觸控螢幕種類與工作原理

2021-03-03 23:26:20 字數 3118 閱讀 2463

觸控螢幕的基本原理是,用手指或其他物體觸控安裝在顯示器前端的觸控螢幕時,所觸控的位置(以座標形式)由觸控螢幕控制器檢測,並通過介面(如rs232序列口)送到cpu,從而確定輸入的資訊。 觸控螢幕系統一般包括觸控螢幕控制器(卡)和觸控檢測裝置兩個部分。其中,觸控螢幕控制器(卡)的主要作用是從觸控點檢測裝置上接收觸控資訊,並將它轉換成觸點座標,再送給cpu,它同時能接收cpu發來的命令並加以執行:

觸控檢測裝置一般安裝在顯示器的前端,主要作用是檢測使用者的觸控位置,並傳送給觸控

屏控制卡。

1.電阻觸控螢幕 (電阻式觸控螢幕工作原理圖)

電阻觸控螢幕的屏體部分是一塊與顯示器表面相匹配的多層復合薄膜, 由一層玻璃或有機玻璃作為基層, 表面塗有一層透明的導電層,上面再蓋有一層外表面硬化處理、光滑防刮的塑料層,它的內表面也塗有一層透明導電層,在兩層導電層之間有許多細小(小於千分之一英吋)的透明隔離點把它們隔開絕緣。

當手指觸控螢幕時,平常相互絕緣的兩層導電層就在觸控點位置有了乙個接觸,因其中一面導電層接通y軸方向的5v均勻電壓場,使得偵測層的電壓由零變為非零,這種接通狀態被控制器偵測到後,進行a/d轉換,並將得到的電壓值與5v相比即可得到觸控點的y軸座標,同理得出x軸的座標,這就是所有電阻技術觸控螢幕共同的最基本原理。電阻類觸控螢幕的關鍵在於材料科技。電阻屏根據引出線數多少,分為四線、五線、六線等多線電阻觸控螢幕。

電阻式觸控螢幕在強化玻璃表面分別塗上兩層oti透明氧化金屬導電層,最外面的一層oti塗層作為導電體,第二層oti則經過精密的網路附上橫豎兩個方向的+5v至0v的電壓場,兩層oti之間以細小的透明隔離點隔開。當手指接觸螢幕時,兩層oti導電層就會出現乙個接觸點,電腦同時檢測電壓及電流,計算出觸控的位置,反應速度為1020ms。

五線電阻觸控螢幕的外層導電層使用的是延展性好的鎳金塗層材料,外導電層由於頻繁觸控,使用延展性好的鎳金材料目的是為了延長使用壽命,但是工藝成本較為高昂。鎳金導電層雖然延展性好,但是只能作透明導體,不適合作為電阻觸控螢幕的工作面,因為它導電率高,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。

電阻觸控螢幕是一種對外界完全隔離的工作環境,不怕灰塵和水汽,它可以用任何物體來觸控,可以用來寫字畫畫,比較適合工業控制領域及辦公室內有限人的使用。電阻觸控螢幕共同的缺點是因為復合薄膜的外層採用塑膠材料,不知道的人太用力或使用銳器觸控可能劃傷整個觸控螢幕而導致報廢。不過,在限度之內,劃傷只會傷及外導電層,外導電層的劃傷對於五線電阻觸控螢幕來說沒有關係,而對四線電阻觸控螢幕來說是致命的。

2.電容技術觸控螢幕:

是利用人體的電流感應進行工作的。電容式觸控螢幕是是一塊四層復合玻璃屏,玻璃屏的內表面和夾層各塗有一層ito,最外層是一薄層矽土玻璃保護層,夾層ito塗層作為工作面,四個角上引出四個電極,內層ito為遮蔽層以保證良好的工作環境。當手指觸控在金屬層上時,由於人體電場,使用者和觸控螢幕表面形成以乙個耦合電容,對於高頻電流來說,電容是直接導體,於是手指從接觸點吸走乙個很小的電流。

這個電流分從觸控螢幕的四角上的電極中流出,並且流經這四個電極的電流與手指到四角的距離成正比,控制器通過對這四個電流比例的精確計算,得出觸控點的位置。電容觸控螢幕的特點:

■對大多數的環境汙染物有抗力。

■人體成為線路的一部分,因而漂移現象比較嚴重。

■帶手套不起作用。

■需經常校準。

■不適用於金屬機櫃。

■當外界有電感和磁感的時候,會使觸控螢幕失靈。

3.紅外觸控螢幕(紅外線式觸控螢幕工作原理圖)

紅外觸控螢幕是利用x、y方向上密布的紅外線矩陣來檢測並定位使用者的觸控。紅外觸控螢幕在顯示器的前面安裝乙個電路板外框,電路板在螢幕四邊排布紅外發射管和紅外置收管,一一對應形成橫豎交叉的紅外線矩陣。使用者在觸控螢幕時,手指就會擋住經過該位置的橫豎兩條紅外線,因而可以判斷出觸控點在螢幕的位置。

任何觸控物體都可改變觸點上的紅外線而實現觸控螢幕操作。紅外觸控螢幕不受電流、電壓和靜電干擾,適宜惡劣的環境條件,紅外線技術是觸控螢幕產品最終的發展趨勢。採用聲學和其它材料學技術的觸屏都有其難以逾越的屏障,如單一感測器的受損、老化,觸控介面怕受汙染、破壞性使用,維護繁雜等等

問題。紅外線觸控螢幕只要真正實現了高穩定性能和高解析度,必將替代其它技術產品而成為觸控螢幕市場主流。過去的紅外觸控螢幕的解析度由框架中的紅外對管數目決定,因此解析度較低,市場上主要國內產品為32x32、40x32,另外還有說紅外屏對光照環境因素比較敏感,在光照變化較大時會誤判甚至宕機。

這些正是國外非紅外觸控螢幕的國內**商銷售宣傳的紅外屏的弱點。而最新的技術第五代紅外屏的解析度取決於紅外對管數目、 掃瞄頻率以及差值演算法, 解析度已經達到了1000x720, 至於說紅外屏在光照條件下不穩定, 從第二代紅外觸控螢幕開始,就已經較好的克服了抗光干擾這個弱點。第五代紅外線觸控螢幕是全新一代的智慧型技術產品,它實現了1000*720高解析度、多層次自調節和自恢復的硬體適應能力和高度智慧型化的判別識別,可長時間在各種惡劣環境下任意使用。

並且可針對使用者定製擴充功能,如網路控制、聲感應、人體接近感應、使用者軟體加密保護、紅外資料傳輸等。原來**宣傳的紅外觸控螢幕另外乙個主要缺點是抗暴性差, 其實紅外屏完全可以選用任何客戶認為滿意的防暴玻璃而不會增加太多的成本和影響使用效能,這是其他的觸控螢幕所無法效仿的。

4.表面聲波觸控螢幕 (表面聲波觸控螢幕工作原理圖)

以右下角的x軸發射換能器為例: 發射換能器把控制器通過觸控螢幕電纜送來的電訊號轉化為聲波能量向左方表面傳遞,然後由玻璃板下邊的一組精密反射條紋把聲波能量反射成向上的均勻面傳遞,聲波能量經過屏體表面,再由上邊的反射條紋聚成向右的線傳播給x軸的接收換能器,接收換能器將返回的表面聲波能量變為電訊號。當發射換能器發射乙個窄脈衝後,聲波能量歷經不同途徑到達接收換能器,走最右邊的最早到達,走最左邊的最晚到達,早到達的和晚到達的這些聲波能量疊加成乙個較寬的波形訊號,不難看出,接收訊號集合了所有在x軸方向歷經長短不同路徑回歸的聲波能量,它們在y軸走過的路程是相同的,但在x軸上,最遠的比最近的多走了兩倍x軸最大距離。

因此這個波形訊號的時間軸反映各原始波形疊加前的位置,也就是x軸座標。發射訊號與接收訊號波形在沒有觸控的時候,接收訊號的波形與參照波形完全一樣。當手指或其它能夠吸收或阻擋聲波能量的物體觸控螢幕時,x軸途經手指部位向上走的聲波能量被部分吸收,反應在接收波形上即某一時刻位置上波形有乙個衰減缺口。

接收波形對應手指擋住部位訊號衰減了乙個缺口, 計算缺口位置即得觸控座標控制器分析到接收訊號的衰減並由缺口的位置判定x座標。之後y軸同樣的過程判定出觸控點的y座標。除了一般觸控螢幕都能響應的x、y座標外,表面聲波觸控螢幕還響應第三軸z軸座標,也就是能感知使用者觸控壓力大小值。

其原理是由接收訊號衰減處的衰減量計算得到。三軸一旦確定,控制器就把它們傳給主機。

觸控螢幕的種類及工作原理

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