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电容触摸屏的研究

作　者: 郑寿云
导　师: 朱维安
学　校: 汕头大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 电容触摸屏电极结构线性度位置误差有限元法数值分析
分类号: TP334.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 485次
引　用: 7次
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内容摘要

电容触摸屏(capacitive touch panel,简称CTP)是一种方便的现代输入设备,它能连续地检测触摸点的坐标位置,其功能与鼠标和键盘相似。与电阻触摸屏相比,它具有耐用、反应快、防刮擦和透明度高等优点,但其存在漂移现象和坐标定位不准的问题。这几年,应用计算机技术处理电容触摸屏的输出信号的研究是一个热门课题,但结构参数影响电容触摸屏位置误差的研究还未见报道过。本论文针对提高电容触摸屏的坐标定位精确度这个关键问题,详细地分析了电容触摸屏的基础理论、结构设计、数值计算等问题。在分析国内外电容触摸屏的研究发展状况和存在的主要问题之后,本论文从以下四个方面进行了研究,并获得相应的结论。1、从电荷守恒和等效电路的角度分别建立电容触摸屏的微分方程,并分别分析了电容触摸屏的电场分布;建立一维电容触摸屏的理论计算模型,求解了该模型的解析解;给出了电容触摸屏的坐标定位算法和线性度的计算方法。2、提出了一维电容触摸屏电极结构的优化原理,设计了一维电容触摸屏的优化的电极结构,并用MAXWELL软件对所设计的60m m×80mm的电容触摸面板进行数值计算和分析,结果表明:数值计算结果与实验结果基本一致,屏中心45%区域的线性度均小于1% ,全屏的线性度均小于2% ,这个性能参数达到了电容触摸屏的触摸精度要求。3、设计了三个不同电极结构的二维电容触摸,分析了给定边界条件的二维电容触摸屏的电场分布,并求解了各种二维电容触摸屏的触摸电流的解析解,用ANSYS软件对所设计的50m m×50mm的电容触摸面板进行数值计算和讨论,结果表明:数值计算结果与实验结果基本相符合,但与解析解得到的结果的误差较大,得到了结构参数是影响二维电容触摸屏非线性度的主要因素。4、建立了不同结构参数的二维电容触摸屏的计算模型,用有限元方法(ANSYS)对所设计的电容触摸屏模型进行数值计算和讨论,结果表明:数值计算结果与实验结果基本符合,得到了很有实用价值的电容触摸屏的结构参数,体现了有限元算法分析高质量的复杂结构的电容触摸屏的可行性和预测性。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章绪论  8-15
  1.1 触控技术概述  8-9
  1.2 电容触摸屏的发展及现状  9-11
  1.3 本文选题意义  11-12
  1.4 本文的主要研究内容  12-13
  参考文献  13-15
第二章电容触摸理论  15-26
  2.1 电容触摸原理  15-16
  2.2 电容触摸屏的电场计算  16-17
  2.3 电容触摸屏的等效电路  17-19
  2.4 电容触摸屏的定位原理  19-23
  2.5 线性度的计算方法  23-25
  参考文献  25-26
第三章 1D 电容触摸屏  26-37
  3.1 引言  26
  3.2 1D 电容触摸屏的电极结构优化  26-30
    3.2.1 电极结构优化的依据  26-28
    3.2.2 优化电极结构的特点  28-30
  3.3 数值计算与实验结果  30-35
  参考文献  35-37
第四章 2D 电容触摸屏  37-48
  4.1 引言  37
  4.2 2D 电容触摸屏的解析计算  37-41
    4.2.1 2D 电容触摸屏的电极结构  37-39
    4.2.2 2D 电容触摸屏的解析计算  39-41
  4.3 2D 电容触摸屏的数值计算  41-43
  4.4 解析计算、数值计算与实验结果对比  43-47
  参考文献  47-48
第五章结构参数对电容触摸屏线性度的影响  48-59
  5.1 引言  48
  5.2 数值计算的基础  48-49
  5.3 各种参数电容触摸屏的模拟分析  49-55
    5.3.1 设定结构参数  49-50
    5.3.2 模拟计算过程  50-52
    5.3.3 模拟计算结果  52-55
  5.4 模拟结果与实验结果分析  55-58
  参考文献  58-59
第六章总结  59-60
硕士期间发表论文  60-61
致谢  61-62
个人简历  62

电容触摸屏的研究

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