Cách sử dụng màn hình cảm ứng điện dung không cần bàn tay con người


25

Tôi là một lập trình viên và tôi thường đi chơi trên stack stack, nhưng tôi có một câu hỏi về điện.

Tôi đang cố gắng tương tác với một ứng dụng trên điện thoại của mình bằng cách gián tiếp chạm vào màn hình. Màn hình cảm ứng hiện đại, vì tôi chắc rằng mọi người ở đây đều biết là điện dung chứ không phải điện trở, vì vậy điều đó có nghĩa là tôi sẽ có thể tương tác với nó miễn là tôi có thể mang một dòng điện nhỏ đến màn hình nơi tôi muốn chạm vào.

Tôi đang thử nghiệm sử dụng một số dây loa và một vài dây khác mà tôi đã đặt quanh nhà để xem tôi có thể đi được bao xa và vẫn truyền đủ dòng qua dây để đăng ký một cú chạm trên màn hình, dựa trên khoảng cách của tôi và kích thước và chất lượng của dây.

Điều tôi đang tìm thấy là việc chạm dây vào màn hình dường như đăng ký một lần chạm ngay cả khi tôi không chạm vào dây. Vì vậy, đã có một dòng điện bên trong? Đây có phải là loại dây tôi đang sử dụng? Tôi có ấn tượng rằng một dây dẫn không có dòng điện và chỉ truyền điện khi có nguồn bên ngoài.

Có bất cứ điều gì tôi có thể làm để sạc dây, hoặc chặn nó bằng cách nào đó?


Cảm ơn tất cả mọi người đã cho tôi biết chính xác màn hình cảm ứng điện dung hoạt động như thế nào. Tôi đã có nó sai trong đầu của tôi.

Vấn đề mà tôi đang cố gắng giải quyết là tôi muốn tương tác với điện thoại của mình thông qua màn hình cảm ứng từ xa. Có tài liệu nào tôi có thể sử dụng để gắn vào màn hình điện thoại của mình về cơ bản sẽ mở rộng màn hình cảm ứng đến nơi tôi đang ở không? Tôi sẽ chỉ cách một vài bước chân và nó không cần phải cầu kỳ, về cơ bản chỉ cần phát hiện một sự kiện chạm.

Tôi nhận ra đây có thể là một câu hỏi lạ, vì vậy nếu tôi không nhận được câu trả lời nào cho câu hỏi này, tôi vẫn sẽ chọn một câu trả lời dưới đây, tôi đã học được rất nhiều từ câu hỏi này rồi.


Cá nhân tôi thích tài liệu này để hiểu thêm một chút về công nghệ cảm ứng điện dung: ti.com/lit/an/slaa363a/slaa363a.pdf
jippie

Cảm ơn. Điều đó giúp ích rất nhiều. Nếu tôi hiểu chính xác, thiết bị có một điện trường xung quanh các miếng cảm biến khác nhau và nó phát hiện nhiễu. Sự giao thoa xuất hiện khi một vật thể di chuyển vào trường và chịu một phần điện tích vì tính dẫn điện của nó. Thiết bị nhận ra một lượng điện thấp hơn để nó biết thứ gì đó đang chạm vào nó. Là loại chính xác?
Jeff Ryan

Không, không thực sự, nó giống như cách một Theremin hoạt động. Có thể xem youtube.com/watch?v=JVRuDY4X88M&sns=em
Người chơi Grady

Cảm ơn mọi người đã giúp đỡ. Mỗi câu trả lời là siêu hữu ích cho tôi. Tôi đã quay lại với Olin nhiều nhất, vì vậy tôi chọn câu trả lời của anh ấy, nhưng cũng cảm ơn mọi người khác.
Jeff Ryan

Tương tác với máy móc máy tính từ xa được giải quyết bằng cách xử lý hình ảnh của video thời gian thực để đọc vị trí của cơ thể và tay chân của con người. Bạn có thể điều khiển vị trí của một con trỏ trên màn hình bằng cử chỉ và tạo các sự kiện như nhấp chuột. Xem Kinect của Microsoft chẳng hạn.
Kaz

Câu trả lời:


8

vì vậy điều đó có nghĩa là tôi sẽ có thể tương tác với nó miễn là tôi có thể mang một dòng điện nhỏ đến màn hình nơi tôi muốn chạm vào.

Không. Bạn không "mang" hiện tại cho thiết bị. Các thiết bị này đo điện dung, không phải hiện tại hoặc điện áp. Điện dung bổ sung thông qua cơ thể bạn trở lại môi trường xung quanh hoặc mạch được phát hiện bằng cách xem cách miếng đệm điện dung phản ứng với một số tín hiệu được chọn cụ thể.


À, được rồi Sự thiếu hiểu biết của tôi về những vấn đề này được thể hiện rõ ràng. Vì vậy, thay vì dòng điện đi vào thiết bị, bạn dường như đề nghị rằng thiết bị phát hiện khi có thứ gì đó chạm vào nó có thể nhận được dòng điện. Tôi không biết liệu tôi có sử dụng thuật ngữ một cách chính xác hay không, nhưng ý tưởng là hướng chảy từ thiết bị đến tôi chứ không phải theo cách khác. Đúng không?
Jeff Ryan

2
@Jeff: Vâng, sắp xếp. Hướng hợp lý là thiết bị đang tích cực tìm kiếm sự hiện diện của một cái gì đó. Một cái gì đó hoàn toàn thụ động.
Olin Lathrop

Có lẽ nó sẽ có ý nghĩa hơn nếu op thấy mạch tương tự hoạt động như một máy dò gần?
Người chơi Grady

Được. Tôi đang cố gắng để hiểu điều này. Nếu tôi đặt một xu trên màn hình cảm ứng của mình và di chuyển nó bằng bút nhựa, không có gì xảy ra. Nhưng khi tôi chạm ngón tay đó và di chuyển xung quanh, màn hình sẽ phản ứng. Điều đó có nghĩa là bằng cách nào đó một xu không dẫn điện cho đến khi tôi chạm vào nó?
Jeff Ryan

2
@Jeff: Không, nó có nghĩa là đồng xu tự nó không có đủ điện dung cho nơi khác cho đến khi bạn chạm vào nó. Nó rất nhiều dẫn điện, nhưng điều đó không quan trọng lắm vì chúng ta không cảm nhận được tính dẫn điện. Cơ thể của bạn ít dẫn điện hơn xu, nhưng lớn hơn nhiều và do đó nhiều khả năng có một số mức độ khớp nối điện dung tối thiểu trở lại tham chiếu mặt đất của mạch. Đây là khớp nối điện dung trở lại mặt đất mà mạch đang tìm kiếm.
Olin Lathrop

26

Tôi thường chống lại sự tương tự, nhưng vì bạn là một người chỉ có phần mềm và vì mọi người khác khăng khăng nói với bạn về điện dung, nên tôi sẽ đi tìm câu chuyện.

Hãy tưởng tượng bạn đang bắn những quả bóng sơn vào tường. Bất cứ nơi nào bạn chạm vào tường, có một vệt sơn. Ngoại trừ có một nơi bạn bắn vào, và khi sơn chạm vào nó, nó sẽ tạo ra một dấu ấn nhỏ nhưng nếu không thì sơn chỉ biến mất. Khi bạn điều tra, bạn thấy ai đó đã gắn một thiết bị hút vào phía bên kia của bức tường, và vì tấm tường là giấy, nó có thể vẽ sơn ngay qua nó.

Cơ chế trong điện thoại đang làm một điều tương tự. Nó lái một loạt các điện tử vào mặt sau của kính. Thông thường điều này sau đó có thể được quan sát là sự tăng điện áp. Nhưng tại vị trí ngón tay của bạn chạm vào, điện tích được ngón tay của bạn hấp thụ và điện áp tại vị trí đó sẽ giảm đáng kể. Cách thức hoạt động của kính thông qua thực tế là các chi phí thu hút và đẩy nhau, nhưng bạn không đến đây để học điện tử, vì vậy chúng tôi sẽ rất vui với lời giải thích này.

Có lẽ bạn có thể thấy rằng một đồng xu được đặt trên màn hình không rút ra đủ điện tích để được đăng ký bởi các mạch cảm ứng, nhưng nếu đồng xu đó được kết nối với một thứ gì đó lớn hơn, như chính bạn, thì giờ đây đã rút ra đủ điện tích. Điều này khá giống với hoạt động của tĩnh điện, hơn là các mạch cổ điển liên quan đến pin, dây điện, điện trở và bóng đèn.

[Chỉnh sửa, để giải quyết, "Tôi có thể làm gì ..."] phác thảo của một điện thoại với một dây cảm giác chuyển đổi kèm theo

Tôi không biết liệu một cái gì đó như thế này có thể được thực hiện để hoạt động hay không, nhưng mục tiêu là có thể mô phỏng một cú chạm bằng cách ghép dây qua màn hình trở lại hệ thống mặt đất của điện thoại. Việc nối đất (được thực hiện bằng cách đặt điện thoại lên một tấm kim loại hoặc tấm) cũng có điện dung và tương đương với việc cầm điện thoại trên tay. Ý tưởng là công tắc bóng bán dẫn có thể ngắt kết nối dây dẫn ngắn trên màn hình và sẽ không có đủ khớp nối điện dung trở lại mạch điều khiển (máy tính mà bạn sẽ cố gắng tạo ra các sự kiện chạm từ) để ngắt nó khi nó đáng lẽ phải nghỉ Bật bóng bán dẫn sẽ kết nối dây dẫn với tấm tiếp đất và sau đó sẽ tạo ra một sự kiện cảm ứng trong điện thoại.

[Chỉnh sửa: Một cộng sự cho biết điện dung đi lạc của FET vẫn còn quá nhiều để cho phép nó hoạt động. Mặc dù vậy, không tốn bất cứ thứ gì để thử.]

[Chỉnh sửa: Phần này của câu trả lời là để đáp lại nhận xét được tìm thấy bên dưới]

Đó không phải là về đại chúng; Đó là về diện tích bề mặt. Một tờ giấy bạc có thể chứa nhiều điện tích hơn một xu, mặc dù nó nặng hơn. Đối với một đoạn dây, đó là về chiều dài. Điều quan trọng không kém là liệu dây đó có được gắn vào bất cứ thứ gì không. Nếu bạn đang cầm nó trong tay, thì dây cộng với cơ thể bạn đang ở trong phương trình. Cơ thể của bạn tốt như một miếng kim loại, trong thí nghiệm này. Và bất kỳ kim loại nào, có thể là đồng, niken, nhôm hoặc thép sẽ hoạt động. Yêu cầu duy nhất là nó dẫn điện.

Tình cờ, tôi vừa thử một vài vật kim loại trên điện thoại và tôi ngạc nhiên khi bạn nhận được rất nhiều phản hồi từ dây. Một xu không làm gì trừ khi tôi chạm vào nó bằng ngón tay. Nếu tôi cầm một phần tư trong tay và chạm vào cạnh màn hình, tôi chẳng nhận được gì. Hai cũng không làm điều đó. Ba, xếp chồng sang một bên cung cấp đủ liên lạc để ảnh hưởng đến màn hình. Tiếp theo, tôi đã thử một cái kẹp giấy, cầm trên tay. Nó sẽ không phản hồi nếu đầu tròn được chạm vào màn hình. Tôi phải giữ nó trên con đường dài và chạm vào một bên để có phản ứng. Một thanh kim loại đứng ở đầu không ảnh hưởng đến màn hình, nhưng chạm vào đầu đối diện bằng ngón tay của tôi khiến nó phản ứng.

[Chỉnh sửa: @toolbear hỏi về "mặt đất"]

Điện áp là sự khác biệt giữa hai tiềm năng. Thứ đang đo điện áp trên màn hình (và cuối cùng là tìm kiếm hiệu ứng của ngón tay của bạn) có một kết nối với màn hình đó, và kết nối khác với một tham chiếu gần như chắc chắn sẽ là mặt đất bên trong điện thoại. "Mặt đất" này là một kết nối phổ biến trong toàn bộ điện thoại và có lẽ với các bộ phận kim loại của nó. Ý tưởng là khi bạn cầm điện thoại trên tay, có sự ghép điện dung giữa tay bạn và mặt đất bên trong điện thoại. Đối với các phỏng đoán khác nhau trên mặt đất, chúng có thể hoạt động vì cuối cùng mọi thứ sẽ kết hợp với điện thoại ở một mức độ nào đó. Và đối với "một vật thể không có điện dung, có diện tích bề mặt đủ", đó chính xác là những gì được hiển thị trong hình minh họa dưới dạng một tấm bên dưới điện thoại.

Bộ sạc hoặc kết nối USB có thể cung cấp kết nối mặt đất vào điện thoại, nhưng điều đó không được đảm bảo. Mở điện thoại để nhận được nó sẽ hoạt động, nhưng điều đó sẽ hạn chế tính thực tế khi nói đến bất kỳ ứng dụng người dùng cuối nào.


Chào. Bạn trả lời là rất hữu ích. Nếu bạn cảm thấy muốn tiếp tục giải thích hiện tượng này, bạn có thể giải thích tại sao một đồng xu cần một mặt đất lớn hơn để có thể rút ra đủ điện tích để đăng ký một cú nhấp chuột, nhưng dây loa mỏng tự rút ra đủ điện tích? Tôi sẽ tưởng tượng tổng khối lượng của dây là như nhau. Vì các đồng xu hầu hết được làm bằng niken, tôi không nên sử dụng dây niken để gắn vào mặt điện thoại và chạm bằng tay từ xa và về cơ bản có tác dụng tương tự như chạm vào đồng xu trên màn hình?
Jeff Ryan

Đây là một câu trả lời tuyệt vời.
j03m

Sự tương tự này đã giúp thu hẹp khoảng cách trong sự hiểu biết của giáo dân tôi.
cụ

Bạn có thể nói rõ hơn về "hệ thống mặt đất" của mạch không? Bạn đề nghị nối đất vào một tấm dưới thiết bị, nhưng người ta có thể tiếp đất "mặt đất" mà tôi hiểu là mặt đất dưới chân tôi. Ngoài ra, là mặt đất cần thiết hay nó chỉ giúp đỡ? Một vật thể không có nền tảng, điện dung với diện tích bề mặt đủ cũng hoạt động?
cụ

Rất thú vị. Giả sử tôi gắn một tụ điện 10FFF vào đồng xu để tăng công suất và tôi nối đất cả hai mặt thông qua bóng bán dẫn, điều đó có hoạt động tốt hơn không? Ngoài ra, tôi có thể đặt đồng xu lên màn hình cảm ứng, thêm một rơle giữa đồng xu và tụ điện và sau đó kích hoạt công suất thông qua rơle không? Tôi đoán đã đến lúc cho một số thử nghiệm :-)
Thomas Weller

4

Về cơ bản, chúng không quan tâm đến dòng điện, ít nhất là từ cơ thể thực tế của bạn, đó là lý do tại sao nó hoạt động thông qua một chất cách điện bằng nhựa hoặc thủy tinh. Nó đo điện dung trên một số cảm biến, thường bằng cách sạc chúng với dòng điện và thời gian không đổi, sau đó đo điện áp kết quả.

Nó đăng ký thay đổi điện dung vì cơ thể bạn hoạt động như một nửa tụ điện, hoặc đơn giản hơn bằng cách thêm điện dung ... Bởi vì nó có thể hoạt động khi tiếp xúc trực tiếp, tức là không phải là tụ điện lý tưởng ...

Trong một thiết lập thông thường, nó chỉ cần thêm một vài pF.


Trên thực tế một vài nF sẽ là điện dung rất lớn . Những điều này thường đo một vài pF, đôi khi 100 fF. Bạn đang tắt ít nhất ba bậc độ lớn.
Olin Lathrop

@Olin Lathrop, Có lẽ tôi là ... Tôi sẽ phải quay lại tài liệu ctmu từ microchip, đó là nơi tôi nghĩ rằng tôi đã lấy được số liệu của mình.
Người chơi Grady

Vâng, ví dụ tôi tìm thấy đã cho điện dung 7pF, tôi đã tắt.
Người chơi Grady

3

Trên thực tế, màn hình cảm ứng điện dung không cần phải chạm vào một cơ thể có thể tạo ra dòng điện, thay vào đó, chúng cảm nhận được khi tiếp xúc với bất kỳ dây dẫn nào (xem bài viết trên wikipedia về cảm biến điện dung ). Vì dây là một dây dẫn nguyên mẫu, bạn không cần phải chạm vào nó để sử dụng nó như một bút stylus tạm thời.


3

Tôi nhận ra rằng tôi đã muộn, nhưng có lẽ câu trả lời này có thể hữu ích cho những người xem trong tương lai. Điều này cũng sẽ lạc đề vì nó liên quan đến Stack-Overflow hoặc Super User nhiều hơn và ít liên quan đến EE hơn. Có vẻ như bạn quan tâm chủ yếu đến việc có giao diện với màn hình cảm ứng và bạn không dành riêng cho phương pháp hiện tại của mình.

Tôi cũng sẽ giả sử bạn có và thiết bị Android.

Thuận tiện cho bạn (thấy rằng bạn là một lập trình viên), một giao diện tốt hơn đáng kể là sử dụng Android Debug Bridge để mô phỏng các lần nhấn màn hình cảm ứng, vuốt, nhấn và nhấn phím home.

Về cơ bản, mục tiêu chính của bạn là để ADB hoạt động. Có rất nhiều tài nguyên trực tuyến vì vậy tôi sẽ không giải thích nó ở đây. Bạn sẽ cần tải xuống SDK Android để có được nó.

Sau này, sử dụng dấu nhắc lệnh để gửi lệnh ADB đến thiết bị của bạn.

Các lệnh như:

adb shell input tap x y

Với 'x' và 'y', vị trí pixel sẽ nhấn màn hình.


1
Đây là một ý tưởng thực sự thú vị .. Bạn nói đúng, nó lạc đề, nhưng không cung cấp cách nào để đạt được mục tiêu cuối cùng của tôi ... Vô tình, tôi đã kết thúc việc sử dụng tai nghe có nút điều chỉnh âm lượng, và sau đó làm cho ứng dụng của tôi phản ứng với âm lượng tăng / giảm âm lượng / phát / tạm dừng các sự kiện chính .. Đã cho tôi một vài bước khoảng cách giữa tôi và thiết bị và đưa ra nhiều lựa chọn hơn cho tôi chỉ bằng một cú nhấp chuột ...
Jeff Ryan

input tapdường như không có sẵn với ADB trên Android Studio 6.
Thomas Weller
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.