《電子技術(shù)應(yīng)用》
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噴碼機(jī)觸摸屏的工作原理與應(yīng)用

2015-11-05
關(guān)鍵詞: 觸摸屏 顯示器 CPU 紅外線

一、觸摸屏的工作原理
       為了操作上的方便,,人們用觸摸屏來(lái)代替鼠標(biāo)或鍵盤。工作時(shí),,我們必須首先用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏,,然后系統(tǒng)根據(jù)手指觸摸的圖標(biāo)或菜單位置來(lái)定位選擇信息輸入,。觸摸屏由觸摸檢測(cè)部件和觸摸屏控制器組成;觸摸檢測(cè)部件安裝在顯示器屏幕前面,,用于檢測(cè)用戶觸摸位置,,接受后送觸摸屏控制器;而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點(diǎn)檢測(cè)裝置上接收觸摸信息,,并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo),,再送給CPU,它同時(shí)能接收CPU 發(fā)來(lái)的命令并加以執(zhí)行,。
二,、觸摸屏的主要類型
       從技術(shù)原理來(lái)區(qū)別觸摸屏,可分為五個(gè)基本種類:矢量壓力傳感技術(shù)觸摸屏,、電阻技術(shù)觸摸屏,、電容技術(shù)觸摸屏、紅外線技術(shù)觸摸屏,、表面聲波技術(shù)觸摸屏,。其中矢量壓力傳感技術(shù)觸摸屏已退出歷史舞臺(tái)。觸摸屏紅外屏價(jià)格低廉,,但其外框易碎,,容易產(chǎn)生光干擾,曲面情況下失真,;電容屏設(shè)計(jì)理論好,,但其圖象失真問題很難得到根本解決;電阻屏的定位準(zhǔn)確,,但其價(jià)格頗高,,且怕刮易損。表面聲波觸摸屏解決了以往觸摸屏的各種缺陷,,清晰抗暴,,適于各種場(chǎng)合,缺憾是屏表面的水滴,、塵土?xí)褂|摸屏變的遲鈍,,甚至不工作。按照觸摸屏的工作原理和傳輸信息的介質(zhì),,我們把觸摸屏分為四種,,它們分別為電阻式、紅外線式,、電容感應(yīng)式以及表面聲波式,,下面筆者就對(duì)上述的各種類型的觸摸屏進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹:

1,、電阻式觸摸屏
       電阻觸摸屏的屏體部分是一塊與顯示器表面非常配合的多層復(fù)合薄膜,由一層玻璃或有機(jī)玻璃作為基層,,表面涂有一層透明的導(dǎo)電層(OTI,,氧化銦),上面再蓋有一層外表面硬化處理,、光滑防刮的塑料層,,它的內(nèi)表面也涂有一層OTI,在兩層導(dǎo)電層之間有許多細(xì)小(小于千分之一英寸)的透明隔離點(diǎn)把它們隔開絕緣,。當(dāng)手指接觸屏幕,,兩層OTI 導(dǎo)電層出現(xiàn)一個(gè)接觸點(diǎn),因其中一面導(dǎo)電層接通Y軸方向的5V 均勻電壓場(chǎng),,使得偵測(cè)層的電壓由零變?yōu)榉橇?,控制器偵測(cè)到這個(gè)接通后,進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換,,并將得到的電壓值與5V 相比,即可得觸摸點(diǎn)的Y 軸坐標(biāo),,同理得出X 軸的坐標(biāo),,這就是電阻技術(shù)觸摸屏共同的最基本原理。電阻屏根據(jù)引出線數(shù)多少,,分為四線,、五線等多線電阻觸摸屏。五線電阻觸摸屏的A面是導(dǎo)電玻璃而不是導(dǎo)電涂覆層,,導(dǎo)電玻璃的工藝使其的壽命得到極大的提高,,并且可以提高透光率。

       電阻式觸摸屏的OTI 涂層比較薄且容易脆斷,,涂得太厚又會(huì)降低透光且形成內(nèi)反射降低清晰度,,OTI 外雖多加了一層薄塑料保護(hù)層,但依然容易被銳利物件所破壞,;且由于經(jīng)常被觸動(dòng),,表層OTI 使用一定時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)細(xì)小裂紋,甚至變型,,如其中一點(diǎn)的外層OTI 受破壞而斷裂,,便失去作為導(dǎo)電體的作用,觸摸屏的壽命并不長(zhǎng)久,。但電阻式觸摸屏不受塵埃,、水、污物影響,。這種觸摸屏利用壓力感應(yīng)進(jìn)行控制,。它用兩層高透明的導(dǎo)電層組成觸摸屏,,兩層之間距離僅為2.5 微米。當(dāng)手指按在觸摸屏上時(shí),,該處兩層導(dǎo)電層接觸,,電阻發(fā)生變化,在X 和Y 兩個(gè)方向上產(chǎn)生信號(hào),,然后送觸摸屏控制器,。這種觸摸屏能在惡劣環(huán)境下工作,但手感和透光性較差,,適合配帶手套和不能用手直接觸控的場(chǎng)合,。電阻類觸摸屏的關(guān)鍵在于材料科技,常用的透明導(dǎo)電涂層材料有:A,、ITO,,氧化銦,弱導(dǎo)電體,,特性是當(dāng)厚度降到1800 個(gè)(埃=10-10 米)以下時(shí)會(huì)突然變得透明,,透光率為80%,再薄下去透光率反而下降,,到300 埃厚度時(shí)又上升到80%,。ITO 是所有電阻技術(shù)觸摸屏及電容技術(shù)觸摸屏都用到的主要材料,實(shí)際上電阻和電容技術(shù)觸摸屏的工作面就是ITO 涂層,。B,、鎳金涂層,五線電阻觸摸屏的外層導(dǎo)電層使用的是延展性好的鎳金涂層材料,,外導(dǎo)電層由于頻繁觸摸,,使用延展性好的鎳金材料目的是為了延長(zhǎng)使用壽命,但是工藝成本較為高昂,。鎳金導(dǎo)電層雖然延展性好,,但是只能作透明導(dǎo)體,不適合作為電阻觸摸屏的工作面,,因?yàn)樗鼘?dǎo)電率高,,而且金屬不易做到厚度非常均勻,不宜作電壓分布層,,只能作為探層,。

2、電容式觸摸屏
       電容式觸摸屏的構(gòu)造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜體層,,再在導(dǎo)體層外
加上一塊保護(hù)玻璃,,雙玻璃設(shè)計(jì)能徹底保護(hù)導(dǎo)體層及感應(yīng)器。電容式觸摸屏在觸摸屏四邊均鍍上狹長(zhǎng)的電極,在導(dǎo)電體內(nèi)形成一個(gè)低電壓交流電場(chǎng),。用戶觸摸屏幕時(shí),,由于人體電場(chǎng),手指與導(dǎo)體層間會(huì)形成一個(gè)耦合電容,,四邊電極發(fā)出的電流會(huì)流向觸點(diǎn),,而電流強(qiáng)弱與手指到電極的距離成正比,位于觸摸屏幕后的控制器便會(huì)計(jì)算電流的比例及強(qiáng)弱,,準(zhǔn)確算出觸摸點(diǎn)的位置,。電容觸摸屏的雙玻璃不但能保護(hù)導(dǎo)體及感應(yīng)器,更有效地防止外在環(huán)境因素對(duì)觸摸屏造成影響,,就算屏幕沾有污穢,、塵埃或油漬,,電容式觸摸屏依然能準(zhǔn)確算出觸摸位置,。

       電容式觸摸屏是在玻璃表面貼上一層透明的特殊金屬導(dǎo)電物質(zhì)。當(dāng)手指觸摸在金屬層上時(shí),,觸點(diǎn)的電容就會(huì)發(fā)生變化,,使得與之相連的振蕩器頻率發(fā)生變化,通過測(cè)量頻率變化可以確定觸摸位置獲得信息,。由于電容隨溫度,、濕度或接地情況的不同而變化,故其穩(wěn)定性較差,,往往會(huì)產(chǎn)生漂移現(xiàn)象,。該種觸摸屏適用于系統(tǒng)開發(fā)的調(diào)試階段,。

3,、紅外線式觸摸屏
       該觸摸屏由裝在觸摸屏外框上的紅外線發(fā)射與接收感測(cè)元件構(gòu)成,在屏幕表面上,,形成紅外線探測(cè)網(wǎng),,任何觸摸物體可改變觸點(diǎn)上的紅外線而實(shí)現(xiàn)觸摸屏操作。紅外觸摸屏不受電流,、電壓和靜電干擾,,適宜某些惡劣的環(huán)境條件。其主要優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉,、安裝方便,、不需要卡或其它任何控制器,可以用在各檔次的計(jì)算機(jī)上,。此外,,由于沒有電容充放電過程,響應(yīng)速度比電容式快,但分辨率較低,。紅外線觸摸屏原理很簡(jiǎn)單,,只是在顯示器上加上光點(diǎn)距架框,無(wú)需在屏幕表面加上涂層或接駁控制器,。光點(diǎn)距架框的四邊排列了紅外線發(fā)射管及接收管,,在屏幕
表面形成一個(gè)紅外線網(wǎng)。用戶以手指觸摸屏幕某一點(diǎn),,便會(huì)擋住經(jīng)過該位置的橫豎兩條紅外線,,計(jì)算機(jī)便可即時(shí)算出觸摸點(diǎn)位置。因?yàn)榧t外觸摸屏不受電流,、電壓和靜電干擾,,所以適宜某些惡劣的環(huán)境條件。其主要優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉,、安裝方便,、不需要卡或其它任何控制器,可以用在各檔次的計(jì)算機(jī)上,。不過,,由于只是在普通屏幕增加了框架,在使用過程中架框四周的紅外線發(fā)射管及接收管很容易損壞,。

4,、表面聲波觸摸屏
       表面聲波是一種沿介質(zhì)表面?zhèn)鞑サ臋C(jī)械波。該種觸摸屏由觸摸屏,、聲波發(fā)生器,、反射器和聲波接受器組成,其中聲波發(fā)生器能發(fā)送一種高頻聲波跨越屏幕表面,,當(dāng)手指觸及屏幕時(shí),,觸點(diǎn)上的聲波即被阻止,由此確定坐標(biāo)位置,。表面聲波觸摸屏不受溫度,、濕度等環(huán)境因素影響,分辨率極高,,有極好的防刮性,,壽命長(zhǎng)(5000萬(wàn)次無(wú)故障);透光率高(92%),,能保持清晰透亮的圖像質(zhì)量,;沒有漂移,只需安裝時(shí)一次校正,;有第三軸(即壓力軸)響應(yīng),,最適合公共場(chǎng)所使用。表面聲波觸摸屏的觸摸屏部分可以是一塊平面、球面或是柱面的玻璃平板,,安裝在CRT,、LED、LCD 或是等離子顯示器屏幕的前面,。這塊玻璃平板只是一塊純粹的強(qiáng)化玻璃,,區(qū)別于其它觸摸屏技術(shù)是沒有任何貼膜和覆蓋層。玻璃屏的左上角和右下角各固定了豎直和水平方向的超聲波發(fā)射換能器,,右上角則固定了兩個(gè)相應(yīng)的超聲波接收換能器,。玻璃屏的四個(gè)周邊則刻有45°角由疏到密間隔非常精密的反射條紋。

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