，并在許多應用中取代了機械按鈕。在電容式觸摸表面中，一層儲電材料（如 ITO（氧化銦錫）、銅或印刷油墨）被夾在絕緣體之間，例如觸摸屏中的玻璃或 PCB 上的銅層。當導電材料或物體（如手指）接觸傳感器表面時，傳感器的控制器檢測到靜電場的變化，這會導致振蕩電路的電氣頻率波動。

電阻式觸摸傳感器是機械觸發的。它被放置在兩個由空氣間隙隔開的導電層之間，施加壓力使間隙閉合，從而在層之間形成接觸。這種傳感器類型可以用非導電物體激活，包括機器人觸發的接觸點。由于頂層彎曲，它比其他觸摸傳感器更容易受到機械磨損。

紅外或光學觸控傳感器對表面光束的干擾做出反應。紅外發射器與紅外圖像傳感器持續掃描觸控屏。當物體接觸觸控屏時，它會阻擋傳感器接收到的部分紅外光。然后利用傳感器信息，通過數學計算確定接觸位置，并激活相應的操作。

表面聲波（SAW）觸控屏使用超聲波檢測屏幕表面的觸控輸入。屏幕由玻璃或其他透明材料制成，表面層覆蓋著一層反射材料。超聲波由位于屏幕角落的換能器產生，并沿玻璃表面傳播。當手指或其他物體接觸屏幕時，它會吸收部分超聲波，導致波型發生擾動，這被換能器檢測到。

1965 年，Eric Arthur Johnson 獲得了他的電容式觸摸屏概念的專利。他的研究起源于英國國家防空系統；空中管制員需要一個能夠加速響應時間并允許更準確決策的解決方案。Johnson 的設計包括一個涂有玻璃的絕緣體，上面覆蓋著由氧化銦錫制成的透明導體。薄銅線橫跨在計算機的 CRT 上，使電路能夠感知被觸摸。他的想法最終在 20 世紀 90 年代為英國空中交通管制員所實現。

20 世紀 70 年代，Samuel G. Hurst 在肯塔基大學發明了電阻式觸摸傳感器。他的研究團隊將這個設備稱為 Elograph。幾年后，一種彎曲的玻璃屏幕界面的發明導致了傳感器在屏幕技術中的實現。Hurst 的發明最終成為今天仍在運營的公司 Elographics 的核心。

連接器化

觸摸傳感器通常通過柔性電纜連接，將傳感器的電極信號傳輸到控制器或微處理器。方法和材料取決于傳感器類型（電容式或電阻式）以及應用是消費級還是工業設計。

電容式觸摸傳感器：玻璃或聚碳酸酯表層，ITO 電極，光學粘合劑，可選涂層。堅固，耐化學腐蝕，高硬度，透明

電阻式觸摸傳感器：PET 表層膜，碳/ITO 電極，間隔點，層壓粘合劑。較軟，靈活，中等耐久性，透明度較低

物理特性

觸摸傳感器通常是設計用于高光學透明度、表面硬度和環境密封的薄疊層結構（玻璃或聚合物）。堅固型版本會添加更厚的保護透鏡、更強的粘合劑和涂層，以承受振動、沖擊、濕氣和紫外線照射，同時保持光線傳輸和低表面磨損。IP 等級/密封機制也可能被集成到應用設計中。例如，觸摸屏背后的電容式觸摸傳感器通常通過屏幕周圍的密封設計實現防塵防水。

加固化

電阻式觸摸傳感器能抵抗灰塵和劃痕，但比電容式觸摸傳感器更不耐用，后者更能抵抗沖擊。

溫度范圍：取決于應用，但消費級觸摸傳感器通常能承受–30 °C 至+70 °C 的溫度。工業產品會有稍大的范圍。

電氣特性

電壓：AC/DC 大多數觸摸傳感器使用低直流電壓，通常為 1.8 V–5 V（用于集成電路 IC）或 3.3 V 或 5 V（用于現成傳感器模塊）。

電流（安培）：電容式傳感器在空閑時通常只消耗幾微安到毫安，但觸摸激活時電流可能會上升。

Mouser Electronics 的電容式觸摸傳感器包括 AxoTech 的電容式觸摸傳感器觸覺 LRA 驅動器，具有內部 H 橋。

觸摸傳感器被廣泛應用于各種設備中的各個市場，主要應用于醫療設備、消費電子產品、汽車和家用電器中的屏幕技術。它們也存在于游戲系統的外設、銷售點（POS）系統以及工業控制面板和互動自助服務終端中。

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