如何解决大型电容式触摸屏的输入问题？被动式触控笔带来自然控制经验

作者：赛普拉斯半导体公司Todd Severson移动设备制造商自然希望为消费者提供方便的用户界面，就像易于使用的笔和纸一样容易，而且还具有高度的计算机灵活性，这种先进的功能可以帮助制造商实现产品差异化。

小巧的无源手写笔具有消除手掌误操作的功能，使制造商能够提供低成本的解决方案，以支持各种新的应用程序功能，例如手写，编辑，签名捕获和精确导航。

但是，上述功能的实现也面临一些挑战。

被动式触控笔的开发人员必须满足较大触摸屏上电容式感应技术的一系列性能要求。

具体地，有必要使用先进的算法和感测方法来检测由手写笔发出的小信号，同时消除由用户的手掌引起的大的无用信号。

此外，该设备必须能够在触控笔和多点触摸输入之间动态地来回切换，同时保持一定的速度，准确性和响应性，以确保理想的用户体验。

随着电容式触摸屏尺寸的增加，类似于纸和笔的书写设备的使用变得更加直观和方便。

制造商支持手写笔功能的最常见方法是使用主动式手写笔或被动式手写笔。

有源触控笔使用电子组件，需要电源，并将信号传输到主机设备。

主动式手写笔可以支持高级功能，例如在显示屏上悬停，压力感应，按钮支持和擦除。

被动式触控笔使用导电材料，相当于用户身体的延伸。

用户手的电容耦合支持无源触控笔在触摸屏幕时发送信号。

触控笔和主机平台之间没有主动通信，因此如何区分手指和被动触控笔是一个难题。

在许多情况下，如果主动式触控笔和被动式触控笔都可以达到相同的特性，则无需为系统增加额外的成本。

主动式手写笔的其他组件和电源要求使其难以销售，而被动式手写笔的不良性能和/或笨重的笔头会带来不自然的手写体验。

因此，如果被动笔的笔尖为1到2 mm，则手写时用户的手掌可以放在屏幕上，同时保持足够的速度和准确性，并确保接触点只是“墨水” ; “墨水”。

在“，”处，可以改善无源触笔的用户体验。

为了创建可以同时支持手指和被动式触控笔操作的可行实现，必须考虑各种不同的用例。

例如，开发人员应考虑系统在检测手指和手写笔输入之间切换的速度。

类似地，他们必须定义当触控笔在手指/手掌之前，之后或同时触摸屏幕时，系统如何做出反应。

其他重要因素包括配置手写笔离手有多近，以便不再检测到手写笔信号。

图1显示了手写笔用例下的状态机流程示例。

图1状态机在被动式触控笔用例中的使用示例the触控笔的悖论被动式触控笔检测对于触摸控制工程师来说是一个复杂的问题。

问题的根源在于“触笔悖论”。

所谓的“手写笔悖论”指的是“手写笔悖论”。

表示无源触控笔的信号比普通手指触摸输入的信号小得多，而用户认为触控笔的尖端非常细，以至于它应该比手指更精确。

精度和线性度直接与系统的信噪比成正比。

由于本底噪声不会随输入变化，因此信号降低将对信噪比产生更大的影响。

电容式触摸屏的信号电平基本上取决于触摸输入的覆盖范围。

这意味着2mm无源触控笔的信号强度比典型的10mm手指触摸的信号强度小25倍。

信号强度的这种差距给触摸工程师带来了许多问题。

即使存在较大的触摸信号，固件也必须能够检测到较小的手写笔信号，这通常需要不同的传感器扫描模式，并且会影响抗噪性和刷新率。

此外，无源触控笔最适合与较大的触摸板配合使用，但是较大的触摸板刷新率较低或需要较大的间距传感器，这两者都会影响触摸屏的性能。