Lösungen für elektromagnetische Störungen kapazitiver Touchscreens

       Als gängige Technologie der Multi-Touch-Schnittstelle werden kapazitive Touchscreens häufig in Industrieanlagen eingesetzt. In der Industriesteuerungsbranche werden sie auch als Industrie-Touchscreens bezeichnet. Die Entstörung kapazitiver Touchscreens ist eine der Leistungsanforderungen von Touchscreens. Wenn die Anti-Interferenz schwach ist, beeinträchtigt dies den Touchscreen-Effekt der Schalttafel, z. B. eine unempfindliche und ungenaue Berührung. Das Problem der elektromagnetischen Interferenz industrieller Touchscreens stellt in der frühen Entwicklung und im frühen Design eine große Herausforderung dar.

      Projiziert-kapazitive Touchscreens können die Position, an der ein Finger den Bildschirm berührt, genau lokalisieren. Es bestimmt die Fingerposition durch Messung kleiner Kapazitätsänderungen. Bei solchen Touchscreen-Anwendungen ist die Auswirkung elektromagnetischer Interferenzen (EMI) auf die Systemleistung ein wichtiges Designproblem, das berücksichtigt werden muss. Der durch Störungen verursachte Leistungsabfall kann sich negativ auf das Touchscreen-Design auswirken. In diesem Artikel werden diese Störquellen besprochen und analysiert.

Projiziert-kapazitive Touchscreen-Struktur

      Typische projiziert-kapazitive Sensoren werden unter einer Glas- oder Kunststoffabdeckung installiert. Die Sende- (Tx) und Empfangselektroden (Rx) sind mit transparentem Indium-Zinn-Oxid (ITO) verbunden, um eine Kreuzmatrix zu bilden, und jeder Tx-Rx-Knoten hat eine charakteristische Kapazität. Das Tx ITO befindet sich unterhalb des Rx ITO, getrennt durch eine Schicht aus Polymerfilm oder optischem Klebstoff (OCA).

Funktionsprinzip des Sensors

      Analysieren wir die Bedienung des Touchscreens vorerst ohne Berücksichtigung von Störfaktoren: Der Finger des Bedieners liegt nominell auf Erdpotential. Rx wird durch die Touchscreen-Steuerschaltung auf Erdpotential gehalten, während die Tx-Spannung variabel ist. Die sich ändernde Tx-Spannung bewirkt, dass Strom durch den Tx-Rx-Kondensator fließt. Eine sorgfältig ausbalancierte integrierte Rx-Schaltung isoliert und misst die in Rx eintretende Ladung, und die gemessene Ladung stellt die „gegenseitige Kapazität“ dar, die Tx und Rx verbindet.

      Die heutzutage in tragbaren Geräten weit verbreiteten projiziert-kapazitiven Touchscreens sind sehr anfällig für elektromagnetische Störungen. Störspannungen aus internen oder externen Quellen werden über Kapazitäten an das Touchscreen-Gerät gekoppelt. Diese Störspannungen verursachen Ladungsbewegungen innerhalb des Touchscreens, was die Messung der Ladungsbewegung verfälschen kann, wenn ein Finger den Bildschirm berührt. Daher hängt die effektive Gestaltung und Optimierung des Touchscreen-Systems davon ab, den Interferenzkopplungspfad zu verstehen und ihn so weit wie möglich zu minimieren oder zu kompensieren.

      Darüber hinaus kann beim Entwurf des Touchscreen-Schaltungsprinzips die Erdung des FPC-Kabels erhöht oder das Touchscreen-Kabel mit einer doppelseitigen schwarzen elektromagnetischen Folie abgedeckt werden, wodurch auch das Problem der elektromagnetischen Interferenz des Touchscreens verringert werden kann praktische Anwendungen. Shenzhen Hongjia Technology entwickelt und produziert seit 12 Jahren professionell 1,14-Zoll- bis 10,1-Zoll-Displays und unterstützt Touchscreens. Das Forschungs- und Entwicklungsteam besteht aus mehr als 20 Mitarbeitern, die mit der Lösung gängiger Probleme in der Branche vertraut sind und die Probleme für die Kunden reduzieren können.

      Der Interferenzkopplungspfad beinhaltet parasitäre Effekte, wie z. B. die Kapazität der Transformatorwicklung und die Kapazität der Fingervorrichtung. Durch die richtige Modellierung dieser Effekte können die Quelle und das Ausmaß der Interferenz vollständig verstanden werden.

      Bei vielen tragbaren Geräten stellen Akkuladegeräte die Hauptstörungsquelle für den Touchscreen dar. Wenn der Finger des Bedieners den Touchscreen berührt, ermöglicht die erzeugte Kapazität das Ausschalten des Interferenzkopplungsschaltkreises des Ladegeräts. Die Qualität der internen Abschirmung des Ladegeräts und die ordnungsgemäße Erdung des Ladegeräts sind Schlüsselfaktoren für die Interferenzkopplung des Ladegeräts.