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使用Q3D来仿真电容触摸屏

5月前浏览10777

本文摘要(由AI生成):

文章主要介绍了电容触摸屏的工作原理和仿真方法。首先介绍了电容触摸屏的两种工作模式:自电容模式和互电容模式。接着介绍了使用ANSYS软件仿真电容触摸屏的方法,包括自电容式触摸屏和双层互电容式触摸屏的仿真例子。最后,文章还介绍了如何根据电容值的变化量来定位触摸位置。


最近看了一篇使用COMSOL软件仿真电容触摸屏的文章,就想着怎么用ANSYS软件也来仿真玩玩,百度了下电容触摸屏的工作原理,大概就是检测信号依次检测纵向和横向电极的电容,根据电容值的前后变化量来定位触摸的坐标,如下图(图片来自百度)。

    电容触摸屏有自电容和互电容两种工作模式,其中自电容模式根据电极和GND之间的电容变化量来定位触摸位置;互电容模式根据纵向和横向电极之间的电容变化量来定位触摸位置。这里说的电极其实由ITO(铟锡氧化物,一种透明的导电物质)构成的,可以刻蚀成各种形式的pattern,如下图(图片来自百度):



先来看看自电容式触摸屏仿真的例子,软件使用的是Q3D,如果只关注电容,在软件中不必设置source和sink,直接自定义nets即可。

(1)、最简单的单层自电容的例子


建立模型如下:



在setup下,右键matrix,观察各个电极的电容,注意到有些电极的电容明显偏小了100fp,对应去找电极的位置,发现电容偏低的都是最边上的,应该是电容的边缘效应导致的,因为有部分电磁场往外辐射了,正常理想的电容器是所有的电场由正极回到负极。


(2)、双层自电容的例子

建立模型如下:

有无手指的电容对比如下,注意应该将手指添加到ground net中,可以看出,当手指触摸屏幕时,电容是会增大的。

(3)、双层互电容的例子

 将例子(2)中的GND net去掉,即变成了双层互电容触摸屏,对比手指影响,发现手指会使得电极间的互电容减小。

如果当电容值的变化超过50fF时,芯片认为1,即有手指触摸,那么就可以很精确的定位触摸的位置了,如下图,数值为1的地方就是手指触摸的位置。




对于触摸屏我完全是门外汉,有错误的地方敬请多多体谅。



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首次发布时间:2019-09-28
最近编辑:5月前
萧隐君
硕士 | 高级射频工程... 大隐隐于市
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