紅外觸摸屏簡介
紅外觸摸屏全稱:紅外線技術觸摸屏(Infrared Touch Screen Technology),由裝在觸摸屏外框內的集成電路、紅外線發射與接收發光二極管元件構成,在屏幕表面上,形成X、Y軸紅外線交叉探測網,任何不透光物體擋住紅外LED管的發射與接收,通過集成電路主控IC監測,并運算數據反饋到計算機,計算機再通過數據處理,即可定位被擋住的紅外線位置,從而實現觸摸與輸寫的操作。
紅外線式觸控屏的實現原理與表面聲波式觸控相似,它使用的是紅外線發射與接收感測元件。這些元件在屏幕表面形成紅外線探測網,觸控操作的物體(比如手指)可以改變觸電的紅外線,進而被轉化成觸控的坐標位置而實現操作的響應。在紅外線式觸控屏上,屏幕的四邊排布的電路板裝置有紅外發射管和紅外接收管,對應形成橫豎交叉的紅外線矩陣。
工作原理
紅外觸摸屏是利用X、Y方向上密布的紅外線矩陣來檢測并定位人的觸摸手勢的電子設備。紅外觸摸屏在顯示器的前面安裝一個電路板外框,電路板在屏幕四邊排布紅外發射管和紅外接收管,一一對應形成橫豎交叉的紅外線矩陣,如原理圖所示。手指在觸摸屏幕時,就會擋住經過該位置的橫豎兩條紅外線,因而可以判斷出觸摸點在屏幕的坐標位置。任何非透明物體都可改變觸點上的紅外線而實現觸摸屏操作。當有觸摸時,手指或其它物就會擋住經過該位置的橫豎紅外線,觸摸屏掃描時發現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,同時立刻換到另一坐標再掃描,如果再發現另外一軸也有一條紅外線受阻,黃燈亮,表示發現觸摸,并將兩個發現阻隔的紅外對管位置報告給計算機主機,經過計算判斷出觸摸點在屏幕的位置。
紅外觸摸屏產品分外掛式和內置式兩種。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。


技術特點
紅外觸摸屏的優點是可用手指、筆或任何可阻擋光線的物體來觸摸。紅外觸摸屏缺點是在球面顯示器上使用時感覺不好,這是因為賴以工作的紅外光柵矩陣顯然要求保證在同一平面上,因此,真正感應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,但是這個缺點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的優勢。紅外線探測技術利用同一波長的紅外發射管、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、自動感應系統、計數器等系統上廣泛應用。
紅外線若是短距離應用,根據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,即紅外發射管發射一個固定頻率的信號,而接收方只對這一頻率進行檢測,脈沖方式抗干擾能力非常強。脈沖方式如果在工作頻率上調制信號,還可用于數字通信,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,兼又發射距離短沒有空間污染,當今備受青睞。
1. 高度的適應性,不受電流、電壓和靜電干擾,適宜某些惡劣的環境條件(防爆,防塵);
2. 高透光性無中間介質,最高可達標100%;
3. 使用壽命長,高度耐久,不怕刮傷,觸控壽命也長;
4. 使用特性好,觸摸無須力度,對觸摸體無特殊要求;
5. 在WIN7或以上平臺支持真多點;
6. 支持USB輸出;
7. 分辨率是32768(W)*32768(D);
8. 操作系統兼容性好 WinXP/VISTA/Win7或以上,android;
9. 觸摸直徑 ≧5mm;
10. 正常情況不會受到強紅外線干擾,如遙控器、陽光或白熾燈等紅外源照射紅外接收管;
技術難點
環境光因素,紅外接收管有最小靈敏度和最大光照度之間的工作范圍,但是觸摸屏產品卻不能限制使用范圍,從黑暗的歌廳包房到海南島高強度陽光下的戶外使用,作為產品,它必須適應。
周圍的反射、折射、干擾,紅外發射管有一個發射角,接收管有較大范圍的接收角,如果周圍反射到一定程度,你會發現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,但是存在脈沖方式在接收方需要一個響應過程時間的問題,而觸摸屏卻要求極快的速度,因此要在自適應電路、單片機軟件、模具設計、透光材料選擇等幾個方面要有技術突破。
紅外屏賴以工作的是紅外線矩陣,矩陣上多點的x、y坐標能組合出平方倍數的觸摸點,見下圖,A、B兩點和C、D兩點對紅外屏來說是相同的效果,無法分辨,其處理方式,市場上的紅外屏對多點觸摸常見的處理不管連續否,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。真正技術過得硬的紅外屏應該是對坐標連續的多點觸摸判斷取中點,即判斷為大物體(比如粗手指)的觸摸,而對不連續的多點觸摸不予判斷,所以說它技術過硬是這種算法對產品的品質要求更嚴,不允許出現各種各樣的故障情況。
電容觸摸屏本身實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,導致有漂移現象。
超聲波觸摸屏有表面聲波觸摸屏,利用的都是電-聲壓電換能器作傳感器,接收傳感器和發射傳感器所用的壓電晶體不是一種型號,在制造時的摻雜材料略有不同,發射換能器功率大,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,但是在運輸和安裝過程中需要小心謹慎,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。但,表面聲波的缺點有:這項技術原先是針對較小尺寸熒幕所設計,所以不便應用于超過30寸的熒幕尺寸。由于該技術無法加以封裝,容易受到表面臟污及水分的破壞,因此不適用于許多工業及商業應用產品。表面臟污會導致屏幕上產生暗點,需要定期清潔感應器及不定期進行調校。基于技術本身的運作方式,使其同時也難以避免受到不必要的干擾,如外部聲音的干擾。
發展前景
長期以來,觸摸屏市場處于五彩紛呈的局面,采用不同技術的觸摸屏適應了不同的應用環境,紅外觸摸技術只是其中的一種,有自身的優勢和不足。業內人士對紅外觸摸技術的優勢極為鐘情,對其不足之處也非常清楚,并做出了不懈的努力進行改進。到目前為止,紅外觸摸技術已經進入第五代。從其表現出來的一些特性來看,極有可能從各種觸摸技術之中脫穎而出,成為觸摸屏市場的弄潮兒。
早期紅外觸摸屏出現于1992年,分辨率只有32×32。第一代紅外觸摸技術分辨率低、易受環境干擾而誤動作,而且要求在一定的遮光環境中使用。由于這些局限性,致使紅外觸摸屏一度曾經淡出市場。
第二代紅外觸摸屏于1994年推出,分辨率達到64×64,改善了抗光干擾性能,可以適應大多數室內環境。第三代紅外觸摸屏1997年推出,分辨率達到320×240,可以在室外非陽光直射的環境中使用;第四代紅外觸摸屏的主要貢獻是提高了分辨率,達到了800×600,于1998年推出。從紅外觸摸屏的發展歷程來看,主要的進步是沿著提高分辨率和對強光干擾環境適應能力兩個方面進行的,但基本上沒有克服產品壽命短、器件特性參數容易漂移等問題。
近年推出的第五代紅外觸摸技術,不僅將分辨率提高到了4096*4096,抗強光干擾性能提高到太陽直射環境亦可使用,更重要的是在產品壽命和免維護性能方面有了本質的飛躍。第五代紅外觸摸采用概率函數器件冗余分布的指導思想,工作環境下壽命大于7年。這就是說,當配套的顯示器達到壽命終結的時候,觸摸屏本身仍然是正常工作的。
第五代紅外觸摸屏在性能指標上的改善,足以將觸摸屏的應用推向新的水平。原來有些場合不能使用的可以使用了。例如,過去觸摸屏在跟蹤手指移動軌跡的時候會出現很多斷筆,無法用于漢字識別。第五代觸摸屏在跟蹤手指移動軌跡的時候,精度、平滑度和跟蹤速度都可以滿足要求。用戶的書寫可以十分流暢地轉換成圖像軌跡,完全支持手寫識別輸入。
第六代觸摸屏已適應windows7系統或以上平臺的要求,且支持Android系統平臺,已支持多點觸摸。
適用比較
1 電阻觸摸屏
- 不怕水、污
- 具有小尺寸的成本優勢,適用于小尺寸工控產品、個人便攜產品
- 怕劃傷,透光率低,低溫遲鈍
2表面聲波觸摸屏
- 新的好用,適用于短期產品
- 怕水、怕灰,需要維護
- 發射換能器易碎,存在返修率
3 電容觸摸屏
- 漂移,易部分失效
- 人體成為線路的一部份,戴手套不作用
- 對濕度、溫度、接地等環境要求高
4 紅外觸摸屏
- 穩定性好
- 外置或內置,不影響顯示器外觀,可適應小至大尺寸屏幕
- 可能被高強光干擾
- 防暴性能好
- 任意物體觸摸
- 完全封閉免維護,適應惡劣環境
紅外感應觸摸屏適合于多種非露天的未知使用對象的場合。紅外觸摸屏的感應介質是任何可阻擋光線的物品,如手指、筆桿、小棍棒等等。
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