我拿你當(dāng)鏟屎官，你卻想把我做成開關(guān)？工具貓實(shí)錘了！

請(qǐng)注意上圖中貓腳放置位置的小心機(jī)——肉墊下面剛好是臺(tái)燈的觸摸開關(guān)。這種開關(guān)是觸摸傳感器的一種，是通過輕觸就可以實(shí)現(xiàn)開關(guān)的電子器件，用來代替我們過去常見的機(jī)械開關(guān)。現(xiàn)在很多家用電器的操縱界面都采用觸摸開關(guān)的方式，為我們提供更直觀簡(jiǎn)潔的用戶界面。

觸摸開關(guān)的工作原理與普通的機(jī)械開關(guān)其實(shí)很類似。由于觸摸開關(guān)對(duì)觸摸、壓力等外界影響很敏感，所以當(dāng)任何物理介質(zhì)與開關(guān)表面發(fā)生接觸時(shí)，傳感器內(nèi)部電路就會(huì)閉合，允許電流流過。相反地，如果釋放觸點(diǎn)，內(nèi)部電路斷開，也就沒有電流流過了。

觸摸開關(guān)工作原理。| 圖源：fadly354.wordpress.com

根據(jù)觸摸傳感器的功能，可以大致將其分成兩類——電容式觸摸傳感器和電阻式觸摸傳感器，分別用于不同的環(huán)境和用途。

1.電容式觸摸傳感器，可以測(cè)量壓力、加速度、距離等參數(shù)，憑借長(zhǎng)期可靠性高、安裝位置靈活、利于界面優(yōu)化以及制作成本非常低等優(yōu)點(diǎn)，引無數(shù)英雄競(jìng)折腰，廣泛用于移動(dòng)電話、家用電器、汽車和許多其他工業(yè)領(lǐng)域。其原理是基于來自電容變化的電干擾來測(cè)量觸摸。人體甚至附屬物的存在都會(huì)影響附近的“裸露”（非屏蔽）電容器的電容，當(dāng)手指觸摸傳感器表面時(shí)，會(huì)向開關(guān)傳遞少量的電荷，這些電荷干擾開關(guān)自身的電荷并引起電容發(fā)生變化。根據(jù)這種變化，開關(guān)就可以識(shí)別觸摸發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)等信息，并作出響應(yīng)。

電容式觸摸傳感器的工作原理。| 圖源：specs.buho.ch

電容器可以看成是由絕緣體隔開的兩個(gè)導(dǎo)體（常稱極板）制成，電容公式為：

式中ε是極板間介質(zhì)（絕緣體）的介電常數(shù)，S是極板面積，d則為極板間距離。

根據(jù)公式我們可以知道，如果極板的面積更大，電容也更大；而兩個(gè)極板之間的距離越大，則電容越小。將傳感器電極連接到測(cè)量電路，用來測(cè)量總電容量的變化并將其轉(zhuǎn)換為觸發(fā)信號(hào)。我們常用靈敏度（ΔC/C）來表示電容的變化程度，當(dāng)發(fā)生觸摸動(dòng)作時(shí)，系統(tǒng)總電容發(fā)生變化，將這個(gè)變化量記為觸摸電容ΔC，當(dāng)傳感器本身的寄生電容C越小，而觸摸電容ΔC越大時(shí)，觸摸動(dòng)作就越容易被檢測(cè)到，也就是說，觸摸傳感器的靈敏度越高。

假如手指觸摸時(shí)觸摸電容ΔC為5 pF，寄生電容C為20 pF時(shí)，總電容變化率為25%。如果寄生電容C增大到了100 pF，則總電容的變化率僅為5%。| 圖源：github.com

對(duì)于電容式觸摸傳感器而言，外部的導(dǎo)電材料無需施加壓力，僅僅靠觸碰就足以使其發(fā)生響應(yīng)，所以這種傳感器也存在誤觸的風(fēng)險(xiǎn)較高等缺點(diǎn)。

2. 電阻式觸摸傳感器與電容式觸摸傳感器不同，其感應(yīng)不取決于電氣特性，而是通過測(cè)量施加在表面上的壓力來工作。所以電阻式觸摸傳感器可以容納非導(dǎo)電材料，例如手寫筆和手套包裹的手指，并需要施加一定的力量才能操作，常用于腳前旋監(jiān)護(hù)儀、樂器、舊手機(jī)中的鍵盤以及電阻式觸摸板等器件中。

電阻式觸摸傳感器的工作原理。| 圖源：bp.blogspot.com

電阻式觸摸開關(guān)需要兩個(gè)電極與導(dǎo)電物體（例如手指）物理接觸才能操作。當(dāng)具有某種電阻率的物體（例如我們的手指）觸摸表面的兩個(gè)電極時(shí)，電極之間的電阻降低，形成閉合電路，從而使少量電流通過皮膚流到晶體管的基極。然后，晶體管將從截止?fàn)顟B(tài)變?yōu)轱柡蜖顟B(tài)，將電壓放大到某個(gè)有效值并使電流流過負(fù)載。圖中的電阻Rp用于保護(hù)晶體管免受短路時(shí)大電流的影響，電阻Rb則保證在電路斷開的情況下使基極保持在接地狀態(tài)。

電阻式觸摸傳感器不兼容多點(diǎn)觸摸，任何物體施加壓力也會(huì)造成誤觸，由于支持手套等包裹物下的操作，目前多用于惡劣環(huán)境中。

上文中說道，這只貓右爪按到了臺(tái)燈的觸控開關(guān)上，貓的身體（除了毛的部分）是導(dǎo)電的，所以臺(tái)燈的觸摸開關(guān)+貓的身體就形成了一個(gè)新的系統(tǒng)，貓就相當(dāng)于觸控開關(guān)的延伸，當(dāng)手觸碰貓的鼻子或者其他的肉墊部分（也就是沒毛的部分），改變了觸摸開關(guān)的電容，臺(tái)燈也就開了。

貓爪爪的肉墊沒有毛哦~ | 圖源：kknews.cc

我們的身體都是導(dǎo)體，而且能存儲(chǔ)一定量的電荷。正是這些電荷影響了觸控開關(guān)的行為，導(dǎo)致電容發(fā)生變化。所以，除了手之外，其他存儲(chǔ)有電荷的物體，不管是水果、肥皂還是飲料，在靠近或接觸開關(guān)時(shí)，也都會(huì)使開關(guān)打開或關(guān)閉。當(dāng)貓爪上沒有電荷時(shí)，貓爪的觸碰也就不會(huì)影響臺(tái)燈的開關(guān)，而是僅僅起到聯(lián)通的作用，需要借助人的觸碰來傳導(dǎo)電荷。但若是貓帶了電荷，那它們自己也會(huì)玩的很開心。

這時(shí)候就沒你什么事兒了 | 圖源：k.sina.cn

那么，現(xiàn)在就差最后一個(gè)問題，臺(tái)燈我有，貓去哪兒領(lǐng)？