- 已发布 2024年1月18日
- 最后修改 2024年1月18日
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触摸开关是什么？触摸开关的工作原理和触摸开关类型
***本指南是我们的“工业自动化”中心的一部分，在这里您可以了解更多关于人工智能、自动化和控制的信息。
在本指南中，我们将更详细地研究各种类型的触摸开关，并简要概述不同触摸开关的工作原理。
触摸开关是什么？
触摸开关，顾名思义，是一种各种类型的触发开关之一，只需经受操作员或物体的某种程度的物理接触/压力即可启动。
触摸开关在很多方面都是最简单的触觉传感器。它们通常是一种二进制开关，只有在直接物理接触或施加一定程度的压力时才会被激活。
由于能够在多种面板类型和显示器（包括玻璃、亚克力和塑料）的表面或后面安装工作，触摸开关在各种不同的应用中被广泛使用，无论是家庭还是工作场所。多个触摸开关通常会按顺序排列在单个面板或显示器上，例如多功能键盘，以实现更多样化的控制输入，以管理各种类型的应用和任务。
触摸开关的常见工业和家用用途可能包括：
- 照明电路和灯具
- 笔记本电脑和智能手机触摸屏
- 工业自动化设备
- 医疗设备和控制
- 国防、安全和报警系统
- 音频和广播硬件
不同类型的触摸开关的外观、特点和性能可以通过制造商和最终用户进行调整，以改变LED组件的颜色和亮度，以及在不同程度的压力下给定开关的灵敏度（可以根据所用于的应用进行高、中和低灵敏度开关的编程）。
触摸开关的工作原理是什么？
尽管存在各种不同类型的触摸开关和传感器，它们都有一些基本的共同原理。
各种触觉传感器都对外部直接刺激（触摸、力或压力）作出反应，它们的连接通常是基于对光（光学）、电力、磁力或其他化学或机械触发器的反应进行连接或断开。换句话说，它们都使用了一种开关刺激到响应的路径。
在某些情况下，这个路径将是一系列非常简单的输入和输出。例如，计算机键盘上的单个按键就是非常基本的触摸开关的例子，它通过直接的物理压力来告诉计算机在何时按下了哪个键。
在手机屏幕上会找到更复杂的触摸开关版本，通常还包含其他功能，如电容式感应和触觉反馈。但无论所采用的感应/传递系统类型如何，一旦触发动作发生，它们都基于相同的基本原理工作。
正如我们之前所提到的，触摸开关在当今高端现代设备中是无处不在的功能，出现在许多不同类型的设备上，但或许令人惊讶的是，它们实际上并不是一种新技术。虽然触摸开关的格式在设计和制造方法的不断进步中得到了巨大的改进和精炼，但使用人体作为导体的基本原理（人体非常适合此用途）已经被理解并利用了多年。
温度、电阻和电容是几种能够在人体或适当的开关操作工具操作时始终良好工作的触摸开关机制类型。特定触摸开关的工作方式完全取决于所涉及的触摸开关技术类型，因此在下面的部分中，我们将探讨市场上出售的一些常见触摸开关类型。
触摸开关的类型
如上所述，有许多类型的触摸开关可供购买，适用于各种不同的项目和功能。这些通常在广义上被定义为“触摸开关”，指的是不需要大量物理压力来启动的任何开关。
尽管从技术上讲，它应该只包括电容式或电阻式开关，但我们在这个总结中也将包括非常常见的按钮开关子类型，因为它们是市场上直接接触开关产品中最常见的产品之一。
按钮开关
按钮开关，也称为“瞬时”或“接触”开关，是当今最简单和最常见的触摸开关之一（尽管，如上所述，它们可能根本不是真正的“触摸开关”）。
按钮开关是非锁定的，这意味着它只在被物理激活（按下）的时间内对连接的电路产生影响；一旦对开关的压力被解除，它就会回到默认位置。通常，这是通过一个基本的自动机制（例如弹簧）来实现的，并且一旦弹簧被释放，最初的电路状态将被恢复。
供应商最常销售的两种按钮开关类型是“通”和“断”版本。正如您所想象的那样，当受到力的作用（即按下按钮将电路有效地“关闭”）时，一种会断开电路，而另一种则相反。按钮触摸开关通常可以被设计为提供这两种功能，具体取决于它们如何连接到电路上。
电容式触摸开关
电容式触摸开关技术是大多数人严格定义为真正的触摸开关的两种主要类型之一。与需要任何实际物理压力才能启动的开关不同，电容触摸开关通过测量从您的身体传输到开关本身的微小电荷来工作。这几乎是在您完成与其的干净接触时发生的。
实际上正在发生的是，触发开关的物体或人的微小电荷会导致电容发生变化，有效干扰开关本身微小电线中存在的电荷。开关可以从电流流量的变化精确地确定何时，何地以及如何按下，并因此触发其被设计执行的相应功能。
电容式触摸开关电路之所以能与人类皮肤配合工作，是因为人类皮肤具有电导性（毕竟，我们的身体大部分是水） - 这也是为什么它们与几乎任何带有微小电荷的其他物体一样能够工作的原因。因此，您经常会发现您可以使用手中的任意随机物品操作电容触摸开关，而不是用您自己的手。
例如，一块肥皂或一段新鲜切好的土豆都可以完美地操作标准触摸灯 - 而使用一块石头、干木头或织物则无法启动和关闭灯。如果涉及的对象足够绝缘，它将阻止您和开关之间的电流流动，不会发生启动。因此，专门用于触摸开关操作（例如触控笔）的对象必须特别设计为也是电容性的。
电容式触摸开关套件可以在各种应用和环境中使用，包括智能手机、工业控制、自动售货机和常见的家用电器等。它们经常集成了各种其他功能，如LED背光和IP防护等，使它们成为恶劣环境设置中最常用的触摸开关类型之一。
真正的电容式触摸开关没有机械（即移动）部件，因此通常被视为特别坚固、耐用和可靠的选择，适用于各种不同面板和屏幕类型的工业和户外应用。
压电触摸开关
压电开关源于压电效应，当对某些固体材料施加机械应力（即弯曲力，在简单的术语中），如某些晶体、特定的陶瓷和各种生物物质（骨骼、DNA、许多蛋白质）时，就会发生压电效应。
当机械应力被施加到这些材料上时，压电效应会使这些材料内部电荷积累起来，即使应力水平很低，在适当的材料中也会产生电荷。
压电开关电路包含内部层（通常为陶瓷），当轻压外层开关壳体（通常为金属）时，内部层会微微下陷。这使得盘状的内部层略微弯曲，有点像打鼓时皮肤的样子，并且这种扭曲反过来会产生一个短暂的电压脉冲。在大多数情况下，这会触发一个集成的半导体器件，该器件将开关电路注册为激活状态，持续按压的时间。
由于微小的内部盘层弯曲构成了压电触摸开关中唯一的运动部件，因此它们通常能够在频繁使用时提供出色的耐用性和弹性。为了满足极重的工作负荷，专为此目的设计的压电开关通常会加固更坚固的金属外壳，并且可能需要比该类别中的普通型号更大的力才能激活。
它们也很容易被密封防水或防尘，适合于更为恶劣的环境，例如户外应用。同样地，虽然常常被认为是真正的触摸开关的一部分，但压电电路确实需要一些激活力（即使非常低），以便将“按压”注册，因此可能应被认为是与电容和电阻类型类似但有些不同的触摸开关类别。
电阻式触摸开关
电阻式触摸开关与电容式触摸开关类似，也通过注册电流变化来工作。然而，相比较而言，电阻式触摸开关的设计和结构要比相对复杂的电容式触摸开关简单得多。电阻开关依靠降低电阻-简而言之，桥接两个导电金属板之间的电气“间隙”-来工作，这两个金属板之间有一个小但电气上重要的间距。
当您的手指接触到电阻式触摸开关时，它同时接触到两个金属板，此时人体皮肤中的水和盐帮助导电，穿过这个间隙有效地完成电路，从而触发开关，执行与其闭合时所连接的功能。
这种设计的简单性带来了一些明显的优点-尤其是它们对于大多数合适的应用来说是更经济的选择，并且在大多数情况下是相当坚固、一致和持久的选择。然而，由于电阻式触摸开关的二进制灵敏度，它们在功能范围上有一定的限制：作为一个纯粹的开/关触摸开关，它们不支持多点触控操作，例如，使它们不适用于高端智能手机和类似设备。
