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红外触摸屏简介

供稿:中国工控网 2016/8/3 9:03:14

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  • 关键词: 红外触摸屏
  • 摘要:红外触摸屏全称:红外线技术触摸屏(Infrared Touch Screen Technology),由装在触摸屏外框内的集成电路、红外线发射与接收发光二极管元件构成,在屏幕表面上,形成X、Y轴红外线交叉探测网,任何不透光物体挡住红外LED管的发射与接收,通过集成电路主控IC监测,并运算数据反馈到计算机,计算机再通过数据处理,即可定位被挡住的红外线位置,从而实现触摸与输写的操作。

红外触摸屏全称:红外线技术触摸屏(Infrared Touch Screen Technology),由装在触摸屏外框内的集成电路、红外线发射与接收发光二极管元件构成,在屏幕表面上,形成X、Y轴红外线交叉探测网,任何不透光物体挡住红外LED管的发射与接收,通过集成电路主控IC监测,并运算数据反馈到计算机,计算机再通过数据处理,即可定位被挡住的红外线位置,从而实现触摸与输写的操作。

红外线式触控屏的实现原理与表面声波式触控相似,它使用的是红外线发射与接收感测元件。这些元件在屏幕表面形成红外线探测网,触控操作的物体(比如手指)可以改变触电的红外线,进而被转化成触控的坐标位置而实现操作的响应。在红外线式触控屏上,屏幕的四边排布的电路板装置有红外发射管和红外接收管,对应形成横竖交叉的红外线矩阵。

工作原理 

红外触摸屏是利用X、Y方向上密布的红外线矩阵来检测并定位人的触摸手势的电子设备。红外触摸屏在显示器的前面安装一个电路板外框,电路板在屏幕四边排布红外发射管和红外接收管,一一对应形成横竖交叉的红外线矩阵,如原理图所示。手指在触摸屏幕时,就会挡住经过该位置的横竖两条红外线,因而可以判断出触摸点在屏幕的坐标位置。任何非透明物体都可改变触点上的红外线而实现触摸屏操作。当有触摸时,手指或其它物就会挡住经过该位置的横竖红外线,触摸屏扫描时发现并确信有一条红外线受阻后,红灯亮,表示有红外线受阻,可能有触摸,同时立刻换到另一坐标再扫描,如果再发现另外一轴也有一条红外线受阻,黄灯亮,表示发现触摸,并将两个发现阻隔的红外对管位置报告给计算机主机,经过计算判断出触摸点在屏幕的位置。

红外触摸屏产品分外挂式和内置式两种。外挂式的安装方法非常简单,是所有触摸屏中安装最方便的,只要用胶或双面胶将框架固定在显示器前面即可。


 


技术特点

红外触摸屏的优点是可用手指、笔或任何可阻挡光线的物体来触摸。红外触摸屏缺点是在球面显示器上使用时感觉不好,这是因为赖以工作的红外光栅矩阵显然要求保证在同一平面上,因此,真正感应触摸的工作平面距离弧形的显示器屏幕有较大的间隔,尤其在边角,但是这个缺点在平面显示器上不存在,比如液晶显示器。

可以说在平面显示器上使用,红外触摸屏具有相当的优势。红外线探测技术利用同一波长的红外发射管、红外接收管(简称红外对管)就能得到简单的红外线探测方法:

只要有物体阻挡住红外对管之间的连线,接收信号就急剧下降,因此红外线可以探测物体的阻挡,在防盗系统、自动感应系统、计数器等系统上广泛应用。

红外线若是短距离应用,根据接收信号的衰减程度还可探知阻挡程度,这就是所谓的模拟方式,模拟方式在接收端采用密集的接收管阵列,还可用于造影成像;为防止干扰,红外探测还可采用脉冲方式,即红外发射管发射一个固定频率的信号,而接收方只对这一频率进行检测,脉冲方式抗干扰能力非常强。脉冲方式如果在工作频率上调制信号,还可用于数字通信,这就是大名鼎鼎的红外线通讯,家用电器的遥控、电脑的红外通信、甚至是当今最快的光纤通信,都缘于此。红外通信对人体没有影响,兼又发射距离短没有空间污染,当今备受青睐。

1.  高度的适应性,不受电流、电压和静电干扰,适宜某些恶劣的环境条件(防爆,防尘);

2.  高透光性无中间介质,最高可达标100%;

3.  使用寿命长,高度耐久,不怕刮伤,触控寿命也长;

4.  使用特性好,触摸无须力度,对触摸体无特殊要求;

5.  在WIN7或以上平台支持真多点;

6.  支持USB输出;

7.  分辨率是32768(W)*32768(D);

8.  操作系统兼容性好 WinXP/VISTA/Win7或以上,android;

9.  触摸直径 ≧5mm;

10.  正常情况不会受到强红外线干扰,如遥控器、阳光或白炽灯等红外源照射红外接收管;

 

技术难点

环境光因素,红外接收管有最小灵敏度和最大光照度之间的工作范围,但是触摸屏产品却不能限制使用范围,从黑暗的歌厅包房到海南岛高强度阳光下的户外使用,作为产品,它必须适应。

周围的反射、折射、干扰,红外发射管有一个发射角,接收管有较大范围的接收角,如果周围反射到一定程度,你会发现手指放在什么地方也阻挡不住信号。

要解决这些问题,选择模拟方式最大的好处是可以分析提高触摸屏的分辨率,但是抗干扰能力比不上脉冲方式;选择脉冲方式虽然抗干扰能力强,但是存在脉冲方式在接收方需要一个响应过程时间的问题,而触摸屏却要求极快的速度,因此要在自适应电路、单片机软件、模具设计、透光材料选择等几个方面要有技术突破。

红外屏赖以工作的是红外线矩阵,矩阵上多点的x、y坐标能组合出平方倍数的触摸点,见下图,A、B两点和C、D两点对红外屏来说是相同的效果,无法分辨,其处理方式,市场上的红外屏对多点触摸常见的处理不管连续否,要么不判断,要么判为左上角,即下图中不管是A、B还是C、D都判为C点。真正技术过得硬的红外屏应该是对坐标连续的多点触摸判断取中点,即判断为大物体(比如粗手指)的触摸,而对不连续的多点触摸不予判断,所以说它技术过硬是这种算法对产品的品质要求更严,不允许出现各种各样的故障情况。

电容触摸屏本身实际是一套精密的漏电传感器,带手套的手不能触摸,由于使用电容方式,导致有漂移现象。

超声波触摸屏有表面声波触摸屏,利用的都是电-声压电换能器作传感器,接收传感器和发射传感器所用的压电晶体不是一种型号,在制造时的掺杂材料略有不同,发射换能器功率大,接收换能器更加灵敏。压电换能器的寿命长,工作稳定,正常工作可以保证10年不出问题。触摸屏安装后,换能器是隐藏起来的,但是在运输和安装过程中需要小心谨慎,裸露的换能器晶体不能碰撞挤压。表面声波触摸屏有X、Y轴两对传感器,利用屏幕表面的声表面波来检测手指触摸,可以说,工作面是一层看不见、打不坏的声能。但,表面声波的缺点有:这项技术原先是针对较小尺寸荧幕所设计,所以不便应用于超过30寸的荧幕尺寸。由于该技术无法加以封装,容易受到表面脏污及水分的破坏,因此不适用于许多工业及商业应用产品。表面脏污会导致屏幕上产生暗点,需要定期清洁感应器及不定期进行调校。基于技术本身的运作方式,使其同时也难以避免受到不必要的干扰,如外部声音的干扰。

发展前景

长期以来,触摸屏市场处于五彩纷呈的局面,采用不同技术的触摸屏适应了不同的应用环境,红外触摸技术只是其中的一种,有自身的优势和不足。业内人士对红外触摸技术的优势极为钟情,对其不足之处也非常清楚,并做出了不懈的努力进行改进。到目前为止,红外触摸技术已经进入第五代。从其表现出来的一些特性来看,极有可能从各种触摸技术之中脱颖而出,成为触摸屏市场的弄潮儿。

早期红外触摸屏出现于1992年,分辨率只有32×32。第一代红外触摸技术分辨率低、易受环境干扰而误动作,而且要求在一定的遮光环境中使用。由于这些局限性,致使红外触摸屏一度曾经淡出市场。

第二代红外触摸屏于1994年推出,分辨率达到64×64,改善了抗光干扰性能,可以适应大多数室内环境。第三代红外触摸屏1997年推出,分辨率达到320×240,可以在室外非阳光直射的环境中使用;第四代红外触摸屏的主要贡献是提高了分辨率,达到了800×600,于1998年推出。从红外触摸屏的发展历程来看,主要的进步是沿着提高分辨率和对强光干扰环境适应能力两个方面进行的,但基本上没有克服产品寿命短、器件特性参数容易漂移等问题。

近年推出的第五代红外触摸技术,不仅将分辨率提高到了4096*4096,抗强光干扰性能提高到太阳直射环境亦可使用,更重要的是在产品寿命和免维护性能方面有了本质的飞跃。第五代红外触摸采用概率函数器件冗余分布的指导思想,工作环境下寿命大于7年。这就是说,当配套的显示器达到寿命终结的时候,触摸屏本身仍然是正常工作的。

第五代红外触摸屏在性能指标上的改善,足以将触摸屏的应用推向新的水平。原来有些场合不能使用的可以使用了。例如,过去触摸屏在跟踪手指移动轨迹的时候会出现很多断笔,无法用于汉字识别。第五代触摸屏在跟踪手指移动轨迹的时候,精度、平滑度和跟踪速度都可以满足要求。用户的书写可以十分流畅地转换成图像轨迹,完全支持手写识别输入。

第六代触摸屏已适应windows7系统或以上平台的要求,且支持Android系统平台,已支持多点触摸。


适用比较

1 电阻触摸屏

- 不怕水、污

- 具有小尺寸的成本优势,适用于小尺寸工控产品、个人便携产品

- 怕划伤,透光率低,低温迟钝

2表面声波触摸屏

- 新的好用,适用于短期产品

- 怕水、怕灰,需要维护

- 发射换能器易碎,存在返修率

3 电容触摸屏

- 漂移,易部分失效

- 人体成为线路的一部份,戴手套不作用

- 对湿度、温度、接地等环境要求高

4 红外触摸屏

- 稳定性好

- 外置或内置,不影响显示器外观,可适应小至大尺寸屏幕

- 可能被高强光干扰

- 防暴性能好

- 任意物体触摸

- 完全封闭免维护,适应恶劣环境

红外感应触摸屏适合于多种非露天的未知使用对象的场合。红外触摸屏的感应介质是任何可阻挡光线的物品,如手指、笔杆、小棍棒等等。

 

审核编辑(王静)
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