Simulation Kev Ntsuam Xyuas Ntawm Capacitive Touch Screen

Kov npo thev naus laus zis yog siv hauv xov tooj ntawm tes, nyeem e-phau ntawv, khoos phis tawj, thiab txawm tias cov khoom siv hluav taws xob xws li watches. Qee daim ntawv ntawm capacitive sensing yog siv nyob rau hauv ntau qhov screen kov. Cia's saib yuav ua li cas siv AC / DC module ntawm COMSOL Multiphysics los tshuaj xyuas hom capacitive sensor.

Taw qhia rau Capacitive Sensing

Rau capacitive sensors xws li cov siv nyob rau hauv kov npo li, lawv muaj ib tug loj tus naj npawb ntawm conductive electrodes embedded nyob rau hauv pob tshab dielectric cov ntaub ntawv (xws li iav los yog txawm sapphire cov ntxaij vab tshaus). Cov electrodes lawv tus kheej yog nyias nyias, ua los ntawm yuav luag tag nrho cov khoom pob tshab, thiab pom tsis tau ntawm qhov muag liab qab.

Cia' s pib nrog cov qauv yooj yim, uas suav nrog ob lub electrode arrays sib tshuam ntawm lub kaum sab xis 90 °, raws li pom hauv daim duab hauv qab no.

Thov nco ntsoov tias lub vijtsam kov tiag tiag yog qhov nyuaj dua li qhov peb tau pom ntawm no, tab sis qhov kev txawj ntse simulation yog qhov zoo ib yam.

Simplified schematic daim duab ntawm cov khoom tseem ceeb nyob rau hauv lub capacitive touch screen sensor (tsis mus scale)

Thaum muaj qhov sib txawv ntawm qhov sib txawv ntawm ob lossis ntau dua electrodes, ib qho hluav taws xob electrostatic yog tsim. Txawm hais tias electrostatic teb yog qhov muaj zog tshaj plaws ntawm cov electrodes thiab thaj chaw nyob ib puag ncig cov electrodes, nws tseem txuas ntxiv mus rau sab nraud. Thaum ib qho khoom siv hluav taws xob (xws li tus ntiv tes) los ze rau thaj chaw no, cov hluav taws xob hluav taws xob yuav hloov pauv, kom pom qhov kev hloov pauv hauv kev sib xyaw ua ke ntawm ob lub tshuab hluav taws xob tuaj yeem tshawb pom. Nws yog los ntawm qhov sib txawv capacitance uas peb paub txog txoj haujlwm ntawm tus ntiv tes uas yog kov lub vijtsam.

Thaum muaj peev xwm sib txawv ntawm qee qhov ntawm cov electrodes, lwm cov electrodes tuaj yeem raug hluav taws xob rwb thaiv tsev ntawm tus kheej, lossis hluav taws xob txuas tag nrho, tab sis tseem nyob hauv lub xeev hluav taws xob. Yog li ntawd, lawv tuaj yeem muaj qhov tsis tu ncua tab sis tsis paub muaj peev xwm.

Qhov tseeb simulation ntawm cov electrodes, nyob ib ncig ntawm lub plhaub hlau, thiab lwm yam khoom siv dielectric yog tus yuam sij rau kev xam cov kev hloov pauv. Cia's saib seb yuav siv qhov kev ua haujlwm ntawm AC / DC module li cas kom ua tiav qhov no.

Simulate lub capacitive sensor hauv lub moos

Rau xws li ib tug kuj me me ntaus ntawv, peb yuav simulate tag nrho cov qauv; qhov loj ntawm lub sensor tsuas yog 20 * 30 hli, thiab qhov kev ncua deb ntawm ob lub electrodes yog 1 hli. Rau cov ntxaij vab tshaus loj dua, nws tsim nyog xav txog tsuas yog thaj tsam me me ntawm tag nrho lub vijtsam.

Capacitive sensor embedded nyob rau hauv lub iav dial (pob tshab). Lub pluaj thiab rooj plaub yog rau kev pom pom nkaus xwb.

Raws li pom nyob rau hauv daim duab hauv qab no, lub simulation sau yog ib cheeb tsam cylindrical. Qhov chaw no muaj lub iav npo, ntiv tes, thiab huab cua nyob ib ncig ntawm lub moos. Peb muaj laj thawj ntseeg tias qhov kev cuam tshuam ntawm qhov loj ntawm cov huab cua nyob ib puag ncig yuav txo qis sai sai thaum qhov loj tuaj.

Ciam teb tej yam kev mob siv

Ntawm no, tus ciam teb ntawm huab cua domain yog teem rau xoom-them nqi rau simulate ciam teb raws li qhov chaw dawb. Tsis tas li ntawd, ob qho tib si electrodes yog teem raws li hauv av ciam teb, thiab qhov hluav taws xob teb yog tsau ntawm xoom. Ob ntawm cov ntsug electrodes yog teem raws li nyob rau hauv ciam teb tej yam kev mob, thiab qhov voltage yog ib tug tas li tus nqi. Terminal ciam teb tej yam kev mob yuav cia li xam lub capacitance. Tag nrho lwm cov ciam teb yog simulated los ntawm ntab muaj peev xwm ciam teb tej yam kev mob.

Ua kom pom cov qauv finite element. Tus ntiv tes (grey), hluav taws xob tiv thaiv (txiv kab ntxwv), thiab tag nrho cov tsis txaus siab electrodes (liab thiab ntsuab) yog simulated los ntawm qhov muaj peev xwm ciam teb. Muaj peev xwm sib txawv yog siv rau ob lub electrodes (dawb thiab dub). Ib feem ntawm lub dial (cyan) yog muab zais. Tag nrho lwm qhov chaw siv hluav taws xob rwb thaiv tsev ciam teb (xiav). Cov huab cua thiab lub dial yog ntim meshed. Rau lub hom phiaj ntawm clarity, tsuas yog ib feem ntawm qhov chaw ntawm daim phiaj yog qhia.

Qhov chaw muaj peev xwm nyob ciam teb yog siv los sawv cev rau cov txheej txheem ntawm qhov chaw uas tus nqi tuaj yeem faib tawm dawb. Lub hom phiaj ntawm qhov chaw yog simulate ciam teb ntawm ib yam khoom nrog ib tug tas li tab sis tsis paub lub peev xwm. Qhov no yog qhov tshwm sim los ntawm kev siv sab nraud electrostatic teb.

Hom kab mob uas muaj peev xwm nyob rau thaj tsam no yog siv rau ntau qhov chaw, xws li hauv qab ntawm lub moos, uas sawv cev rau cov hluav taws xob tiv thaiv hauv qab rooj plaub. Cov electrodes uas tsis zoo siab tam sim no yog ib feem ntawm ib qho kev muaj peev xwm ciam teb (piv txwv tias tag nrho cov electrodes yog hluav taws xob txuas ua ke). Nco ntsoov tias qhov kev xaiv pawg muaj peev xwm ntab tuaj yeem siv los tso cai rau txhua tus ciam teb ntawm lub cev kom ntab mus rau qhov sib txawv tsis tu ncua. Nws tseem tuaj yeem ua ke cov electrodes ntawm ib qho kev sib xyaw ua ke rau hauv tib pab pawg kom cov khoom siv hluav taws xob sib txuas ua ke.

Tus ntiv tes ciam teb (thaum suav nrog hauv tus qauv) kuj tseem siv qhov chaw muaj peev xwm ciam teb. Nws yog assumed tias tib neeg lub cev yog ib tug kuj zoo conductor piv rau huab cua thiab dielectric txheej.

Cov ntaub ntawv siv

Tsuas yog ob yam khoom sib txawv yog siv ntawm no. Preset huab cua cov ntaub ntawv yog siv nyob rau hauv feem ntau domains, thiab lub dielectric tas li yog teem rau 1. Lub screen siv preset quartz iav khoom los muab nws ib tug siab dua dielectric tas li.

Txawm hais tias lub vijtsam nws tus kheej yog cov qauv sandwich tsim los ntawm cov khoom sib txawv, peb tuaj yeem xav tias txhua txheej muaj cov khoom siv tib yam. Yog li ntawd, tsis tas yuav tsum ua qauv qhia meej txog txhua qhov ciam teb ntawm lawv; tag nrho cov khaubncaws sab nraud povtseg raug kho raws li ib leeg.

Pom cov xim ntawm lub logarithm ntawm cov nqi hluav taws xob. Txij li thaum tus ntiv tes pom tias muaj peev xwm ntab, nws cov hluav taws xob sab hauv tuaj yeem tsis quav ntsej.

Kev daws teeb meem tau txais los ntawm kev hloov kho mesh kho kom zoo

Txhawm rau kom tau txais cov txiaj ntsig raug, nws yog qhov yuav tsum muaj cov kab sib txuas ua kom zoo finite txaus los txheeb xyuas qhov sib txawv ntawm qhov ntsuas hluav taws xob. Txawm hais tias peb tsis' tsis paub qhov twg qhov kev hloov pauv loj tshaj plaws hauv qhov hluav taws xob yuav tshwm sim ua ntej kev suav, peb tuaj yeem cia cov software txiav txim siab ntawm nws tus kheej qhov twg cov kab hluav taws xob me me xav tau los ntawm kev hloov kho mesh.

Peb siv adaptive mesh refinement ob peb zaug, thiab cov txiaj ntsig tau qhia hauv cov lus hauv qab no. Cov txiaj ntsig no tau txais ntawm lub khoos phis tawj teeb tsa nrog 3.7 GHz yim-core Xeon processor thiab 64 GB ntawm lub cim xeeb:

Nws tuaj yeem raug txiav txim siab los ntawm cov lus saum toj no uas peb tuaj yeem pib nrog lub mesh ntxhib heev thiab tom qab ntawd siv qhov hloov kho mesh kom tau txais tus nqi raug ntau dua. Txawm li cas los xij, ua li ntawd yuav ua rau kev siv lub cim xeeb nce ntxiv thiab ncua sij hawm daws teeb meem. Qhov sib txawv ntawm qhov feem pua ​​capacitance yog rau qhov zoo tshaj plaws mesh.

Xam cov capacitance matrix

Txog tam sim no, peb tsuas yog tsom mus rau kev suav ntawm lub peev xwm ntawm ob lub electrodes hauv array. Qhov tseeb, peb cia siab tias yuav muaj peev xwm suav cov capacitance ntawm tag nrho cov electrodes hauv capacitance array, uas yog, capacitance matrix. Lub symmetrical square matrix txhais cov kev sib raug zoo ntawm qhov hluav taws xob thiab nqi siv rau tag nrho cov electrodes hauv lub cev. Rau ib qho system uas muaj n electrodes thiab hauv av, lub matrix yog:

Cov kab pheeb ces kaum thiab cov kab pheeb ces kaum no tau txiav txim siab los ntawm software. Ib feem ntawm cov ntsiab lus no yuav piav qhia ntau ntxiv hauv cov ntawv blog tom ntej.

Cov ntsiab lus

Peb kawm ib qho piv txwv ntawm kev siv electrostatic simulation muaj nuj nqi ntawm AC / DC module los daws cov capacitive touch screen ntaus ntawv. Txawm hais tias lub geometry yog yooj yim rau kev nthuav qhia lub hom phiaj, cov tswv yim piav qhia kuj tuaj yeem siv rau ntau cov qauv.

Thaum daws qhov qauv ntawm cov qauv finite, nws yog ib qho tseem ceeb heev uas yuav tsum tau kawm txog kev sib koom ua ke ntawm qhov xav tau lub cev kom muaj nuj nqis (qhov no, nws feem ntau yog cov ntaub ntawv ntawm cov peev txheej txheeb ze rau kev kho mesh). Lub adaptive mesh refinement muaj nuj nqi zoo heev txhim kho lub automation ntawm tus qauv pov thawj kauj ruam.

Thaum daws cov qauv loj, koj tuaj yeem siv cov kev faib tawm thaum uas tig mus rau lub cim xeeb daws kom tau txais lub sijhawm daws sai dua. Tau kawg, kev ua haujlwm ntawm COMSOL Multiphysics thiab nws cov AC / DC module tsis txwv rau cov lus qhia hauv kab lus, koj tuaj yeem siv nws kom ua tiav ntau txoj haujlwm. Yog koj xav paub ntxiv, thov hu rau peb.

Rov luam tawm nrog kev tso cai los ntawm http://cn.comsol.com/blogs/, tus sau thawj Walter Frei.