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红外、电容触摸屏基本知识

发布时间 : 2014-09-16 浏览次数 : 4738

一、原理和分类

触摸屏输入是靠触摸显示器屏幕来输入数据的一种输入技术。它一般包括两个部分:触摸检测装置和触摸屏控制器。触摸检测装置安装在显示器屏幕前面,用于检测用户触摸位置,接收后送触摸屏控制器;触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息,并将它转换成触点坐标,再送给CPU,它同时能接收CPU发来的命令并加以执行。
随着科技的进步,触摸屏技术也经历了从低档向高档逐步升级和发展的过程。根据其工作原理,其目前一般被分为四大类:电阻式触摸屏、电容式触摸屏、红外线式触摸屏和表面声波触摸屏。

1、电容式触摸屏
电容式触摸屏是一块四层复合玻璃,玻璃的内外表面各涂有一层ITO,最外层再涂附一层很薄的稀土玻璃保护层,上层ITO涂层作为工作界面,四个角上引出四个电极,内层ITO为屏蔽层以保证良好的工作环境。触摸屏电极内部形成一个低电压交流电场,当用户触摸电容屏时,用户手指和工作面形成一个耦合电容,因为工作面上接有高频信号,于是手指会吸走一个很小的电流,这个电流分别从屏的四个角上的电极中流出;且理论上流经四个电极的电流与手指到四角的距离成比例,控制器通过对四个电流比例的精密计算,即可得出接触点位置。
电容触摸屏的双玻璃不但能保护导体及感应器,更能有效地防止外在环境因素对触摸屏造成影响,就算屏幕沾有污秽、尘埃或油渍,电容式触摸屏依然能准确算出触摸位置。但由于电容随温度、湿度或接地情况的不同而变化,其稳定性较差,往往会产生漂移现象。
尽管不像电阻式应用那么广, 电容式触摸屏也是受欢迎的供选类型。这类设备精确、反应快,尺寸稍大时也有较高分辨率, 更耐用(抗刮擦), 因而适合用作游戏机的触摸屏。而且,新出现的近场成像技术改良了电容式触摸屏的性能, 减弱了在它和电阻式触摸屏中可能出现的漂移现象。
2、红外线式触摸屏
红外触摸屏是利用遮挡红外线进行控制的,是利用X、Y方向密布的红外线矩阵来检测并定位用户的触摸位置,通常安装在显示器前面的一个外框内,在触摸屏四边排布了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。相关电路则隐藏在外框的四周,当用户在触摸屏幕时,手指会挡住经过该位置的横竖两条红外线,控制器通过计算即可判断出触摸点的位置。
红外触摸屏也同样不受电流、电压和静电干扰,适宜于某些恶劣的环境。其主要优点是价格低廉、安装方便,可以用在各档次的计算机上。此外,由于没有电容充放电过程,响应速度比电容式快,但分辨率较低。

二、触摸屏的基本技术
1、绝对坐标系统
触摸屏是一种绝对坐标系统,其特点就是当前定位坐标与上一次定位坐标没有关系,每次触摸的数据通过校准直接转化为屏幕上的坐标。不管在什么情况下,触摸屏这套坐标体系对同一点的输出数据都是稳定的。不过,它并不能保证每一次对同一点触摸的采样都相同,即不能保证绝对坐标定位,这就是所谓的漂移问题。
2、定位
各种触摸屏都是依靠传感器来工作的,甚至有的触摸屏本身就是一套传感器。它们各自的定位原理和各自所用的传感器决定了触摸屏的反应速度、可靠性、稳定性和寿命。
3、触摸屏的性能比较

电容式触摸屏的分辨率很高,透光率也不错,可以很好地满足各方面的要求,在公共场所常见的就是这种触摸屏。不过,电容式触摸屏把人体当作电容器的一个电极使用,当有导体靠近并与夹层ITO工作面之间耦合出足够大的电容时,流走的电流就会引起电容式触摸屏的误动作;另外,戴着手套或手持绝缘物体触摸时会没有反应,这是因为增加了绝缘的介质。
红外线触摸屏是靠测定红外线的通断来确定触摸位置的,与触摸屏所选用的透明挡板的材料无关(有一些根本就没有使用任何挡板) 。因此,选用透光性能好的挡板, 并加以抗反光处理,可以得到很好的视觉效果。但是,受到红外线发射管体积的限制,不可能发射高密度的红外线,所以这种触摸屏的分辨率不高。另外,由于红外线触摸屏依靠红外感应来工作,外界光线变化,如阳光或室内灯等均会影响其准确度。

三、应用场合

电容感应触摸屏:由于电容随温度、湿度或接地情况的不同而变化,故其稳定性较差,往往会产生漂移现象。怕电磁场干扰、漂移,不易在工业控制场所和有干扰的地方使用。可使用于要求不太精密的公共信息查询;需要经常校准、定位。
红外线感应触摸屏:分辨率较低,但不受电流、电压和静电干扰,适宜某些恶劣的环境条件;适用于无红外线和强光干扰的各类公共场所、办公室以及要求不是非常精密的工业控制现场。

四、发展趋势
触摸屏技术方便了人们对计算机的操作使用,是一种极有发展前途的交互式输入技术。世界各国对此普遍给予重视,并投入大量的人力物力进行研发,新型触摸屏不断涌现。
触摸笔:利用触摸笔进行操作的触摸屏类似白板,除显示界面、窗口、图标外,触摸笔还具有签名、标记的功能。这种触摸笔比早期只提供选择菜单的光笔功能大大增强。
触摸板:触摸板采用了压感电容式触摸技术,屏幕面积最大。它由三部分组成:最底层是中心传感器,用于监视触摸板是否被触摸,然后对信息进行处理,中间层提供了交互用的图形、文字等,最外层是触摸表层,由强度很高的塑料材料构成。当手指点触外层表面时,在千分之一秒内就可以将此信息送到传感器并进行登录处理。除与PC兼容,它还具有亮度高、图像清晰、易于交互等特点,因而被应用于指点式信息查询系统(如电子公告板),收到了非常好的效果。
总之,触摸屏的发展呈现专业化、多媒体化、立体化和大屏幕化等趋势。随着信息社会的发展,人们需要获得各种各样公共信息。以触摸屏技术为交互窗口的公共信息传输系统通过采用先进的计算机技术,运用文字、图像、音乐、解说、动画、录像等多种形式,直观、形象地把各种信息介绍给人们,给人们带来极大的方便。可以预见,随着触摸屏技术的迅速发展,触摸屏的应用领域会越来越广,性能会越来越好。

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