ساختار صفحه نمایش لمسی خازنی
سنسورهای خازنی معمولی پروژکتور تحت پوشش شیشه ای یا پلاستیکی نصب شده اند. شکل 1 نمای ساده ای از یک سنسور دو لایه را نشان می دهد. الکترودهای emitter (Tx) و گیرنده (Rx) به شکل اکسید قلع ایندیوم ایندی (ITO) متصل می شوند تا یک ماتریس متقاطع تشکیل شود. هر گره Tx-Rx دارای یک خازن مشخصه است. Tx ITO در زیر Rx ITO قرار دارد و با لایه ای از فیلم پلیمر یا چسب نوری (OCA) از هم جدا می شود. همانطور که در شکل نشان داده شده است ، جهت الکترود Tx از چپ به راست و جهت الکترود Rx از خارج به داخل است.
اصل کار حسگر
بیایید کار صفحه نمایش لمسی را بدون در نظر گرفتن عامل دخالت در لحظه مورد تجزیه و تحلیل قرار دهیم: انگشت اپراتور به عنوان ژئوپوتنشنال برچسب گذاری می شود. Rx در پتانسیل زمین از طریق مدار کنترل صفحه نمایش لمسی حفظ می شود ، در حالی که ولتاژ Tx متغیر است. تغییر ولتاژ Tx باعث می شود جریان از خازن Tx-Rx عبور کند. یک مدار مجتمع Rx با دقت متعادل جدا شده و بارهای ورودی Rx را اندازه می گیرد. بارهای اندازه گیری نشان دهنده "ظرفیت متقابل" متصل کننده Tx و Rx است.
وضعیت سنسور: دست نخورده
شکل 2 نمودار شماتیک خط مغناطیسی را در حالت دست نخورده نشان می دهد. در صورت عدم تماس با انگشت ، خطوط مغناطیسی Tx-Rx فضای قابل توجهی در پوشش را اشغال می کنند. اصطلاح "خازن پروژکتور" از این واقعیت ناشی می شود که خطوط مغناطیسی لبه در خارج از ساختار الکترود پیش بینی می شوند.
وضعیت سنسور: لمس کنید
هنگامی که انگشت پوشش را لمس می کند ، خطوط مغناطیسی بین Tx و انگشت شکل می گیرد ، که تعداد زیادی از میدان های مغناطیسی لبه Tx-Rx را جایگزین می کند ، همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است. مدار اندازه گیری شارژ ظرفیت خازنی مختلف (Delta C) را تشخیص می دهد و انگشت را در بالای اتصال Tx-Rx تشخیص می دهد. با اندازه گیری کلیه تقاطع های ماتریس Tx-Rx با Delta C ، می توان توزیع لمسی کل صفحه را بدست آورد.
شکل 3 همچنین یک اثر مهم دیگر را نشان می دهد: اتصال خازنی بین انگشتان و الکترودهای Rx. از طریق این مسیر ، تداخل الکتریکی ممکن است به Rx وصل شود. برخی از درجه اتصال انگشت-Rx اجتناب ناپذیر است.
اصطلاحات خاص
تداخل صفحه لمسی خازنی پیش بینی شده توسط کوپلینگ مسیر انگلی غیر حساس ایجاد می شود. اصطلاح "زمین" معمولاً برای اشاره به گره مرجع در مدار DC یا اتصال امپدانس کم به زمین به کار می رود: آنها اصطلاحات یکسانی ندارند. در واقع ، برای دستگاه های صفحه لمسی قابل حمل ، این تفاوت علت اصلی تداخل اتصال لمسی است. برای روشن شدن و جلوگیری از سردرگمی ، از شرایط زیر برای ارزیابی تداخل صفحه لمسی استفاده می کنیم.
Earth: به عنوان مثال از طریق سیم زمین یک پریز برق سه سوراخ به زمین وصل شوید. زمین توزیع شده: اتصال ظرفیت بین اشیاء و زمین.
DC Ground: گره مرجع DC برای دستگاه های قابل حمل.
برق DC: ولتاژ باتری برای دستگاه های قابل حمل. یا ولتاژ خروجی شارژر متصل به یک دستگاه قابل حمل ، مانند یک ولتاژ 5 ولت در یک شارژر رابط USB.
DC VCC (منبع تغذیه DC VCC): منبع تغذیه پایدار برای دستگاههای الکترونیکی قابل حمل (از جمله کنترلرهای LCD و صفحه نمایش لمسی).
خنثی: مدار منبع تغذیه AC (ژئوپتانسیال اسمی).
داغ: ولتاژ منبع تغذیه AC ، خط صفر نسبی انرژی الکتریکی را اعمال می کنند.
LCD Vcom همراه با لمس مدار دریافت کننده صفحه
صفحه لمسی دستگاه قابل حمل را می توان به طور مستقیم بر روی صفحه نمایش LCD نصب کرد. در معماری LCD معمولی ، مواد بلوری مایع توسط الکترودهای شفاف فوقانی و تحتانی مغرضانه هستند. الکترودهای پایین تر تعداد پیکسلهای تک صفحه نمایش را تعیین می کنند. الکترودهای فوقانی صفحه اصلی ، صفحه مداوم است که کل قسمت جلویی بصری صفحه نمایش را پوشانده است ، که در ولتاژ Vcom مغرضانه است. در یک دستگاه قابل حمل با ولتاژ کم ولتاژ (مانند تلفن همراه) ، ولتاژ AC VCOM یک موج مربع است که در نوسان و عقب بین DC و 3.3V است. سطح AC Vcom معمولاً یک بار در هر خط نمایش تغییر می کند ، بنابراین فرکانس AC Vcom تولید شده 1/2 از محصول میزان تجدید فریم نمایشگر و تعداد ردیف ها است. یک دستگاه قابل حمل معمولی ممکن است دارای فرکانس AC Vcom 15 کیلوهرتز باشد. شکل 4 ولتاژ LCD Vcom همراه با صفحه لمسی را نشان می دهد.
صفحه لمسی دو لایه از یک لایه جداگانه ITO پوشیده از آرایه های Tx و Rx تشکیل شده است که توسط یک لایه دی الکتریک از یکدیگر جدا شده اند. خطوط Tx کل عرض آرایه Tx را اشغال می کند و تنها حداقل فاصله مورد نیاز برای ساخت بین خطوط از هم جدا می شود. این معماری به دلیل محافظت از آرایه های Tx array Rx از LCD Vcom خود محافظ است. با این حال ، ممکن است اتصال از طریق فضای بین باندهای Tx رخ دهد.
به منظور کاهش هزینه های معماری و دستیابی به شفافیت بهتر ، صفحه لمسی تک لایه آرایه های Tx و Rx را بر روی یک لایه ITO نصب می کند و به نوبه خود آرایه ها را از طریق پل های جداگانه متصل می کند. بنابراین ، آرایه Tx نمی تواند یک لایه محافظ بین صفحه LCD Vcom و الکترود سنسور Rx تشکیل دهد. این ممکن است منجر به اتصال جدی تداخل Vcom شود.
تداخل شارژر
یکی دیگر از منابع بالقوه تداخل صفحه نمایش لمسی ، منبع تغذیه سوئیچینگ برای شارژرهای تلفن همراه تغذیه شده است. تداخل از طریق انگشتان به صفحه لمسی وصل می شود ، همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است. شارژر تلفن همراه کوچک معمولاً دارای منبع تغذیه AC و ورودی صفر است ، اما هیچ اتصال زمینی ندارد. شارژر کاملاً جدا شده است ، بنابراین هیچ اتصال مستقیم جریان بین ورودی برق و سیم پیچ ثانویه شارژر وجود ندارد. با این حال ، این هنوز هم از طریق سوئیچینگ ترانسفورماتور جداسازی منبع تغذیه ، جفت خازنی ایجاد می کند. شارژر با لمس صفحه با انگشت در مسیر برگشت تداخل می کند.
توجه: در این حالت ، تداخل شارژر به ولتاژ اعمال شده دستگاه نسبت به زمین اشاره دارد. این نوع تداخل ممکن است به دلیل هم ارزی بودن آن در منبع تغذیه DC و زمین DC ، به عنوان دخالت "حالت معمول" توصیف شود. اگر نویز سوئیچینگ بین منبع تغذیه DC و زمین DC به اندازه کافی فیلتر نشود ، ممکن است عملکرد طبیعی صفحه لمسی را تحت تأثیر قرار دهد. این مشکل نسبت رد نیرو (PSRR) مشکل دیگری است که در این مقاله مورد بحث قرار نمی گیرد.
امپدانس اتصال شارژر
تداخل تعویض شارژر با اتصال نشت نشت (حدود 20pF) سیم پیچ های اولیه و فرعی ترانسفورماتور ایجاد می شود. این اتصال ضعیف خازنی را می توان با خازن های شنت انگلی در منطقه نسبتاً توزیع شده از کابل های شارژر و خود دستگاه های دریافت کننده جبران کرد. هنگام برداشتن دستگاه ، خازن موازی افزایش می یابد ، که معمولاً برای از بین بردن تداخل سوئیچ شارژر کافی است و از مداخله تأثیر بر عملکرد لمسی جلوگیری می کند. هنگامی که دستگاه قابل حمل به شارژر متصل شده و روی دسک تاپ قرار گرفته و انگشت اپراتور فقط صفحه لمسی را لمس می کند ، بدترین حالت دخالت از شارژر به وجود می آید.
تعویض مؤلفه تداخل شارژر
شارژر معمولی تلفن همراه از توپولوژی مدار برگشتی استفاده می کند. شکل های موج تداخل ایجاد شده توسط شارژر پیچیده هستند و با شارژر تفاوت زیادی دارند. این به جزئیات مدار و استراتژی کنترل ولتاژ خروجی بستگی دارد. دامنه تداخل نیز بسته به تلاش طراحی و هزینه واحد تولید کننده در سپر ترانسفورماتور سوئیچینگ بسیار متفاوت است. پارامترهای معمولی عبارتند از: شکل موج: از جمله موج مربع پیچیده PWM و شکل موج زنگ LC. فرکانس: 150 40 40 کیلو هرتز در زیر بار دارای امتیاز ، هنگامی که بار بسیار سبک است ، فرکانس پالس یا عملکرد چرخه پرش زیر 2 کیلوهرتز کاهش می یابد. ولتاژ: تا نیمی از ولتاژ اوج منبع تغذیه = Vrms / 2.
جزء اختلال در منبع تغذیه شارژر
در قسمت جلویی شارژر ، یکسو کننده ولتاژ منبع تغذیه AC شارژر را با ولتاژ بالا تولید می کند. به این ترتیب ، مؤلفه ولتاژ سوئیچینگ شارژر در یک موج سینوسی نیمی از ولتاژ منبع تغذیه قرار می گیرد. ولتاژ منبع تغذیه مشابه با تعویض سوئیچینگ ، توسط ترانسفورماتور ایزولاسیون سوئیچینگ همراه است. در 50 هرتز یا 60 هرتز ، فرکانس این مؤلفه بسیار کمتر از فرکانس سوئیچینگ است ، بنابراین مقاومت امپدانس مؤثر آن به ترتیب به ترتیب بالاتر است. شدت تداخل ولتاژ منبع تغذیه بستگی به ویژگی های امپدانس موازی زمین و حساسیت کنترل کننده صفحه نمایش لمسی به فرکانس پایین دارد.
مورد خاص اختلال در برق: دوشاخه 3 سوراخی بدون زمینی آداپتورهای دارای قدرت بالاتر (مانند آداپتورهای AC لپ تاپ) ممکن است به شاخه های برق 3 سوراخ AC مجهز باشند. به منظور سرکوب EMI خروجی ، شارژر ممکن است به صورت داخلی پین زمین منبع تغذیه اصلی را به زمین DC خروجی وصل کند. این نوع شارژر معمولاً خازن Y را بین خط آتش و خط صفر و زمین متصل می کند ، بنابراین سرکوب EMI را از خط برق سرکوب می کند. با فرض وجود این ارتباط عمداً ، چنین آداپتورها با دستگاههای صفحه لمسی قابل حمل که از طریق رایانه های شخصی و اتصالات USB کار می کنند ، تداخل نمی کنند. قاب سیم پوشیده شده در شکل 5 این پیکربندی را نشان می دهد. برای رایانه شخصی و دستگاههای قابل حمل صفحه نمایش لمسی قابل اتصال به آن ، اگر یک شارژر رایانه ای با قدرت ورودی سه سوراخی در یک سوکت برق متصل نشده باشد ، یک مورد خاص از تداخل شارژر رخ خواهد داد. خازن Y منبع تغذیه AC را به خروجی DC وصل می کند. یک خازن نسبتاً بزرگ Y می تواند ولتاژ منبع تغذیه را به طور موثر جفت کند ، و این باعث می شود که ولتاژ فرکانس ولتاژ بزرگتر منبع تغذیه از طریق انگشت روی صفحه لمسی با یک امپدانس نسبتاً کم باشد. خلاصه این مقاله امروزه ، صفحه نمایش لمسی خازنی پرژکتور که به طور گسترده در دستگاه های قابل حمل مورد استفاده قرار می گیرد ، در برابر تداخل الکترومغناطیسی آسیب پذیر است. ولتاژ تداخل از داخل یا خارج از طریق خازن به دستگاه صفحه لمسی وصل می شود. این ولتاژهای تداخل می توانند باعث ایجاد بار در صفحه لمسی شوند ، که ممکن است اندازه گیری میزان بار را هنگام لمس کردن انگشت روی صفحه اشتباه کند. بنابراین ، طراحی و بهینه سازی مؤثر سیستم صفحه لمسی بستگی به شناخت مسیر اتصال اتصال و تداخل و کاهش یا جبران هر چه بیشتر ممکن دارد. مسیر اتصال جوشکاری شامل اثرات انگلی مانند خازن سیم پیچ ترانسفورماتور و خازن دستگاه انگشت است. مدل سازی مناسب این تأثیرات می تواند منبع و اندازه تداخل را به طور کامل تشخیص دهد. برای بسیاری از دستگاه های قابل حمل ، شارژرهای باتری منبع اصلی تداخل صفحه نمایش لمسی هستند. هنگامی که انگشت اپراتور صفحه لمسی را لمس می کند ، خازن حاصل باعث می شود که شارژر با اتصال اتصال اتصال برق را خاموش کند. کیفیت طراحی محافظ در داخل شارژر و همچنین طراحی مناسب شارژر از عوامل اصلی مؤثر در اتصال تداخل شارژر است.
