我拿你当铲屎官,你却想把我做成开关?

作者: 二花

来源: 中科院物理所

发布日期: 2020-03-25 10:00:00

本文详细介绍了触摸开关的工作原理,特别是电容式和电阻式触摸传感器的工作机制,并通过一个有趣的例子展示了猫如何成为触摸开关的一部分。文章还探讨了触摸开关在现代家用电器中的应用,以及它们如何改变我们的用户界面体验。

近日,一奶牛猫在神秘势力驱使下沦为工具猫,这到底是猫性的扭曲,还是道德的沦丧?敬请收看本期——会咬人的开关。

俗话说得好,养宠千日,用猫一时。哪里有肉点哪里,你就会发现,你拥有的不仅是一只猫,还有一个手感超好的活体开关。猫爪下暗藏玄机,请注意上图中猫脚放置位置的小心机——肉垫下面刚好是台灯的触摸开关。这种开关是触摸传感器的一种,是通过轻触就可以实现开关的电子器件,用来代替我们过去常见的机械开关。现在很多家用电器的操纵界面都采用触摸开关的方式,为我们提供更直观简洁的用户界面。

触摸开关的工作原理与普通的机械开关其实很类似。由于触摸开关对触摸、压力等外界影响很敏感,所以当任何物理介质与开关表面发生接触时,传感器内部电路就会闭合,允许电流流过。相反地,如果释放触点,内部电路断开,也就没有电流流过了。

根据触摸传感器的功能,可以大致将其分成两类——电容式触摸传感器和电阻式触摸传感器,分别用于不同的环境和用途。

电容式触摸传感器,可以测量压力、加速度、距离等参数,凭借长期可靠性高、安装位置灵活、利于界面优化以及制作成本非常低等优点,广泛用于移动电话、家用电器、汽车和许多其他工业领域。其原理是基于来自电容变化的电干扰来测量触摸。人体甚至附属物的存在都会影响附近的“裸露”(非屏蔽)电容器的电容,当手指触摸传感器表面时,会向开关传递少量的电荷,这些电荷干扰开关自身的电荷并引起电容发生变化。

根据这种变化,开关就可以识别触摸发生的时间、地点等信息,并作出响应。

电阻式触摸传感器与电容式触摸传感器不同,其感应不取决于电气特性,而是通过测量施加在表面上的压力来工作。所以电阻式触摸传感器可以容纳非导电材料,例如手写笔和手套包裹的手指,并需要施加一定的力量才能操作,常用于脚前旋监护仪、乐器、旧手机中的键盘以及电阻式触摸板等器件中。

上文中说道,这只猫右爪按到了台灯的触控开关上,猫的身体(除了毛的部分)是导电的,所以台灯的触摸开关+猫的身体就形成了一个新的系统,猫就相当于触控开关的延伸,当手触碰猫的鼻子或者其他的肉垫部分(也就是没毛的部分),改变了触摸开关的电容,台灯也就开了。我们的身体都是导体,而且能存储一定量的电荷。正是这些电荷影响了触控开关的行为,导致电容发生变化。

所以,除了手之外,其他存储有电荷的物体,不管是水果、肥皂还是饮料,在靠近或接触开关时,也都会使开关打开或关闭。当猫爪上没有电荷时,猫爪的触碰也就不会影响台灯的开关,而是仅仅起到联通的作用,需要借助人的触碰来传导电荷。但若是猫带了电荷,那它们自己也会玩的很开心。

那么,现在就差最后一个问题,台灯我有,猫去哪儿领?

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