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合肥觸摸屏紅外線技術(shù)觸摸屏（Infrared Touch Screen Technology）由裝在觸摸屏外框上的紅外線發(fā)射與接收感測元件構(gòu)成，在屏幕表面上，形成紅外線探測網(wǎng)，任何觸摸物體可改變觸點上的紅外線而實現(xiàn)觸摸屏操作。紅外線式觸控屏的實現(xiàn)原理與表面聲波式觸控相似，它使用的是紅外線發(fā)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(wǎng)，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(zhuǎn)化成觸控的坐標(biāo)位置而實現(xiàn)操作的響應(yīng)。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(fā)射管和紅外接收管，對應(yīng)形成橫豎交叉的紅外線矩陣。
工作原理
紅外觸摸屏是在緊貼屏幕前密布X、Y方向上的紅外線矩陣，通過不停的掃描是否有紅外線被物體阻擋檢測并定位用戶的觸摸。如下圖所示，這種觸摸屏是在顯示器的前面安裝一個外框，外框里設(shè)計有電路板，從而在屏幕四邊排布紅外發(fā)射管和紅外接收管，一一對應(yīng)形成橫豎交叉的紅外線矩陣。每掃描完一圈，如果所有的紅外對管通達，綠燈亮，表示一切正常。
當(dāng)有觸摸時，手指或其它物就會擋住經(jīng)過該位置的橫豎紅外線，觸摸屏掃描時發(fā)現(xiàn)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(biāo)再掃描，如果再發(fā)現(xiàn)另外一軸也有一條紅外線受阻，黃燈亮，表示發(fā)現(xiàn)觸摸，并將兩個發(fā)現(xiàn)阻隔的紅外對管位置報告給主機，經(jīng)過計算判斷出觸摸點在屏幕的位置。
紅外觸摸屏產(chǎn)品分外掛式和內(nèi)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。奧冠電子外掛觸摸屏還可通過掛鉤與顯示器固定，方便拆卸不留痕跡。
2技術(shù)特點
紅外觸摸屏的優(yōu)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(yīng)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(dāng)?shù)膬?yōu)勢。紅外線探測技術(shù)利用同一波長的紅外發(fā)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(tǒng)、自動感應(yīng)系統(tǒng)、計數(shù)器等系統(tǒng)上廣泛應(yīng)用。
紅外線若是短距離應(yīng)用，根據(jù)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(fā)射管發(fā)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(diào)制信號，還可用于數(shù)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(dāng)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(fā)射距離短沒有空間污染，當(dāng)今備受青睞。本章立意觸摸屏，不神游其它，但是從這一家族興旺，也可以看出紅外觸摸屏前途遠大。
1、高度的穩(wěn)定性，不會因時間、環(huán)境的變化產(chǎn)生飄移
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高度的適應(yīng)性，不受電流、電壓和靜電干擾，適宜某些惡劣的環(huán)境條件（防爆，防塵）
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高透光性無中間介質(zhì)，最高可達標(biāo)100%
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使用壽命長，高度耐久，不怕刮傷，觸控壽命也長
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使用特性好，觸摸無須力度，對觸摸體無特殊要求
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在XP下支持模擬2點，在WIN7支持真2點，
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支持USB、串口輸出，
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分辨率是4096（W）*4096(D)
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操作系統(tǒng)兼容性好 Win2000/XP/98ME/NT/VISTA/X86/LINUX/Win7
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觸摸直徑 >= 5mm
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會受到強紅外線干擾，如遙控器、高溫物體、陽光或白熾燈等紅外源照射紅外接收管、
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會受到強電磁干擾，如變壓器等
3技術(shù)難點
環(huán)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(chǎn)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(chǎn)品，它必須適應(yīng)。
快速檢測，紅外觸摸屏一般尺寸最少也有64套紅外對管，也就是說至少要求在0.4毫秒內(nèi)就要完成一條紅外線的檢測。
周圍的反射、折射、干擾，紅外發(fā)射管有一個發(fā)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(fā)現(xiàn)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(yīng)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(yīng)電路、單片機軟件、模具設(shè)計、透光材料選擇等幾個方面要有技術(shù)突破。
紅外觸摸屏靠多對紅外發(fā)射和接收對管來工作，紅外對管性能和壽命都比較可靠，任何阻擋光線的物體都可用來作觸摸物，不過紅外觸摸屏使用傳感器數(shù)目將近100對，并且共用外圍電路，這就要求傳感器不僅本身性能好，還要求將近100對的紅外二極管“光-電阻特性”和“結(jié)電容”都保持一致。實際應(yīng)用中，萬一有哪一對出現(xiàn)故障，可以在上電自檢過程中發(fā)現(xiàn)并在此后加以忽略，靠鄰近的紅外線代替，由于每一對紅外線只“監(jiān)管”約6mm左右的窄帶，而手指通常在15mm左右粗細(xì)，用戶是察覺不到的。但如果生產(chǎn)過程沒有對紅外發(fā)射管進行老化測試，沒有很好的質(zhì)量管理體系，將近100對的傳感器，很快就不是一對兩對“掉隊”的問題了，總體壽命也就難以保證。因此，購買紅外屏的用戶應(yīng)該了解廠家有沒有嚴(yán)格的質(zhì)量檢測辦法或是否通過ISO9000認(rèn)證。
紅外屏賴以工作的是紅外線矩陣，矩陣上多點的x、y坐標(biāo)能組合出平方倍多的觸摸點，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(xù)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(shù)過得硬的紅外屏應(yīng)該是對坐標(biāo)連續(xù)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(xù)的多點觸摸不予判斷，所以說它技術(shù)過硬是這種算法對產(chǎn)品的品質(zhì)要求更嚴(yán)，不允許出現(xiàn)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(dǎo)致有漂移現(xiàn)象，下節(jié)電容觸摸屏有詳細(xì)的介紹。
超聲波觸摸屏有表面聲波觸摸屏和體波聲波觸摸屏，利用的都是電-聲壓電換能器作傳感器，接收傳感器和發(fā)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(fā)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(wěn)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(jǐn)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，不怕暴力使用，最適合公共信息查詢，是目前市場上最受歡迎的觸摸屏產(chǎn)品。
發(fā)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(shù)的觸摸屏適應(yīng)了不同的應(yīng)用環(huán)境，紅外觸摸技術(shù)只是其中的一種，有自身的優(yōu)勢和不足。業(yè)內(nèi)人士對紅外觸摸技術(shù)的優(yōu)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(shù)已經(jīng)進入第五代。從其表現(xiàn)出來的一些特性來看，極有可能從各種觸摸技術(shù)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(xiàn)于1992年，分辨率只有32×32。第一代紅外觸摸技術(shù)分辨率低、易受環(huán)境干擾而誤動作，而且要求在一定的遮光環(huán)境中使用。由于這些局限性，致使紅外觸摸屏一度曾經(jīng)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(yīng)大多數(shù)室內(nèi)環(huán)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(huán)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(fā)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(huán)境適應(yīng)能力兩個方面進行的，但基本上沒有克服產(chǎn)品壽命短、器件特性參數(shù)容易漂移等問題。
近期推出的第五代紅外觸摸技術(shù)，不僅將分辨率提高到了1000×720，抗強光干擾性能提高到太陽直射環(huán)境亦可使用，更重要的是在產(chǎn)品壽命和免維護性能方面有了本質(zhì)的飛躍。第五代紅外觸摸采用概率函數(shù)器件冗余分布的指導(dǎo)思想，工作環(huán)境下壽命大于7年。這就是說，當(dāng)配套的顯示器達到壽命終結(jié)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(biāo)上的改善，足以將觸摸屏的應(yīng)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(xiàn)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(zhuǎn)換成圖像軌跡，完全支持手寫識別輸入。
第六代觸摸屏為適應(yīng)windows7系統(tǒng)的要求，已支持多點觸摸。
市場應(yīng)用
實際上，已經(jīng)可以用第六代觸摸屏這樣一個單一設(shè)備作為完整的人機界面平臺，取代鼠標(biāo)、書寫板甚至鍵盤。
從應(yīng)用的層面看，觸摸屏不應(yīng)該僅僅作為一個將觸摸位置轉(zhuǎn)換為坐標(biāo)信息的簡單設(shè)備，而應(yīng)該作為一個完整的人機界面系統(tǒng)進行設(shè)計。第五代紅外觸摸屏就是依據(jù)這樣的標(biāo)準(zhǔn)，通過內(nèi)置的處理器和完善的驅(qū)動軟件來實現(xiàn)產(chǎn)品概念的提升。
因此，新的紅外觸摸技術(shù)會對國內(nèi)外市場造成非常重大的影響。
第一，第五代紅外觸摸屏極有可能脫穎而出，打破聲波屏、電阻屏、電容屏、紅外屏幾分天下的格局。最有可能出現(xiàn)的情況是，紅外屏占據(jù)80%以上的主流市場，電阻屏和電容屏鎖定在4英寸以下的應(yīng)用領(lǐng)域，而聲波屏將被逐漸淘汰。
第二，第五代紅外觸摸屏將打破國外廠商長期占據(jù)國內(nèi)市場的局面，以更好的質(zhì)量和較低的價格將美國和日本的觸摸屏產(chǎn)品從中國市場清除出去。但是，我國臺灣省的一些廠商將會以五線電阻觸摸屏在移動產(chǎn)品市場占有重要地位。
第三，通過充分利用產(chǎn)品優(yōu)勢，加大國際市場運作力度，第五代紅外觸摸屏可以在國際市場上與國外產(chǎn)品一爭高低。但應(yīng)該注意到，第五代紅外觸摸屏的產(chǎn)品優(yōu)勢能夠保持的時間是有限的，國外廠商的研發(fā)力度歷來不容忽視，單一產(chǎn)品技術(shù)上的優(yōu)勢可能很快就不存在。
第四，由于功能和性能上的提高，第六代紅外觸摸屏將會開辟新的應(yīng)用領(lǐng)域，例如紅外觸摸屏可能會頻頻亮相于工控和家電等行業(yè)，并且與鼠標(biāo)、手寫板等輸入設(shè)備形成了替代和競爭的關(guān)系，對相關(guān)產(chǎn)品的市場造成影響。
適用比較
1 電阻觸摸屏
- 不怕水、污
- 具有小尺寸的成本優(yōu)勢，適用于工控產(chǎn)品、個人便攜產(chǎn)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(chǎn)品
- 怕水、怕灰，需要維護
- 發(fā)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(huán)境要求高
4 紅外觸摸屏
- 穩(wěn)定性欠佳
- 外置或內(nèi)置，不影響顯示器外觀，可適應(yīng)大尺寸屏幕
- 可能被光干擾
- 防暴性能好
- 任意物體觸摸
- 完全封閉免維護，適應(yīng)惡劣環(huán)境
- 安裝完成后完全免維護
紅外感應(yīng)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(yīng)介質(zhì)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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- 紅外式觸摸屏
