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触摸屏的特性与传感器技术

  2023-02-20 阅读:7

所谓触摸屏,从市场概念来讲,就是一种人人都会使用的计算机输入设备,或者说是人人都会使用的与计算机沟通的设备。不用学习,人人都会使用,是触摸屏最大的魔力,这一点无论是键盘还是鼠标,都无法与其相比。从技术原理角度讲,触摸屏是一套透明的绝对寻址系统,首先它必须保证是透明的,因此它必须通过材料科技来解决透明问题,像数字化仪、写字板、电梯开关,它们都不是触摸屏;其次它是绝对坐标,手指摸哪就是哪,不需要第二个动作,不像鼠标,是相对定位的一套系统,我们可以注意到,触摸屏软件都不需要游标,有游标反倒影响用户的注意力,因为游标是给相对定位的设备用的,相对定位的设备要移动到一个地方首先要知道现在在何处,往哪个方向去,每时每刻还需要不停的给用户反馈当前的位置才不致于出现偏差。这些对采取绝对坐标定位的触摸屏来说都不需要;再其次就是能检测手指的触摸动作并且判断手指位置,各类触摸屏技术就是围绕“检测手指触摸”而八仙过海各显神通的。

触摸屏的三种特性:

● 透明性能

触摸屏是由多层的复合薄膜构成,透明性能的好坏直接影响到触摸屏的视觉效果。衡量触摸屏透明性能不仅要从它的视觉效果来衡量,还应该包括透明度、色彩失真度、反光性和清晰度这四个特性。

● 绝对坐标系统

我们传统的鼠标是一种相对定位系统,只和前一次鼠标的位置坐标有关。而触摸屏则是一种绝对坐标系统,要选哪就直接点哪,与相对定位系统有着本质的区别。绝对坐标系统的特点是每一次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转为屏幕上的坐标,不管在什么情况下,触摸屏这套坐标在同一点的输出数据是稳定的。不过由于技术原理的原因,并不能保证同一点触摸每一次采样数据相同的,不能保证绝对坐标定位,点不准,这就是触摸屏最怕的问题:漂移。对于性能质量好的触摸屏来说,漂移的情况出现的并不是很严重。

● 检测与定位

各种触摸屏技术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。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。

所有的触摸屏有三类主要元件。处理用户的选择的传感器单元;和感知触摸并定位的控制器,以及由一个传送触摸信号到计算机操作系统的软件设备驱动。触摸屏传感器有五种技术:电阻技术、电容技术、红外线技术、声波技术或近场成像技术。

触摸屏的5大技术

所有的触摸屏系统都有一个附加在显示器上的传感器单元。传感器单元与控制器和设备驱动软件配合工作,感知每一次触摸动作,确定触摸的位置并将这些信息发送给计算机的操作系统。至今有5种技术可供触摸屏传感器单元采用,每种技术都有其最适用的场合。

● 近场成像触摸屏

近场成像(NFI, Near Field Imaging)触摸屏的传感机构是中间有一层透明金属氧化物导电涂层的两块层压玻璃。在导电涂层上施加一个交流信号,从而在屏幕表面形成一个静电场。当有手指(带不带手套均可)或其他导体接触到传感器的时候,静电场就会受到干扰。而与之配套的影像处理控制器可以探测到这个干扰信号及其位置并把相应的坐标参数传给操作系统。

近场成像触摸屏非常耐用,灵敏度很好,可以在要求非常苛刻的环境中使用,也比较适用于无人值守的公众场合,但其不足之处是价格比较贵。

● 电阻式触摸屏

电阻式触摸屏由柔软的上层板和坚硬的下层板构成,这两层材料之间有一些绝缘点。上层板和下层板的内侧都有一层透明的金属氧化物涂层。由于电阻的分压作用,在板子上不同部位的电压是按梯次排列的。点触柔软的上层板,就会在上层板和下层板之间形成接触点,就像是电路中的开关。控制电路可以将接触点形成的不同的电压转换成位置坐标信息。

电阻式触摸屏的经济性很好,供电要求简单,非常容易产业化,而且适应的应用领域多种多样。例如现在常用的PDA等手持设备,基本上都是采用电阻式触摸屏。它的表面通常用塑料制造,比较柔软,耐磨性较差。

● 电容式触摸屏

电容式触摸屏是表面敷有透明金属氧化物的曲面或平面玻璃。在屏幕的四角施加一个电压,从而在屏幕上形成一个均衡的电场。不带手套的手指或者导体与屏幕接触时将会从四角吸收不同的电流,各个电流的大小与触摸的位置有关。控制电路可以根据电流的不同决定触摸的位置。

电容式触摸屏主要用于游戏娱乐类设备和公共场合的信息服务设备,对画面清晰度的影响不大,触摸分辨率比较高。不足之处是要求用不带手套的手指或导体接触才能触发,需要经常重新校准,性能容易受到长时间磨损的影响,难以进行工业化生产。

● 表面声波触摸屏

超声波触摸屏通

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