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2016年8月21日 (日)

タッチパネル(タッチスクリーン)が反応しない(2)

トシyanのエレクトロニクス講座・・第?段?・・さて・・前回の記事(タッチパネル(タッチスクリーン)が反応しない(1))では静電体質が原因だという結論を述べましたが・・今回は・・タッチパネルの原理と実験をいくつか紹介します。。   
   
◆タッチパネルの原理      
現在市場で販売されている一般的なスマホやタブレットの主要なタッチパネルは「投影型静電容量方式」と呼ばれる物になります。。ITO(酸化インジウムスズ)という透明な導体をトランプのダイヤ模様にしてマトリックスを組み・・ガラス等で表面を覆った物で・・このサイトが判り易いかな~(Touch-Screen)。。画面に接触する誘電体の容量結合を検出する方式です・・なので・・単なる導体(例えば・・十円玉とか・・アルミ箔とか・・)を乗せても・・反応はしません。。まあ~指で持った状態で接触させれば反応するけどね・・導体単体程度の容量変化では検出はしませんね。。   
   
◆実験      
(1)コンデンサー(誘電体)を乗せて(接触)見る
   
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左側の円柱上(紫)の物はOSコンと呼ばれる電解コンデンサーで容量は47uF(マイクロ:百万分の1)、右側のコンデンサはセラミックコンデンサーで容量は470pF(ピコ:一兆分の1)です。。人間の容量は一説では100pF程度と言われています。。   
コンデンサを画面に乗せると・・どちらのコンデンサーでもすぐに反応します。。   
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(2)短い電線を乗せる(1円玉でも同じ)   
2cm位の電線を乗せても反応はありません。。この程度の容量変化では検出の閾値に入りません。。   
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(3)長い電線を接触させると反応する   
2m位の電線を接触させると反応します・・まあ~・・常識的な話ではありますが・・長い電線は直流抵抗+L(インダクター)+C(容量)が無視できなくなります。。導体と絶縁被膜の面積が増えるので・・容量成分が電線に形成されることで容量結合されたことになります。。電線の方側がオープン(未接続)でもアースに落としても・・結果は同じですね。。   
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(4)指にラップを貼っても反応する      
まあ~(^_^;)~当然ですよね・・タッチパネルは元々・・表面はガラスだし・・保護シートまで貼ってある絶縁体な訳だから・・導体(直流成分)で反応するはずはありません・・あくまで・・容量結合です。。   
IMG_1672   
   
(5)ここからが本題・・コンデンサに電圧をチャージした状態で乗せると反応しない      
コンデンサーと言う部品は電荷(電気)を貯めることができます。。まあ~すごく容量の小さな電池といってもいいかもしれません。。先ほどの電解コンデンサーに電圧をチャージさせ・・画面に乗せても・・まったく反応しなくなりました。。   
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◆実験での結論   
このケースでは・・容量(コンデンサ)というのはバケツだと思ってもらっていいです・・容量が大きいということは大きなバケツ・・容量が小さいということは小さなコップとイメージしてもらっていいです。。バケツが空であれば・・電荷が大きく移動するけど・・バケツに電荷が溜まっている状態では電荷の移動量は少ない・・と言うのが私的結論になります。。少しだけ・・技術的な話となってしまいますが・・容量結合検出は出力側から送信(パルス)された電場(電界)が人間の誘電体をカップリングして受電側に入る・・典型的な微分回路を形成することになります。容量結合される誘電体にあたかじめ電荷が入っていれば・・移動する電荷が減り・・結果・・電流も少なくなります。。まあ~・・これはコンデンサの結果からの話であって・・実際の人間の場合は環境にもよりますが・・数千ボルトの電圧が体にチャージされる事があります・・なので・・どちらかと言うと・・ノイズによる誤動作や・・保護回路(クランプ等)が作動するサチリにあるかもしれません。。これでも・・まだ疑問が残る・・何故??って人は次の記事を読んでください。(タッチパネル(タッチスクリーン)が反応しない(3)

   

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