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触摸键技术在ＩＣ卡条码采集器中的应用
■ 王智慧 王嘉慧
一、概述
随着触摸键技术的不断发展，触摸式按键已经在接入控制、电器、移动电话、厨房设备、家电产品、工控开关、安防器材、电梯设备、ＰＣ外围设备以及远程控制等方面被大量应用。
触摸式按键与传统的机械按钮、塑料薄膜开关相比具有很多优势：机械按钮、塑料薄膜开关一般使用时间过长，弹性就会下降，反应变得迟钝，但触摸按键没有机械部分，也就不会存在机械磨损，因此不易损坏，耐用性好，可靠性较高，灵敏度较高，减少了缺陷发生的几率；另外，因为它无接点，寿命为半永久性，从而降低了系统总成本；并且触摸式按键界面更直观、更易于操作，通过手指即可实现自动化，为产品设计人员提供更大的灵活性。
正因为触摸按键具有传统按键无法比拟的优势，使之成为了多数带按钮界面设备的首选输入方式。
二、触摸键的种类及其工作原理
触摸键按功能划分可分为四类：即电阻式触摸按键、电容式触摸按键、表面声波触摸按键和光学触摸按键。目前广泛采用的有电阻式触摸按键、电容式触摸按键。电阻式触摸按键由多块导电薄膜按照按键的位置印制成，表面有一层触摸薄膜。电阻式触摸按键一直因其低廉的价格而深受厂商的喜爱，相比之下导电薄膜的价格昂贵，且容易磨损，使用寿命不长，因此已经逐渐被厂商淘汰。电容式触摸按键的结构与电阻式的相似，但是以电容量为指令判断标准，且克服了导电薄膜的易磨损的问题。
电容式触摸按键旨在通过测量电容来检测触摸发生与否，其工作原理是利用人体的手指与装置的电极形成的微小电容工作，当手指接近电极时，电容量增大；远离时减小，只要侦测电容量的变化，即可判断是否触摸有效，从而启动周边电路，达到控制的目的。由于可以通过厚度各异的玻璃或塑料表层感测手指的存在，电容性触摸感测技术扩大了人机交互的领域。近年的笔记本电脑触摸板、多款畅销的ＭＰ３播放机控制板等就是人们最为熟知的电容性触摸感测实例。这种面板相对不易刮破或折断，而且灵活性比较高，因此大多数厂商偏爱电容式触摸按键。
三、触摸键在ＩＣ卡条码采集器上的应用及使用注意事项
触摸按键外形优美，可塑性强，可完全发挥工业设计的想象力；无活动部件，可彻底密封，少磨损、少卡键；无接点，寿命为半永久性；可制作成背光、侧光键盘，达到明亮、清晰效果；不怕油烟、水气、化学侵蚀，容易维护，特别适合在厨卫、工厂、医院等环境中使用；不受皮肤特性影响，任何人在任何地点使用，均有相同效果，完全克服过去“电场感应式”产品的缺点；不受电力网、外部磁场、静电的影响，长久待机不会误动作，具有极佳的稳定性；功耗极低，不发热；由于隔着非导电的面板操作，人体不必接触导电电极，比较安全。
２００７年，郑州棉麻工程技术设计研究所生产的ＩＣ卡条码采集器的键盘采用了电容式触摸按键。新的触摸按键与以往的机械开关在外观和功能方面完全一样。此触摸键是专门为实现人体界面而设计的，其通过１６位高精度数字电容转换器ＩＣ检测电容传感器上的电容变化来识别人手的动作，数字电容转换器输出的数据由ＣＰＵ用高效可靠的算法进行处理。系统可以自动克服由于静电放电、电磁干扰、温度变化、湿气和污染物在表面堆积带来的干扰，提供良好的精确性和各种环境下的操作一致性，可进行长途运输并能在各种环境下使用。目前在ＩＣ卡条码采集器中使用的触摸按钮没有机械部分，彻底解决了机械按钮寿命短、容易损坏的问题，且该设备能适应温差变化较大的使用环境，而独特的自动漂移补偿算法，在保证快速准确检测有效触摸动作的同时，能够自动修正由于长时间工作和环境条件改变带来的信号缓慢变化。
虽然电容式触摸按键有很多优点，但由于功能原理的差别带来操作上的变化，对于初次使用者来说，由于触摸按键的灵敏度较高，也可能会产生一些误操作。但郑州棉麻工程技术设计研究所开发的条码采集器的触摸按键采用单键单功能，不存在复合键处理，有效地避免了此类错误。而且，操作时不需要像操作机械按键那样费力，采用点触式操作即可。
电容式触摸按键ＩＣ卡条码采集器使用时的注意事项如下：
１．操作按键时，采用单指操作，指肚置于按键的中央，并保证一定的接触面积，其余手指远离按键。
２．按键时，手指在键上停留大概半秒的时间后远离按键，时间过短或过长会影响功能判断，出现反应不及时。
３．为了保证美观和功能稳定，切勿用尖锐的东西戳划按键，以便更好地使用。
四、结束语
在产品设计过程中，工程师通常可以选择机械按钮开关、弹片开关、橡胶键盘和薄膜开关来实现控制面板。这种选择是由所讨论的控制面板所在的设备对质量、价格和可靠性的要求决定。然而，上面的所有选择中都存在共同的缺点，易磨损、寿命短以及在美学上的选择有限。随着消费者辨别能力的增强，产品外观、功能稳定、耐用性强越来越成为决定其市场是否成功的重要因素。以郑州棉麻工程技术设计研究所之前所研发的条码采集器为例，采用的是机械按键，如果使用不多时，键的损坏并不严重，但在使用环境温湿度变化大的情况下，再加上按键开关对操作者要求较高（指肚要接近垂直于按键进行操作），这样由于环境和操作两个原因就使键的损坏程度较为严重，极大缩短了按键的寿命。而新采用的电容式感应触摸键，不仅面板简洁漂亮，相比于机械按键，更能适应温湿度变化较大的环境，使用寿命长、不易磨损、产品应用范围广阔，同时也凸显了触摸技术应用的优势。随着触摸键技术的不断发展、完善，其使用领域会越来越广阔，也将会有越来越多的产品受益于触摸键。
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