Сенсор тач. Емкостные сенсоры касания: принцип работы, типы и применение

Заключение

Емкостные сенсорные интерфейсы стали неотъемлемой частью современных электронных устройств. Они позволяют создавать интуитивно понятные элементы управления без механических деталей. Хотя реализация надежного емкостного интерфейса требует решения ряда технических проблем, доступность специализированных микросхем и готовых библиотек значительно упрощает разработку устройств с сенсорным управлением.

Не работает Touch ID на iPhone

Если вы столкнулись с неполадкой, из-за которой не работает Touch ID на iPhone, это может привести к серьезным последствиям, вплоть до того, что смартфон перестанет включаться. Ведь функция Touch ID отвечает за возможность разблокировать устройство с помощью сканирования отпечатка пальца. Она призвана защитить Айфон от несанкционированного доступа, но в результате поломки смартфон может перестать реагировать на касания вашего пальца или распознавать отпечаток.

Чтобы устранить неполадку, вы можете самостоятельно ввести пароль и перенастроить сканер Touch ID на iPhone. Если это не помогает, скорее всего, вашему смартфону потребуется профессиональный ремонт.

Какие неполадки могут возникать в сканере Айфона

Впервые сканер отпечатков Touch ID начали встраивать еще в Айфон 5S. С тех пор технология, позволяющая разблокировать устройство с помощью отпечатка пальца, была значительно усовершенствована. Однако, некорректная работа сканера отпечатков Тач Айди до сих пор может проявляться сразу несколькими «симптомами»:

• сканер отпечатков не распознает ваш палец
• слетели настройки сенсора отпечатка
• Touch ID не работает вовсе
• невозможно пользоваться приложениями, поддерживающими функцию Тач Айди

Причины некорректной работы сенсора распознавания отпечатка iPhone могут быть разнообразными – от прикосновений к датчику мокрыми руками до поломок шлейфа кнопки, иных механических повреждений и системных сбоев в Айфоне.

Каковы основные причины возникновения подобных неполадок

Если вы купили новый оригинальный iPhone, но при этом кнопка Touch ID не работает, причин тому может быть несколько. Чаще всего владельцы смартфонов сталкиваются со следующими проблемами:

• сбой распознавания отпечатка из-за нажатия кнопки мокрыми пальцами
• появление порезов, ссадин и иных отметин, влияющих на отпечаток пальца
• сбой настроек системы Touch ID
• выход из строя кнопки шлейфа iPhone
• иные механические повреждения смартфона, из-за которых не получается ввести пароль
• системный сбой iPhone

Все это может приводить к тому, что кнопка распознавания отпечатка не работает, телефон невозможно разблокировать, он перестал включаться и т.д.

Кроме того, если Touch ID не функционирует на только что купленном Айфоне 5S или смартфоне иной модели, это может сигнализировать о том, что вам продали восстановленный гаджет по сниженной цене. Пользоваться таким устройством, безусловно, можно, вот только без профессионального ремонта сенсора отпечатка восстановить функцию Touch ID не удастся.

С какими неисправностями можно справиться самостоятельно

Если вы столкнулись с тем, что система распознавания отпечатка Touch ID перестала включаться, невозможно разблокировать устройство и т.д., решение проблемы можно попытаться найти самостоятельно. Попробуйте перезагрузить ваш смартфон с помощью нажатия кнопки включения и кнопки «Home». Если это не помогает, выполните повторную калибровку Touch ID:

• зайдите в меню «Настройки – Touch – пароль»
• выполните ввод пароля, который позволит разблокировать устройство Apple
• сбросьте имеющиеся в памяти телефона отпечатки пальцев
• проведите повторное сканирование отпечатка для их замены
• сохраните настройки и проверьте, заработал ли сенсор теперь

Если ввод пароля и калибровка не помогли, попробуйте выполнить перепрошивку вашего смартфона через iTunes, чтобы вернуть устройство, которое не работало, к заводским настройкам. Это может стать решением проблемы и поможет избежать повторного ввода пароля, замены кнопок Тач Айди и шлейфа, а также иного крупного ремонта.

Что делать, если принятые меры не помогли

Если вы неоднократно вводили пароль, перезагружали устройство кнопкой «Home», калибровали сенсор Тач Айди, но ваш смартфон по-прежнему функционирует ненадлежащим образом, не работает Touch ID на iPhone, устройство перестало включаться вовсе, без профессионального ремонта вам не обойтись. Вы можете обратиться в любой сервисный центр или же доверить устройство частному профессионалу YouDo, который имеет целый ряд преимуществ:

• отсутствие очередей и ожидания замены кнопки
• наличие оригинальных запчастей для замены
• сниженная стоимость услуг за счет отсутствия посредников
• удобные способы заказа и оплаты услуг

Исполнители Юду работают в круглосуточном режиме. Они быстро и недорого произведут необходимый ремонт Айфона:

• замена элементов сканера отпечатков
• замена шлейфа
• замена дисплея
• переустановка иных вышедших из строя элементов (шлейфа кнопки, дисплея, сенсора)

Любые действия по замене шлейфа, ремонту кнопок, замене дисплея и пр. будут профессиональными и качественными. После ремонта, выполненного исполнителем YouDo, вам останется лишь задать пароль и свои отпечатки пальцев.

Исполнитель Юду поможет вам быстро и недорого справиться с проблемой, из-за которой не работает Touch ID на iPhone.

Задание Святослава «Ремонт iPhone»

800 ₽

Исполнитель приехал вовремя, как договаривались. Произвёл диагностику и определил, что замена разъёма в IPhone 6s, не решит проблему. Вероятно проблема в плате. Будем решать. На iPhone 5s, заменил экран и приклеил стекло! Сделал все быстро!

Исполнитель задания:

Евгений
5,0 1739 отзывов

Создать такое же задание

Использование Touch ID на iPhone и iPad

В этой статье описывается, как настроить и использовать датчик идентификации по отпечатку пальца Touch ID, чтобы с легкостью разблокировать устройство.

• Настройка Touch ID

• Использование Touch ID

• Управление настройками

Где расположен датчик Touch ID?

Датчик Touch ID находится в кнопке «Домой», а на iPad Air (4-го поколения и более поздних моделях) и iPad mini (6-го поколения) — в верхней кнопке. Выполняя указанные ниже действия, вы увидите на экране своего устройства информацию о том, какую кнопку использовать. Если вы не уверены, ознакомьтесь с назначением кнопок iPad.

Настройка Touch ID

Прежде чем настроить датчик Touch ID, потребуется задать код-пароль для устройства.* Затем выполните указанные действия.

1. Ваш палец и датчик Touch ID должны быть чистыми и сухими.
2. Перейдите в меню «Настройки» > «Touch ID и код-пароль», затем введите код-пароль.
3. Нажмите «Добавить отпечаток» и коснитесь датчика Touch ID, удерживая устройство так, как вы его обычно держите.
4. Прикоснитесь к датчику Touch ID пальцем, но не нажимайте его, чтобы устройство начало распознавать отпечаток. Удерживайте палец на кнопке, пока не почувствуете быструю вибрацию или пока не появится соответствующий запрос.
   
5. Продолжайте медленно прикладывать и поднимать палец, каждый раз слегка изменяя его положение.
6. На следующем экране вам будет предложено изменить положение устройства в руке. Держите устройство так, как вы обычно его держите при разблокировке, и прикладывайте к датчику Touch ID края подушечки пальца, а не центральную часть, как при первичном сканировании.
   

Если зарегистрировать отпечаток не получается, попробуйте просканировать другой палец. Все еще требуется помощь с настройкой Touch ID?

* Технологии Touch ID и Face ID доступны на некоторых моделях iPhone и iPad.

Использование Touch ID для разблокировки устройства iPhone или совершения покупок

После настройки датчика Touch ID можно использовать функцию Touch ID для разблокировки iPhone. Просто коснитесь датчика Touch ID пальцем, зарегистрированным с помощью функции Touch ID.

Использование Touch ID для покупок

Для совершения покупок в магазинах iTunes Store, App Store и Apple Books можно использовать датчик Touch ID вместо пароля идентификатора Apple ID. Просто выполните следующие действия:

1. Убедитесь, что в меню «Настройки» > «Touch ID и код-пароль» включен параметр «iTunes Store и App Store». Если включить его не удается, войдите в систему с помощью идентификатора Apple ID, выбрав меню «Настройки» > «iTunes Store и App Store».
2. Откройте магазин iTunes Store, App Store или Apple Books.
3. Нажмите выбранную позицию для покупки. Отобразится запрос Touch ID.
4. Чтобы совершить покупку, слегка коснитесь датчика Touch ID.

Использование Touch ID для Apple Pay

На iPhone 6 или iPhone 6 Plus либо более поздних моделей датчик Touch ID помогает совершать покупки в магазинах, приложениях и на веб-сайтах в Safari с помощью службы Apple Pay. Также можно использовать функцию Touch ID на iPhone для выполнения покупок на веб-сайтах с компьютера Mac. На iPad Pro, iPad Air 2 или более поздней модели, iPad (5-го поколения) или более поздней модели либо iPad mini 3 или более поздней модели можно использовать Touch ID, чтобы совершать покупки с помощью Apple Pay в приложениях и на веб-сайтах в Safari.

Управление настройками Touch ID

В меню «Настройки» > «Touch ID и код-пароль» можно сделать следующее.

• Включить или отключить функцию Touch ID для код-пароля, магазинов iTunes Store и App Store или системы Apple Pay.
• Зарегистрировать отпечатки нескольких пальцев (до пяти). Регистрация нескольких отпечатков слегка замедляет процедуру распознавания.
  
• Переименовать выбранный отпечаток (для этого его необходимо нажать).
• Выберите отпечаток пальца, затем нажмите «Удалить отпечаток», чтобы удалить его.
• Определить отпечаток пальца в списке, коснувшись датчика Touch ID. Соответствующий отпечаток в списке будет ненадолго подсвечен.

Коснитесь датчика Touch ID, чтобы разблокировать устройство с помощью функции Touch ID. Чтобы разблокировать устройство с помощью Touch ID без нажатия датчика Touch ID, перейдите в меню «Настройки» > «Универсальный доступ» > «Кнопка «Домой»» [или верхняя кнопка] и включите параметр «Открывать, приложив палец».

Дополнительная информация

Дата публикации: 24 марта 2022 г.

Как работают емкостные сенсоры?

Емкостные сенсорные интерфейсы действительно завоевали популярность после их успеха в Apple iPod с его вращающимся колесиком. С тех пор сенсорные кнопки появились почти во всех бытовых приборах, промышленных устройствах и даже в наших автомобилях. Здесь мы исследуем принципы емкостного сенсорного управления и проблемы, связанные с обеспечением его достаточной надежности для развертывания в реальном приложении.

Когда-то мы все были вполне довольны механическими кнопками. Затем, в 2003 году, появился Apple iPod с сенсорным интерфейсом. Казалось, за одну ночь умы маркетологов по всему миру были взорваны, и все, от стиральных машин и кофеварок до автомобильных дверных ручек должен был иметь сенсорный интерфейс.

Во многом успех iPod можно объяснить его пользовательским интерфейсом с сенсорным управлением. За блестящим кольцом и светящимися кнопками скрывались емкостные датчики. Любое изменение их емкости, оцениваемое много раз в секунду, указывало на присутствие пальца, сигнализирующего о нажатии или вращении. Конечно, использованное явление не было чем-то новым. Влияние емкости человеческого тела на электронные схемы было обнаружено в 1919 году, когда Леон Терамин использовал ее для управления гетеродинным генератором в своем одноименном приборе.

Влияние емкости на цепи

Те, у кого есть опыт работы с электроникой, вероятно, испытали воздействие пальца на цепь. Аудио- и радиосхемы часто реагируют на присутствие пальца, изменяя высоту звука на выходе или настраиваясь на другую радиостанцию. Однажды я слышал о ком-то, кто обнаружил, что его радиоприемник внезапно заработал, как и ожидалось, приложив палец к одному из клапанов. Не желая навсегда помещать упомянутый палец в заднюю часть радиоприемника, они заменили его колбасой, которая некоторое время хорошо служила и стала сюрпризом для техника, которому в конечном итоге пришлось заменить продукт из свинины на настоящий ремонт.

Цепи емкостного прикосновения основаны на изменении емкости пальца или части тела в зависимости от функции цепи. Наличие пальца образует параллельную земле емкость, что увеличивает емкость конденсатора в цепи.

Один подход может использовать конденсаторы в генераторе. В этом примере мы изменяем значение C2 между 1 мкФ и 7 мкФ с шагом 1,5 мкФ, чтобы имитировать введение параллельной емкости.

Глядя на выходное БПФ (быстрое преобразование Фурье), мы видим, что частота начинается с 70 Гц, падает до 40 Гц, 28 Гц, 21 Гц, а затем до 17 Гц в ответ на эти изменения. Следует отметить, что выход представляет собой прямоугольную волну, поэтому многие гармоники затеняют обзор.

Здесь у нас есть зачатки схемы обнаружения касания. Выход может быть подключен к счетчику. Разницу между касанием и отсутствием касания можно определить, подсчитав количество импульсов за указанный период времени, скажем, 100 мс, и установив порог подсчета. Другой подход заключается в измерении изменения ширины импульса.

В этот момент в игру вступает реальная жизнь, когда мы пытаемся реализовать такие схемы. Человеческое тело образует емкость где-то между 100 пФ и 200 пФ. Заменив C1 в нашей схеме на конденсатор емкостью 300 пФ и подстроив конденсатор C2 между 100 пФ и 200 пФ, выходная частота изменится с 356 кГц без участия человека до 284 кГц при наличии максимальной емкости человеческого тела. Следует отметить, что это только имитация, и выбранные транзисторы могут не работать на этой частоте в реальности. Тем не менее, у нас есть задатки емкостного сенсорного датчика.

Типы емкостных датчиков: собственная емкость

Существует два типа емкостного зондирования: собственная емкость и взаимная емкость. Собственная емкость — это подход, описанный выше, когда датчик прикосновения образует конденсатор с землей, а схема измеряет изменение его значения, когда на него помещают палец. Вместо того, чтобы использовать конденсатор как часть генератора, сенсорные схемы обычно используют подходы, которые могут более точно контролировать подаваемый заряд.

Одним из примеров является блок измерения времени зарядки (CTMU), периферийное устройство в некоторых микроконтроллерах Microchip. Он работает путем подачи постоянного заряда (0,55 мкА, 5,5 мкА или 55 мкА) на датчик в течение фиксированного периода времени. По истечении этого периода напряжение на датчике измеряется с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП). После завершения измерения АЦП датчик полностью разряжается, что позволяет повторить процесс. Это примерно воспроизведено в схеме ниже.

Как и в любом приложении для аналоговых датчиков, на измеренный сигнал будут влиять помехи, и для точного обнаружения прикосновения пальца потребуется некоторая фильтрация. В приведенных ниже измерениях приближающийся палец уменьшает пиковое напряжение, достигаемое датчиком.

Датчики касания с собственной емкостью обычно используются, когда требуется только ограниченное количество кнопок или для обнаружения приближения. Группируя датчики вместе, они могут образовывать поворотные интерфейсы или ползунки. Чередование медных контактных площадок на печатной плате может сгладить переход между отдельными датчиками.

Помехи устраняются путем наложения заземляющих колец вокруг датчика или размещения заштрихованного заземления позади датчика. Однако следует соблюдать осторожность, чтобы не слишком снизить чувствительность. Размер датчика также имеет значение. В идеале, площадь сенсора должна соответствовать отпечатку пальца человека, где-то между 8 и 20 мм в диаметре.

Емкостные датчики обычно устанавливаются за пластиковой крышкой. Чем толще материал, тем ниже чувствительность датчика. Наконец, многие поверхности, такие как пользовательский интерфейс стиральной машины, изогнуты, а печатная плата обычно плоская. Для решения этой проблемы можно использовать гибкие печатные платы на полиимиде, но гибкие печатные платы дороги. В качестве альтернативы расстояние между сенсорной поверхностью и печатной платой можно сократить с помощью пружин или токопроводящей пены. Хотя это механически решает проблему, для обеспечения надежности необходимы дополнительные испытания и дальнейшая настройка схемы и программного обеспечения.

Типы емкостных датчиков: взаимная емкость

В подходах с датчиками взаимной емкости используется емкостный датчик, подключенный между двумя контактами сенсорного чипа или микроконтроллера, измеряющий изменение заряда с присутствием пальца и без него. Палец по существу крадет заряд конденсатора, как если бы он был помещен между двумя пластинами. Таким образом, прикосновение проявляется как падение емкости. Этот подход позволяет создать сетку конденсаторов на плоских поверхностях для поддержки сенсорных экранов, что обычно называется проекционно-емкостным касанием или PCAP. В одном методе последовательно заряжаются ряды X области датчика, оценивая емкости с использованием рядов Y, при этом каждый цикл происходит десятки раз в секунду. Это предпочтительный емкостной сенсорный подход, используемый для экранов смартфонов и сенсорных панелей ноутбуков.

Ромбовидная сетка является хорошей отправной точкой и хорошо работает с медью. В идеале ряды X и Y должны быть на одной стороне, что требует большого количества сквозных соединений для рядов X или Y. Другие шаблоны также могут использоваться в зависимости от требований приложения, таких как размер и чувствительность. В смартфонах рисунок наносится на стеклянную крышку над дисплеем с помощью оксида индия-олова (ITO). Этот материал имеет относительно низкое сопротивление и является прозрачным, что сводит к минимуму влияние на читаемость экрана и потерю яркости. Также использовались другие материалы, такие как сверхтонкие медные дорожки на прозрачной фольге. Чтобы не влиять на визуальный эффект дисплея, медные дорожки расположены между рядами пикселей дисплея.

Эти приложения используют специализированные наборы микросхем, такие как MaxTouch. Дизайнеры ценят такие полнофункциональные решения, поскольку они могут оценивать сотни емкостей в секунду и применять необходимую фильтрацию. На выходе они сводят взаимодействие пользователя с координатами X-Y для каждого пальца и даже могут обеспечивать используемые жесты (щипок, смахивание, поворот). В прикладном программном обеспечении эти данные сенсора обрабатываются почти так же, как данные других устройств ввода, таких как мышь, не беспокоясь о декодировании жестов и удалении шума из сигналов.

Добавление емкостного сенсорного экрана в Arduino и Raspberry Pi

Готовые к использованию емкостные сенсорные ИС доступны от Microchip, Azoteq и Texas Instruments. Они значительно упрощают построение схемы, обычно обеспечивая цифровой выход или последовательный интерфейс, который напрямую взаимодействует с Arduino или Raspberry Pi. Однако следует отметить, что успешное развертывание в реальном приложении требует большого количества испытаний с различными конструкциями и конфигурациями датчиков, чтобы обеспечить долговременную устойчивость и надежность. Кроме того, для Arduino доступны библиотеки, которые позволяют создавать емкостные датчики, используя только резистор. Этого более чем достаточно, чтобы позволить учащимся и производителям создавать сенсорные интерфейсы для изучения концепций интерфейса и быстрого опробования идей.

Сделай сам: код LTspice

Нестабильная схема при 70 Гц:

Q1 N002 N004 0 0 BC547B
Q2 N003 N005 0 0 BC547B
Р1 Н001 Н002 100Р
Р2 Н001 Н003 100Р
Р3 Н001 Н004 10К
Р4 Н001 Н005 10К
C1 N005 N002 1 мкм
C2 N003 N004 {Х}
В1 Н001 0 5В
.модель НПН НПН
.модель ПНП ПНП
.lib C:\Users\<ПОЛЬЗОВАТЕЛЬ>\Documents\LTspiceXVII\lib\cmp\standard.bjt
.tran 15s запуск
.шаг параметр X 1u 2u 0.5u
.баканно
.конец

Нестабильная цепь при 350 кГц:

Q1 N002 N003 0 0 BC547B
ВЫХОД Q2 N004 0 0 BC547B
Р1 Н001 Н002 100Р
R2 N001 ВЫХОД 100R
R3 N001 N003 10k
R4 N001 N004 10k
C1 N004 N002 300p
C2 ВЫХОД N003 {X}
В1 Н001 0 5В
. модель НПН НПН
.модель ПНП ПНП
.lib C:\Users\<ПОЛЬЗОВАТЕЛЬ>\Documents\LTspiceXVII\lib\cmp\standard.bjt
.tran 1 мс запуск
.шаг параметр X 100p 200p 25p
.баканно
.конец

Модель CTMU:

CTouch_Pad PAD 0 10 пФ
CПодушка для пальцев 0 {X}
I1 0 ИМПУЛЬС ПЛОЩАДКИ (0 5,5 ед. 2 ед. 0 0 5 ед. 100 ед. 1)
M1 PAD N001 0 0 NMOS
V1 N001 0 ИМПУЛЬС (0 5 12u 0 0 50u 100u 1)
.модель NMOS NMOS
.модель ПМОП ПМОП
.lib C:\Users\<ПОЛЬЗОВАТЕЛЬ>\Documents\LTspiceXVII\lib\cmp\standard.mos
.тран 30у
.шаг параметр X 0p 200p 20p
.баканно
.end

MAX1441 Автомобильный, двухканальный датчик приближения и касания

1. Продукты
2. Продукт
3. МАКС1441



Жизненный цикл продукта Устаревший

Модели этого семейства больше не доступны.

Запасные части

Rochester Electronics и Arrow Supply Assurance сотрудничают с Analog Devices, чтобы поставлять продукты, которые ранее были сняты с производства или устарели.

{{#каждый список}}

{{/каждый}}

• UG-5280: Программатор датчиков приближения и касания MAX1441 Руководство пользователя

  21. 12.2011

• Руководство пользователя интерфейса SPI для автомобильного двухканального датчика приближения и касания MAX1441

  19.10.2011

• Программирование MAX1441 с интерфейсной платой USB-JTAG

  09. 09.2010

Компания ADI всегда уделяла самое пристальное внимание поставке продукции, отвечающей максимальным уровням качества и надежности. Мы достигаем этого путем включения проверок качества и надежности во все области проектирования продуктов и процессов, а также в производственный процесс. «Ноль дефектов» для поставляемой продукции всегда является нашей целью.

Запрос уведомлений об изменении продукта/процесса

Закрыть

• Сохранить в myAnalog Войти в myAnalog