物聯網系統中為什么要使用觸摸芯片

在物聯網系統中使用觸摸芯片的原因主要體現在以下幾個方面：

1、提升用戶體驗

直觀交互：觸摸芯片通過電容感應技術，使用戶能夠通過簡單的觸摸操作與設備進行交互，這種直觀的交互方式相比傳統的按鍵或遙控器更加便捷和高效。

美觀設計：觸摸芯片可以嵌入到設備的各種材質中，如玻璃、塑料等，使設備外觀更加簡潔、美觀，符合現代設計趨勢。

2、提高設備可靠性

無機械觸點：觸摸芯片不需要傳統的機械觸點，避免了因觸點磨損或接觸不良導致的故障，提高了設備的可靠性和耐用性。

防水防塵：由于觸摸芯片可以穿透絕緣材料外殼進行檢測，因此可以設計出防水、防塵的設備，適應更多復雜的使用環境。

3、增強智能化水平

集成度高：觸摸芯片內部集成了高分辨率觸摸檢測模塊和專用信號處理電路，能夠實現對復雜觸摸動作的識別和響應，為物聯網設備提供了更高級別的智能化支持。

自適應能力：觸摸芯片內置特殊算法，能夠自動識別環境變化并作出相應調整，如自動調節靈敏度以適應不同用戶的使用習慣或環境變化。

4、滿足多樣化需求

廣泛應用領域：觸摸芯片被廣泛應用于智能手機、平板電腦、智能家居、工業自動化等多個領域，能夠滿足不同行業和用戶對于觸摸交互的需求。

定制化服務：隨著物聯網技術的不斷發展，觸摸芯片也可以根據用戶的特定需求進行定制化設計，提供更加個性化的服務體驗。

5、促進物聯網技術的發展

技術創新：觸摸芯片作為物聯網技術的重要組成部分，其不斷的技術創新和發展推動了物聯網技術的整體進步。

市場拓展：隨著觸摸芯片在物聯網系統中的廣泛應用，也為相關產業鏈帶來了更多的市場機會和發展空間。

觸摸芯片的具體應用場景包括：

1、消費電子領域

智能手機和平板電腦：觸摸芯片在智能手機和平板電腦中得到了廣泛應用，支持多點觸控、手勢識別等功能，為用戶提供了更加直觀和便捷的操作體驗。

電視和顯示器：觸摸屏電視和顯示器也逐漸普及，用戶可以通過觸摸屏幕來瀏覽菜單、調整設置或進行游戲等操作。

2、智能家居領域

家電控制：觸摸芯片在智能家居系統中扮演著重要角色，用戶可以通過觸摸屏控制面板來控制家中的各種家電設備，如燈光、空調、窗簾等。

智能安防：在智能安防領域，觸摸芯片用于門禁系統、報警器等設備中，提高了系統的安全性和便捷性。

3、醫療保健領域

醫療設備：觸摸芯片在醫療設備中得到了應用，如監護儀、呼吸機等設備的觸摸屏控制面板，方便醫護人員進行操作和監測。

健康監測：一些電容式觸摸芯片還可以用于檢測身體健康指標，如血壓、血糖、心率等，為用戶的健康管理提供支持。

4、工業控制領域

工業觸摸屏：在工業控制領域，觸摸芯片被廣泛應用于工業觸摸屏中，實現了對工業設備的遠程控制和監控。

自動化設備：觸摸芯片還用于自動化設備的控制系統中，提高了設備的操作便捷性和智能化水平。

5、汽車電子領域

車載觸摸屏：現代汽車中越來越多地采用觸摸屏控制面板來替代傳統的物理按鍵和旋鈕，提高了車內的科技感和操作便捷性。

智能駕駛輔助系統：觸摸芯片還應用于智能駕駛輔助系統中，如手勢識別、觸控方向盤等功能，提升了駕駛的安全性和舒適性。

6、其他領域

廚房電器：如微波爐、烤箱、電飯煲等廚房電器也開始采用觸摸控制技術，提高了產品的科技含量和用戶體驗。

衛浴電器：如智能馬桶、淋浴器等衛浴電器也加入了觸摸控制功能，為用戶提供更加便捷和舒適的使用體驗。

其他電子產品：如數碼相框、MP3/MP4播放器、游戲機、遙控器等也廣泛采用觸摸芯片來實現觸控功能

綜上所述，物聯網系統中使用觸摸芯片可以顯著提升用戶體驗、提高設備可靠性、增強智能化水平、滿足多樣化需求以及促進物聯網技術的發展。這些優勢使得觸摸芯片在物聯網系統中扮演著越來越重要的角色。

本文會為大家詳解觸摸芯片。

觸摸芯片的定義

觸摸芯片（Touch Key IC），也被稱為觸摸屏控制器IC，是特指單點或多點觸控技術的一種微處理器。它的核心功能在于能夠感應人體觸摸，并將這種觸摸操作轉換成計算機可讀取的電信號輸入。這種技術廣泛應用于手機、平板電腦、智能手表等各類數碼設備中，成為現代電子產品不可或缺的一部分。

觸摸芯片的原理（電容式）

1、電容感應原理： 電容式觸摸芯片利用人體作為電容的一部分來檢測觸摸。當手指（或其他導電物體）接近或觸摸到觸摸面板時，它會改變面板上原有的電場分布，導致電容值的變化。這個電容值的變化可以被觸摸芯片內部的電路檢測到。

2、感應電極： 觸摸芯片表面布滿了感應電極（通常是透明的ITO導電膜），這些電極形成了電容的一極，而人體的導電部分（如手指）則作為電容的另一極。當沒有觸摸時，電極和周圍環境（如空氣或絕緣層）之間形成了一個相對穩定的電容。當手指觸摸時，手指的導電部分與電極之間形成了一個新的電容，導致總電容值發生變化。

3、信號處理： 觸摸芯片內部的電路會不斷地檢測這些感應電極上的電容值變化。一旦檢測到電容值的變化超過了預設的閾值，就認為發生了觸摸事件。芯片內部的微處理器會進一步處理這個信號，確定觸摸的位置（對于多點觸控芯片）或執行相應的操作（如點擊、滑動等）。

4、去噪和校準： 為了確保觸摸操作的準確性和可靠性，觸摸芯片還需要進行去噪和校準。去噪是為了減少外部環境（如電磁干擾、濕度變化等）對電容值的影響；校準則是為了消除制造過程中可能存在的誤差，確保每個觸摸點的位置都被準確識別。

5、輸出信號： 經過處理后的觸摸信號會以數字或模擬的形式輸出給設備的控制系統。控制系統根據這些信號來執行相應的操作，如打開應用程序、調整音量、滑動頁面等。

觸摸芯片的分類

按技術原理分類

1、電容式觸摸芯片：

原理：通過檢測人體與感應電極之間形成的電容變化來實現觸摸檢測。

特點：靈敏度高、響應速度快、耐用性好，廣泛應用于手機、平板電腦等便攜式設備。

2、電阻式觸摸芯片：

原理：通過檢測兩層導電層之間的壓力變化來實現觸摸檢測。

特點：雖然靈敏度較高，但長期使用可能會導致磨損，目前應用相對較少。

3、聲表面波觸摸芯片：

原理：利用超聲波在觸摸屏表面傳播并受到觸摸影響而改變的特性來檢測觸摸位置。

特點：具有高精度和長壽命等優點，但成本相對較高。

4、光學觸摸芯片：

原理：通過光學傳感器來檢測觸摸操作。

特點：同樣具有高精度和長壽命，適用于對精度要求較高的應用場景。

按應用場景分類

1、便攜式設備觸摸芯片：

應用于手機、平板電腦、智能手表等便攜式設備中，強調輕薄、低功耗和高靈敏度。

2、工控機器人觸摸芯片：

應用于工業控制機器人中，需要具備高抗干擾能力、寬溫度范圍和穩定可靠的特性。

3、汽車導航觸摸芯片：

應用于汽車導航系統中，需要適應復雜多變的車內環境，并具備防水、防塵等特性。

4、大型終端觸摸芯片：

應用于大型觸摸屏終端（如銀行ATM機、自助售貨機等），強調大尺寸、高分辨率和穩定可靠的特性。

其他分類方式

除了以上兩種分類方式外，觸摸芯片還可以根據通道數（單通道、雙通道、多通道）、靈敏度調節方式（外部電容調節、軟件參數調節）、觸摸類型（普通型、滑動滾條型）以及接口方式（普通IO引腳、SPI通信、IIC通信等）進行分類。

觸摸芯片的選型參數

1、分辨率：

定義：觸摸芯片的分辨率表示其能夠檢測的最小觸摸點的尺寸和位置間隔。

重要性：高分辨率意味著更精細的觸摸檢測和更準確的定位能力。

常見值：如1024x1024、2048x2048等。

2、接觸點數量：

定義：觸摸芯片可以同時檢測的觸摸點數量。

重要性：多觸點檢測能力對于支持復雜手勢和多人交互的應用至關重要。

常見類型：如雙觸點、十點觸控等。

3、刷新率：

定義：觸摸芯片的刷新率指的是它每秒鐘重新采樣觸摸輸入信號的次數。

重要性：高刷新率可以減少觸摸延遲，提高響應速度，使操作更加流暢。

常見值：如50Hz、100Hz、200Hz等。

4、信噪比：

定義：信噪比表示觸摸芯片在接收到觸摸輸入信號時，與環境中的干擾信號的比例。

重要性：高信噪比可以提高觸摸的精度和可靠性，減少誤觸和漏觸的發生。

5、響應時間：

定義：觸摸芯片的響應時間是指從觸摸發生到芯片檢測到觸摸并產生響應的時間間隔。

重要性：較短的響應時間可以提供更好的用戶體驗，特別是在需要快速響應的應用中。

6、功耗：

定義：觸摸芯片的功耗是指其在工作過程中消耗的電能。

重要性：低功耗可以延長電池續航時間，對于便攜設備和移動設備尤為重要。

特定值：例如，某些芯片在待機模式下功耗極低，如JTW6106芯片的待機電流≤10uA(@VDD=3.3V,無負載,低功耗模式)。

7、通信接口：

定義：觸摸芯片通常使用一些通信接口與主控芯片或電腦進行數據交互。

重要性：選擇合適的通信接口可以確保芯片與系統的兼容性，常見的接口有I2C、SPI、USB等。

8、抗干擾能力：

定義：觸控芯片在復雜環境中保持穩定的觸控性能，避免因電磁干擾導致的觸控異常。

重要性：強抗干擾能力對于在復雜環境中工作的設備至關重要，如工業控制屏幕。

9、觸摸靈敏度與調整方式：

定義：觸摸靈敏度指芯片對觸摸動作的敏感程度，以及是否支持靈敏度調整。

重要性：高靈敏度可以確保更準確的觸摸檢測，而靈活的調整方式可以滿足不同應用場景的需求。

示例：JTW6106芯片可以通過外接電容來調整靈敏度，電容越大靈敏度越高。

10、兼容性：

定義：觸控芯片需要與主控芯片（MCU）和操作系統兼容，確保系統的穩定運行。

重要性：選擇合適的觸控芯片可以簡化系統設計，降低開發難度。

11、封裝形式：

定義：觸控芯片的封裝形式決定了其物理尺寸和引腳布局。

重要性：不同的封裝形式適用于不同的應用場景和設備尺寸。

觸摸芯片的使用注意事項

1、絕緣材料選擇

絕緣材料應選用亞克力、有機玻璃、塑料等非導電性材料，嚴禁摻入金屬或其他導電材料。這些材料能夠確保觸摸芯片與外部環境之間的電氣隔離，防止電流泄露和短路。

2、PCB板與絕緣材料結合

觸摸按鍵的PCB板應盡量與上面的絕緣材料緊密結合，以減少空氣間隙和電磁干擾。如果因結構原因無法緊密結合，可以考慮使用彈簧等材料來輔助固定，以提高結合緊密度。

3、電源與供電穩定性

觸摸芯片的電源應獨立供電，避免與其他器件共用同一組電源，以減少電源噪聲和相互干擾。

電源需采用三端穩壓IC、RC濾波、LC濾波等電路來防止交流紋波干擾，保證系統的穩定性能。電源的紋波應控制在較低水平（如小于110mV），以提高觸摸芯片的靈敏度和穩定性。

4、靈敏度調節

初次調整靈敏度時，應將靈敏度設定為最低值，然后根據實際情況逐步調整。若觸摸板為裸板直接接受觸摸訊號，則靈敏度需求較低；若需貫穿玻璃、陶瓷、塑料等面板，則需較高的靈敏度。

靈敏度與絕緣面板的厚度有關，同一介質的絕緣面板厚度越薄靈敏度越高。同時，觸摸與按鍵感應盤的有效面積也會影響靈敏度，面積越大靈敏度越高。

調整靈敏度的電容建議使用溫度系數較小的材質（如NPO等），以減少受外界溫濕度變化的影響。

5、PCB布線注意事項

觸摸按鍵板應盡量單獨布板，以降低干擾。若使用雙面PCB板，觸摸感應PAD到IC管腳的連線應盡量走在PAD的另一面，并盡量走細線，避免繞遠。

觸摸按鍵到觸摸芯片的走線間距應大于1mm，且走線中不應有其他信號線穿過或交叉。觸摸按鍵的銅皮背面不應走線，以防止干擾。

觸摸按鍵的面積應與絕緣體的厚度相匹配，一般建議絕緣體厚度不超過3mm。同時，觸摸按鍵之間或觸摸按鍵與元器件之間的最小距離應以不小于4mm為佳，以避免相互干擾。

6、外部干擾防護

在需要時，可以在觸摸芯片的觸摸腳串接1K歐姆的電阻，以降低電波干擾。同時，觸摸MCU的VDD與VSS間接并聯104電容，并盡量靠近觸摸MCU，以提高抗干擾能力。

在布線時，應盡量避免將觸摸MCU的輸入PIN與其他大電流、高頻信號源走線平行或靠近，以減少干擾。在無法避免的情況下，應采用垂直走線或在走線中間加地線隔離。

7、測試與驗證

在實際應用中，應對觸摸芯片進行充分的測試和驗證，確保其在各種環境下都能穩定可靠地工作。在測試過程中，應重點關注觸摸靈敏度、響應時間、抗干擾能力等關鍵指標。

觸摸芯片的廠商

國際知名廠商

Synaptics（新思科技）

簡介：Synaptics是全球領先的觸控芯片和解決方案提供商，其產品廣泛應用于智能手機、平板電腦、筆記本電腦等電子設備中。

技術特點：以高性能、高穩定性和高靈敏度著稱，支持多種觸控技術和手勢識別功能。

Cypress（賽普拉斯）

簡介：Cypress也是一家在觸控芯片領域具有重要地位的公司，其產品線涵蓋了電容式觸控、USB控制器、可編程系統級芯片（PSoC）等多個領域。

技術特點：注重創新和技術領先，不斷推出具有競爭力的觸控解決方案。

Atmel（艾特梅爾）

簡介：Atmel是一家歷史悠久的半導體公司，其觸控芯片產品在市場上享有較高聲譽。

技術特點：提供多種觸控解決方案，滿足不同應用場景的需求。

國內知名廠商

匯頂科技

簡介：匯頂科技是中國領先的指紋識別和觸控芯片設計企業，產品廣泛應用于智能手機、平板電腦、物聯網等領域。

技術特點：擁有全球領先的觸控和指紋識別技術，產品性能卓越，市場份額持續增長。

成就：如全球首創的觸摸屏近場通信技術GoodixLinkTM、全球應用于Android手機正面的按壓式指紋識別芯片等。

貝特萊

簡介：貝特萊是一家專注于消費類電子IC設計的公司，在觸控IC、指紋識別及生命感知產品領域具有顯著優勢。

技術特點：注重自主知識產權的研發，產品性能穩定可靠。

比亞迪微電子

簡介：比亞迪微電子是比亞迪集團旗下的子公司，專注于半導體產品的研發和生產。

技術特點：擁有自己核心專利的指紋識別算法，技術指標行業領先。

敦泰科技（Focaltech）

簡介：敦泰科技是全球知名的觸控芯片設計企業，總部位于臺灣，在深圳設有研發中心。

技術特點：提供從2.5英寸至25英寸的電容式觸摸屏解決方案，擁有全球最完整的電容式觸控芯片生產線。

晨星（MSTAR）

簡介：晨星是全球最大的液晶顯示器控制IC供應商之一，總部位于臺灣新竹科技園。

技術特點：在手機芯片、多媒體數碼產品、互聯網產品等領域擁有強大的技術實力和市場占有率。

供應商A 融合

1、產品能力

主推型號1-RH6015

對應的產品詳情介紹

RH6015 是一款內置穩壓模塊的單通道電容式觸 摸感應控制開關 IC，可以替代傳統的機械式開關。 RH6015可在有介質(如玻璃、亞克力、塑料、陶瓷等) 隔離保護的情況下實現觸摸功能，安全性高。 RH6015內置高精度穩壓、上電復位、低壓復位、硬 件去抖、環境自適應算法等多種有效措施，大大提高自 身抗干擾性能。 RH6015可通過外部引腳配置成多種工作模式，可 廣泛應用于燈光控制、電子玩具、消費電子、家用 電器等產品中。 RH6015-C，CMOS輸出。 RH6015-D，NMOS開漏輸出。

工作電壓：2.3V～5.5V

最高功耗工作電流5.0 uA @3V，低功耗模式工作電流2.5uA@3V

內置高精度穩壓模塊

上電0.5s快速初始化? 環境自適應功能，可快速應對觸摸上電等類似應用場景

可靠的上電復位(POR)及低壓復位(LVR)性能? 芯片內置去抖動電路，有效防止由外部噪聲干擾導致的誤動作 通過外部引腳配置快速/低功耗模式、同步/保持模式

可通過外部引腳設置高/低電平有效輸出、最大開啟時間

封裝：SOT23-6

硬件參考設計

研發設計注意使用事項

1、觸摸感應盤的大小需依照面板介質、面板厚度等參數設計，可參考下表： 表10 穿透介質厚度參考

2、感應線：在PCB 上，觸摸感應盤距離IC的觸摸輸入管腳（感應線）越短越好，感應線應距離覆銅或其它走線要有1mm以上，線徑選0.15mm~0.2mm。

3、覆銅：若觸摸板附近會有無線電信號或高壓器件或磁場，請用20%的網狀接地銅箔覆銅，為兼顧穿透力和抗干擾能力，觸摸盤下方盡量避免覆銅。覆銅需距離感應觸摸盤2mm，距離感應線1mm以上。

4、覆蓋在觸摸盤上的介質面板或表面的涂層不能含有導電類材料或金屬成分，更不能將整個金屬殼作為感應電極。

5、VDD 及VSS 需并聯濾波電容以消除噪聲，在布線時濾波電容必須靠近觸摸IC放置。

6、靈敏度調節電容Cj的容量值越小，靈敏度越高，反之，則越低。當電容越小時，同樣電容變化量導致的穿透力下降越明顯，反之，則越不明顯。。

7、靈敏度電容Cj必須使用溫度系數小且穩定性佳的電容，如X7R、NPO等。對于觸摸應用，推薦使用NPO材質電容，以減少因溫度變化對靈敏度產生的影響。在布線時，靈敏度調節電容一定要遠離功率元器件、發熱體等。

8、感應焊盤可以是不規則形狀，比如：橢圓形、三角形及其他不規則形狀。觸摸盤中間允許穿孔，裝飾LED指示燈等用途。若觸摸盤無法靠近面板，可用彈簧將感應線牽引到面殼上，彈簧上方需加一金屬片作為感應電極。

9、一般情況下應在觸摸盤上覆蓋好介質再上電，如果先上電再覆蓋介質，在8s 內觸摸會被誤檢測到使輸出有效，8s 過后觸摸恢復正常，觸摸輸出被復位為初始狀態。

核心料（哪些項目在用）

奇跡物聯設備定位項目

2、支撐

（1）技術產品

技術資料

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審核編輯 黃宇