《電子技術(shù)應(yīng)用》
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紅外線觸摸屏技術(shù)初探
摘要: 紅外觸摸屏是在緊貼屏幕前密布X,、Y方向上的紅外線矩陣,,通過不停的掃描是否有紅外線被物體阻擋檢測并定位用戶的觸摸,。本文將對紅外線觸摸屏技術(shù)的特點進行分析,,并且對該技術(shù)的實現(xiàn)難點進行探討。
關(guān)鍵詞: 觸摸屏 紅外線 紅外線矩陣
Abstract:
Key words :

中心議題:

  • 分析紅外線觸摸屏技術(shù)的特點
  • 探討紅外線觸摸屏技術(shù)的難點


紅外觸摸屏是在緊貼屏幕前密布X,、Y方向上的紅外線矩陣,,通過不停的掃描是否有紅外線被物體阻擋檢測并定位用戶的觸摸。如下圖所示,,這種觸摸屏是在顯示器的前面安裝一個外框,,外框里設(shè)計有電路板,從而在屏幕四邊排布紅外發(fā)射管和紅外接收管,,一一對應(yīng)形成橫豎交叉的紅外線矩陣,。每掃描完一圈,如果所有的紅外對管通達,,綠燈亮,,表示一切正常。
 


當(dāng)有觸摸時,,手指或其它物就會擋住經(jīng)過該位置的橫豎紅外線,觸摸屏掃描時發(fā)現(xiàn)并確信有一條紅外線受阻后,,紅燈亮,,表示有紅外線受阻,可能有觸摸,,同時立刻換到另一坐標(biāo)再掃描,,如果再發(fā)現(xiàn)另外一軸也有一條紅外線受阻,,黃燈亮,表示發(fā)現(xiàn)觸摸,,并將兩個發(fā)現(xiàn)阻隔的紅外對管位置報告給主機,,經(jīng)過計算判斷出觸摸點在屏幕的位置。

紅外觸摸屏產(chǎn)品分外掛式和內(nèi)置式兩種,。外掛式的安裝方法非常簡單,,是所有觸摸屏中安裝最方便的,只要用膠或雙面膠將框架固定在顯示器前面即可,。

紅外線觸摸屏技術(shù)特點

紅外觸摸屏的優(yōu)點是可用手指,、筆或任何可阻擋光線的物體來觸摸。

紅外觸摸屏缺點是在球面顯示器上使用時感覺不好,,這是因為賴以工作的紅外光柵矩陣顯然要求保證在同一平面上,,因此,真正感應(yīng)觸摸的工作平面距離弧形的顯示器屏幕有較大的間隔,,尤其在邊角,,但是這個缺點在平面顯示器上不存在,比如液晶顯示器,。

可以說在平面顯示器上使用,,紅外觸摸屏具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢。紅外線探測技術(shù)利用同一波長的紅外發(fā)射管,、紅外接收管(簡稱紅外對管)就能得到簡單的紅外線探測方法:

只要有物體阻擋住紅外對管之間的連線,,接收信號就急劇下降,因此紅外線可以探測物體的阻擋,,在防盜系統(tǒng),、自動感應(yīng)系統(tǒng)、計數(shù)器等系統(tǒng)上廣泛應(yīng)用,。

紅外線若是短距離應(yīng)用,,根據(jù)接收信號的衰減程度還可探知阻擋程度,這就是所謂的模擬方式,,模擬方式在接收端采用密集的接收管陣列,,還可用于造影成像;為防止干擾,,紅外探測還可采用脈沖方式,,即紅外發(fā)射管發(fā)射一個固定頻率的信號,而接收方只對這一頻率進行檢測,,脈沖方式抗干擾能力非常強,。脈沖方式如果在工作頻率上調(diào)制信號,還可用于數(shù)字通信,這就是大名鼎鼎的紅外線通訊,,家用電器的遙控,、電腦的紅外通信、甚至是當(dāng)今最快的光纖通信,,都緣于此,。紅外通信對人體沒有影響,兼又發(fā)射距離短沒有空間污染,,當(dāng)今備受親睞,。本章立意觸摸屏,不神游其它,,但是從這一家族興旺,,也可以看出紅外觸摸屏前途遠(yuǎn)大。

紅外線觸摸屏技術(shù)難點

環(huán)境光因素,,紅外接收管有最小靈敏度和最大光照度之間的工作范圍,,但是觸摸屏產(chǎn)品卻不能限制使用范圍,從黑暗的歌廳包房到海南島高強度陽光下的戶外使用,,作為產(chǎn)品,,它必須適應(yīng)。

快速檢測,,紅外觸摸屏一般尺寸最少也有64套紅外對管,,也就是說至少要求在0.4毫秒內(nèi)就要完成一條紅外線的檢測。

周圍的反射,、折射,、干擾,紅外發(fā)射管有一個發(fā)射角,,接收管有較大范圍的接收角,,如果周圍反射到一定程度,你會發(fā)現(xiàn)手指放在什么地方也阻擋不住信號,。

要解決這些問題,,選擇模擬方式最大的好處是可以分析提高觸摸屏的分辨率,但是抗干擾能力比不上脈沖方式,;選擇脈沖方式雖然抗干擾能力強,,但是存在脈沖方式在接收方需要一個響應(yīng)過程時間的問題,而觸摸屏卻要求極快的速度,,因此要在自適應(yīng)電路,、單片機軟件、模具設(shè)計,、透光材料選擇等幾個方面要有技術(shù)突破,。

紅外觸摸屏靠多對紅外發(fā)射和接收對管來工作,,紅外對管性能和壽命都比較可靠,任何阻擋光線的物體都可用來作觸摸物,,不過紅外觸摸屏使用傳感器數(shù)目將近100對,并且共用外圍電路,,這就要求傳感器不僅本身性能好,,還要求將近100對的紅外二極管“光-電阻特性”和“結(jié)電容”都保持一致。實際應(yīng)用中,,萬一有哪一對出現(xiàn)故障,,可以在上電自檢過程中發(fā)現(xiàn)并在此后加以忽略,靠鄰近的紅外線代替,,由于每一對紅外線只“監(jiān)管”約6mm左右的窄帶,,而手指通常在15mm左右粗細(xì),用戶是察覺不到的,。但如果生產(chǎn)過程沒有對紅外發(fā)射管進行老化測試,,沒有很好的質(zhì)量管理體系,將近100對的傳感器,,很快就不是一對兩對“掉隊”的問題了,,總體壽命也就難以保證。

紅外屏賴以工作的是紅外線矩陣,,矩陣上多點的x,、y坐標(biāo)能組合出平方倍多的觸摸點,見下圖,,A,、B兩點和C、D兩點對紅外屏來說是相同的效果,,無法分辨,,怎么處理呢?目前市場上的紅外屏對多點觸摸常見的處理不管連續(xù)否,,要么不判斷,,要么判為左上角,即下圖中不管是A,、B還是C,、D都判為C點。真正技術(shù)過得硬的紅外屏應(yīng)該是對坐標(biāo)連續(xù)的多點觸摸判斷取中點,,即判斷為大物體(比如粗手指)的觸摸,,而對不連續(xù)的多點觸摸不予判斷,所以說它技術(shù)過硬是這種算法對產(chǎn)品的品質(zhì)要求更嚴(yán),,不允許出現(xiàn)各種各樣的故障情況,。
 


結(jié)語

以上簡單地談了一些觸摸屏技術(shù)領(lǐng)域的概念,當(dāng)然,只是是純理論的一些探討,。要評判一種觸摸屏,,技術(shù)原理還僅僅是其中的一部分而已,觸摸屏要應(yīng)用到各個領(lǐng)域,,還要經(jīng)過千觸萬摸,,以及考驗選用的材料的耐用性,反應(yīng)速度,,包括控制卡,、驅(qū)動程序和校準(zhǔn)程序運行如何,卡的設(shè)計水平和工藝水平,,驅(qū)動程序跨操作系統(tǒng)平臺,、跨機種的通用性、計算機接口與技術(shù)趨勢的緊跟程度,,廠商的技術(shù)實力和服務(wù)承諾的可信任度,,這些都是理性評判一種觸摸屏的必須考慮在內(nèi)的因素。

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