1 引言
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(gè)外框,外框里設(shè)計(jì)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(dá),綠燈亮,表示一切正常。
當(dāng)有觸摸時(shí),手指或其它物就會(huì)擋住經(jīng)過該位置的橫豎紅外線,觸摸屏掃描時(shí)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(shí)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(gè)發(fā)現(xiàn)阻隔的紅外對管位置報(bào)告給主機(jī),經(jīng)過計(jì)算判斷出觸摸點(diǎn)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。
2 紅外線觸摸屏技術(shù)特點(diǎn)
紅外觸摸屏的優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)是在球面顯示器上使用時(shí)感覺不好,這是因?yàn)橘囈怨ぷ鞯募t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(gè)缺點(diǎn)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(dòng)感應(yīng)系統(tǒng)、計(jì)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(gè)固定頻率的信號,而接收方只對這一頻率進(jìn)行檢測,脈沖方式抗干擾能力非常強(qiáng)。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。
3 紅外線觸摸屏技術(shù)難點(diǎn)
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(qiáng)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(gè)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(huì)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(qiáng),但是存在脈沖方式在接收方需要一個(gè)響應(yīng)過程時(shí)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(jī)軟件、模具設(shè)計(jì)、透光材料選擇等幾個(gè)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(shí)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(jìn)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(duì)”的問題了,總體壽命也就難以保證。因此,購買紅外屏的用戶應(yīng)該了解廠家有沒有嚴(yán)格的質(zhì)量檢測辦法或是否通過ISO9000認(rèn)證。
紅外屏賴以工作的是紅外線矩陣,矩陣上多點(diǎn)的x、y坐標(biāo)能組合出平方倍多的觸摸點(diǎn),見下圖,A、B兩點(diǎn)和C、D兩點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)。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(diǎn)觸摸判斷取中點(diǎn),即判斷為大物體(比如粗手指)的觸摸,而對不連續(xù)的多點(diǎn)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。這種紅外屏現(xiàn)在市場有,價(jià)格非常高。
電容觸摸屏本身實(shí)際是一套精密的漏電傳感器,帶手套的手不能觸摸,由于使用電容方式,導(dǎo)致有漂移現(xiàn)象,下節(jié)電容觸摸屏有詳細(xì)的介紹。
超聲波觸摸屏有表面聲波觸摸屏和體波聲波觸摸屏,利用的都是電-聲壓電換能器作傳感器,接收傳感器和發(fā)射傳感器所用的壓電晶體不是一種型號,在制造時(shí)的摻雜材料略有不同,發(fā)射換能器功率大,接收換能器更加靈敏。壓電換能器的壽命長,工作穩(wěn)定,正常工作可以保證10年不出問題。觸摸屏安裝后,換能器是隱藏起來的,但是在運(yùn)輸和安裝過程中需要小心謹(jǐn)慎,裸露的換能器晶體不能碰撞擠壓。表面聲波觸摸屏有X、Y軸兩對傳感器,利用屏幕表面的聲表面波來檢測手指觸摸,可以說,工作面是一層看不見、打不壞的聲能,不怕暴力使用,最適合公共信息查詢,是目前市場上最受歡迎的觸摸屏產(chǎn)品。
4 結(jié)語
以上簡單地談了一些觸摸屏技術(shù)領(lǐng)域的概念。