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電子/電路 標題:電容式螢幕的觸控筆無法使用
1:司雫(大學理工科系)張貼:2014-08-15 01:44:29:
前言:
日前換了智慧型手機,家中長輩因為使用方便也跟著換了智慧型手機
但是長輩再點擊時總是按不到正確的位置,所以決定買一支觸控筆。就是市面上那種導電塑膠頭的
通常使用一段時間以後就變得不靈敏。而我就往這方面做個研究,想幫家人改善使用問題

後來卻遇到一個一直解決不了的問題

實驗發現其實不需要手去觸摸,只要是足夠大的金屬
(例如說金屬做的筆)加上足夠的接觸面(大約3mm半徑的圓)
就能夠不需要手的接觸下產生反應。
但是使用一段時間以後卻依舊產生了不靈敏的現象

正文:
網路上查到的資料是說,螢幕是透過電容耦合的方式,感應外在的導體
只要導體夠近,就能夠輸出一個很微小的電流到手指裡。而因為手指對於螢幕是並聯
所以會增加這個區域的電容。再透過裡面設計去感測這個位置

那我的想法是:
電流其實應該是電子流,而流出一點電流到手指的意思應該是:螢幕從手指吸收一點電子
由於金屬的筆沒有接觸到手,也就是沒有接地(接人體)。所以當內部的自由電子不足以產生反應的時候
靈敏度就會開始下降,最後無法反應。
而人體之所以不會感覺到被電到的原因,是因為高頻率的交流電有趨膚效應。不會深入到人體,讓人感到被電擊

但是四處查資料都沒有辦法證實這個猜想,所以想詢問各位先進
這個猜想有沒有錯誤?

因為在金屬筆無法反應後,再用人體(或其他金屬)接觸金屬筆,螢幕會有反應
不過在一段時間以後卻又無法反應了。
 


2:黃福坤(研究所)張貼:2014-08-15 19:11:46: [回應上一篇]
以上觸控和 高頻率交流電的肌膚效應無關
推測是靠 人本身當作導體(或更大的電容) 後形成的通路 足夠觸發訊號
和 一些 手觸控的裝置 如電梯/電視 等觸控開關 原理類似

金屬筆接觸久 其電荷累積到某程度 其電位已經很難再變化
接地後 再度接觸時其訊號變化 可較大 因此就比較靈敏
使用後 設法讓其接地 或接觸更大面積金屬 應該就會比較好



3:司雫(大學理工科系)張貼:2014-08-16 14:00:14: [回應上一篇]
教授的意思是電子沒有被吸走,只是累積在筆的前端?

不過有一件事情一直想不通,就是關於接地的問題。
就是「接地線是不是將電子從地球中引導出來」這個想法

在一開始的假設裡面,是假設金屬筆中的自由電子會被螢幕吸走
所以當自由電子不足以產生反應以後,就沒辦法產生反應。
然後另外一支金屬筆(或手)碰上去以後,就有更多的電子可以被吸收


那如果理解沒錯的話,其實只是電子累積在金屬筆的前端,沒有被吸走
因為累積的過多,後面的電荷不足以再讓螢幕與筆之間的電容產生反應
反應靈敏度就會隨著時間逐漸降低

所以解決之道除了連接上地線以外,如果能將前方累積的電荷抵消掉是不是也可行呢?



4:黃福坤(研究所)張貼:2014-08-16 17:54:25: [回應上一篇]
接地的意義是和地球達成等電位. 可透過電荷流動或電荷的重新分布達到.

只是有時候 和較大的金屬接觸時,因為較大的金屬電容較大.
接觸時 透過電荷重新分布 也可降地 物體與地球之間電位差
雖然沒有真正接地 也達到近似接地的效果
因此只要能 讓電位改變 盡量接近地球的電位都可能改善




5:司雫(大學理工科系)張貼:2014-08-19 12:09:37: [回應上一篇]
這兩天查了一些資料,不知道教授的意思是不是關於「容抗」的問題?

當前方的電極板累積了過多的電荷,就會有容抗來妨礙電場。
所以就會導致反映效率下降。

不知道這樣理解有沒有錯誤?



6:黃福坤(研究所)張貼:2014-08-20 09:30:51: [回應上一篇]

我所理解的 容抗 是 電容針對交流電的等效阻抗 $Zc=\frac{1}{2\pi f C}$
應該和 電容的電量無關.

電容累積電荷後 再度接觸時 電量變化 所造成電壓變化與本身電壓的比值變小
因此訊號變微弱 這是我推測的可能原因



7:司雫(大學理工科系)張貼:2014-08-22 17:06:58: [回應上一篇]

感謝教授的指點!
那就往這個方向去搜集資料與實驗

非常感謝您的解惑



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