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智能电子秤工业触摸屏

2023年09月13日 11:40:38      来源:上海莱衡智能科技有限公司 >> 进入该公司展台      阅读量:28

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触摸屏(Touch Panel)又称为“触控屏”、“触控面板”,是一种可接收触头等输入讯号的感应式液晶显示装置,当接触了屏幕上的图形按钮时,屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各种连结装置,可用以取代机械式的按钮面板,并借由液晶显示画面制造出生动的影音效果。

从1974开始出现早的电阻式触摸屏以来,随着科技的发展和应用需 求的增长,各种触摸技术相继诞生以适应各种行业和层次的应用。如今,已经形成了商业化的触摸屏技术包括:电阻技术触摸屏、电容技术触摸屏、红外线技术触 摸屏、表面声波(SAW)技术触摸屏等,并已广泛应用到了手机、平板电脑、零售业、公共信息查询、多媒体信息系统、医疗仪器、工业自动控制、娱乐与餐 饮业、自动售票系统、 教育系统等许多领域。

一、基本原理

触摸屏技术是继键盘、鼠标、手写板、电子秤、语音输入后普通百姓所易接受的计算机输入方式。利用这种技术,用户只要用手指轻轻地触碰计算机显示屏上的图符或文字就能实现对主机操作,从而使人机交互更为直截了当。这种技术极大方便了用户,是极富吸引力的全新多媒体交互设备。

触摸屏的本质是传感器,它由触摸检测部件和触摸屏控制器组成。触摸检测部件安装在显示器屏幕前面,用于检测用户触摸位置,接受后送触摸屏控制器;触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置接收触摸信息,并将它转换成触点坐标送给CPU,同时能接收CPU发来的命令并加以执行。

触摸屏系统一般包括两个部分:触摸检测装置和触摸屏 控制器。触摸检测装置安装在显示器屏幕前面,用于检测用户触摸位置,再将该处的信息传送给触摸屏控制器;触摸屏控制 器的主要作用是接收来自触摸点检测装置的触摸信息,并将它转换成触点坐标,判断出触摸的意义后送给 PLC,它同时能 接收 PLC发来的命令并加以执行,例如动态地显示开关量和模拟量。

二、分类

根据传感器的类型,触摸屏大致被分为红外线式、电阻式、表面声波式和电容式触摸屏四种。红外线技术触摸屏价格低廉,但其外框易碎,容易产生光干扰,曲面情况下失真;电容技术触摸屏设计构思合理,但其图像失真问题很难得到根本解决;电阻技术触摸屏的定位准确,但其价格颇高,且怕刮易损;表面声波触摸屏解决了以往触摸屏的各种缺陷,清晰不容易被损坏,适于各种场合,缺点是屏幕表面如果有水滴和尘土会使触摸屏变得迟钝,甚至不工作。

1、红外线式触摸屏

红外线式触摸屏在显示器的前面安装一个电路板外框,电路板在屏幕四边排布红外发射管和红外接收管,一一对应形成横竖交叉的红外线矩阵。用户在触摸屏幕时,手指就会挡住经过该位置的横竖两条红外线,因而可以判断出触摸点在屏幕的位置。任何触摸物体都可改变触点上的红外线而实现触摸屏操作。

红外式触摸屏不受电流、电压和静电干扰,适合某些恶劣的环境条件。其主要优点是价格低廉,安装方便,不要卡或任何其他控制器,可以用在各种档次上的计算机。此外,由于没有电容充放电过程,响应速度比电容式快,但分辨率较低。

2、电阻式触摸屏

电阻屏最外层一般使用的是软屏,通过按压使内触点上下相连。内层装有物理材料氧化金属,即N型氧化物半导体——氧化铟锡(IndiumTinOxides,ITO),也叫氧化铟,透光率为80%,上下各一层,中间隔开。ITO是电阻触摸屏及电容触摸屏都用到的主要材料,它们的工作面就是ITO涂层,用指尖或任何物体按压外层,使表面膜内凹变形,让内两层ITO相碰导电从而定位到按压点的坐标来实现操控。根据屏的引出线数,又分有4线、5线及多线。一般是不能多点触控,即只能支持单点,若同时按压两个或两个以上的触点,是不能被识别和找到精确坐标的。在电阻屏上要将一幅图片放大,就只能多次点击“+”,使图片逐步进阶式放大,这就是电阻屏的基本技术原理。

电阻式触摸屏不怕尘埃、水及污垢影响,能在恶劣环境下工作。但并且由于经常被触动,表层 ITO使用一段时间后会出现细小的裂纹,甚至变形,因此其寿命并不长久。 门槛低,成本相对价廉,优点是不受灰尘、温度、湿度的影响。缺点也很明显,外层屏膜很容易刮花,不能使用尖锐的物体点触屏面。电阻式触摸屏利用压力感应进行控制,它的表层是一层塑胶,底层是一层玻璃,能承受恶劣环境因素的干扰,但手感和透光性较差,适合佩带手套和不能用手直接触摸的场合。

3、表面声波式触摸屏

表面声波是超声波的一种,它是在介质(例如玻璃)表面 进行浅层传播的机械能量波。表面声波性能稳定、易于分析, 并且在横波传递过程中具有非常尖锐的频率特性。表面声波触摸屏的触摸屏部分可以是一块平面、球面或柱面的玻璃平 板, 安装在 CRT、LED、LCD或是等离子显示器屏幕的前面。这块玻璃平板只是一块纯粹的强化玻璃,没有任何贴膜和覆盖层。玻璃屏的左上角和右下角各固定了竖直和水平方向的超声波 发射换能器, 右上角则固定了两个相应的超声波接收换能器, 玻璃屏的四边刻有由疏到密间隔非常精密的 45 度角反射条纹。在没有触摸的时候,接收信号的波形与参照波形一样。当手指触摸屏幕时,手指吸收了一部分声波能量,控制器 侦测到接收信号在某一时刻的衰减,由此可以计算出触摸点 的位置。除了一般触摸屏都能响应的 x、y 坐标外,表面声波触摸屏的突出特点是它能感知第三轴(z 轴)坐标, 也就是能感知用户触摸压力的大小值,其原理是由接收信号衰减处的衰减 量计算得到。三轴一旦确定,控制器就把它们传给主机。

表面声波触摸屏不受温度、湿度等环境因素影响,分辨率高,具有防刮性,寿命长( 维护良好情况下达 5000 万次) ,透光率和清晰度高,没有色彩失真和漂移, 安装后无需再进行校准,有的防刮性,能承受各种粗暴的触摸,公共场所使用。但尘埃、水及污垢会严重影响其性能,需要经常维护,保持屏面的光洁。

4、电容式触摸屏

这种触摸屏是利用人体的电流感应进行工作的,在玻璃表面贴上一层透明的特殊金属导电物质,当有导电物体触碰时,就会改变触点的电容,从而可以探测出触摸的位置。但用戴手套的手或手持不导电的物体触摸时没有反应,这是因为增加了更为绝缘的介质。电容触摸屏能很好地感应轻微及快速触摸、防刮擦、不怕尘埃、水及污垢影响,适合恶劣环境下使用。

电容屏主要的缺点是漂移: 当环境温度、湿度改变, 环境电场发生改变时, 会引起电容式触摸屏的漂移, 造成不准确。

三、电容式触触摸屏

电容式触触摸屏技术是利用人体的电流感应进行工作的。电容式触摸屏是一块四层复合玻璃屏,玻璃屏的内表 面和夹层各涂有一层ITO,最外层是一薄层矽土玻璃保护层,夹层ITO涂层作为工作面,四个角上引出四个电极 ,内 层ITO为屏蔽层以保证良好的工作环境。当手指触摸在金属层上时,由于人体电场,用户和触摸屏表面形成以一个耦合电容,对于高频电流 来说,电容是直接导体,于是手指从接触点吸走一个很小的电流。这个电流分从触摸屏的四角上的电极中流出,并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比,控制器通过对这四个电流比例 的精确计算,得出触摸点的位置。  

电容屏要实现多点触控,靠的就是增加互电容的电极,简单地说,就是将屏幕分块,在每一个区域里设置一组 互电容模块都是独立工作,所以电容屏就可以独立检测到各区域的触控情况,进行处理后,简单地实现多点触控。

1、电容式触摸屏原理

电容技术触摸屏CTP(Capacity Touch Panel)是利用人体的电流感应进行工作的。电容屏是一块四层复合玻 璃屏,玻璃屏的内表面和夹层各涂一层ITO(纳米铟锡金属氧化物),最外层是只有0.0015mm厚的矽土玻璃保护 层,夹层ITO涂层作工作面,四个角引出四个电极,内层ITO为屏层以保证工作环境。  

当用户触摸电容屏时,由于人体电场,用户手指和工作面形成一个耦合电容,因为工作面上接有高频信号,于是手指吸收走一个很小的电流,这个电流分别从屏的四个角上的电极中流出,且理论上流经四个电极的电流与手指 头到四角的距离成比例,控制器通过对四个电流比例的精密计算,得出位置。可以达到99%的精确度,具备小于3ms的响应速度。  

投射式电容面板的触控技术投射电容式触摸屏是在两层ITO导电玻璃涂层上蚀刻出不同的ITO导电线路模块.两 个模块上蚀刻的图形相互垂直,可以把它们看作是X和Y方向 连续变化的滑条。由于X、Y架构在不同表面,其相交处形成一电容节点。一个滑条可以当成驱动线,另外一个滑条当成是侦测线。当电流经过驱动线中的一条导线时,如果外界有电容变化的信号,那么就会引起另一层导线上电容节点的变化。侦测电容值的变化可以通过与之 相连的电子回路测量得到,再经由A/D控制器转为数字讯号让计算机做运算处理取得(X,Y)轴位置,进而达到定位的目地。  

2、电容触摸屏的缺陷   

电容触摸屏的透光率和清晰度优于四线电阻屏,当然还不能和表面声波屏和五线电阻屏相比。电容屏反光严重,而且电容技术的四层复合触摸屏对各波长光的透光率不均匀,存在色彩失真的问题,由于光线在各层间的反射,还造成图像字符的模糊。   

电容屏在原理上把人体当作一个电容器元件的一个电极使用,当有导体靠近与夹层ITO工作面之间耦合出足够 量的电容时,流走的电流就足够引起电容屏的误动作。我们知道,电容值虽然与极间距离成反比,却与相对面积成正比,并且还与介质的绝缘系数有关。因此,当较大面积的手掌或手持的导体物靠近电容屏而不是触摸时就能 引起电容屏的误动作,在潮湿的天气,这种情况尤为严重,手扶住显示器、手掌靠近显示器7厘米以内或身体靠近 显示器15厘米以内就能引起电容屏的误动作。  

电容屏的另一个缺点用戴手套的手或手持不导电的物体触摸时没有反应,这是因为增加了更为绝缘的介质。

触摸屏(Touch Panel)又称为“触控屏”、“触控面板”,是一种可接收触头等输入讯号的感应式液晶显示装置,当接触了屏幕上的图形按钮时,屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各种连结装置,可用以取代机械式的按钮面板,并借由液晶显示画面制造出生动的影音效果。

从1974开始出现早的电阻式触摸屏以来,随着科技的发展和应用需 求的增长,各种触摸技术相继诞生以适应各种行业和层次的应用。如今,已经形成了商业化的触摸屏技术包括:电阻技术触摸屏、电容技术触摸屏、红外线技术触 摸屏、表面声波(SAW)技术触摸屏等,并已广泛应用到了手机、平板电脑、零售业、公共信息查询、多媒体信息系统、医疗仪器、工业自动控制、娱乐与餐 饮业、自动售票系统、 教育系统等许多领域。

一、基本原理

触摸屏技术是继键盘、鼠标、手写板、语音输入后普通百姓所易接受的计算机输入方式。利用这种技术,用户只要用手指轻轻地触碰计算机显示屏上的图符或文字就能实现对主机操作,从而使人机交互更为直截了当。这种技术极大方便了用户,是极富吸引力的全新多媒体交互设备。

触摸屏的本质是传感器,它由触摸检测部件和触摸屏控制器组成。触摸检测部件安装在显示器屏幕前面,用于检测用户触摸位置,接受后送触摸屏控制器;触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置接收触摸信息,并将它转换成触点坐标送给CPU,同时能接收CPU发来的命令并加以执行。

触摸屏系统一般包括两个部分:触摸检测装置和触摸屏 控制器。触摸检测装置安装在显示器屏幕前面,用于检测用户触摸位置,再将该处的信息传送给触摸屏控制器;触摸屏控制 器的主要作用是接收来自触摸点检测装置的触摸信息,并将它转换成触点坐标,判断出触摸的意义后送给 PLC,它同时能 接收 PLC发来的命令并加以执行,例如动态地显示开关量和模拟量。

二、分类

根据传感器的类型,触摸屏大致被分为红外线式、电阻式、表面声波式和电容式触摸屏四种。红外线技术触摸屏价格低廉,但其外框易碎,容易产生光干扰,曲面情况下失真;电容技术触摸屏设计构思合理,但其图像失真问题很难得到根本解决;电阻技术触摸屏的定位准确,但其价格颇高,且怕刮易损;表面声波触摸屏解决了以往触摸屏的各种缺陷,清晰不容易被损坏,适于各种场合,缺点是屏幕表面如果有水滴和尘土会使触摸屏变得迟钝,甚至不工作。

1、红外线式触摸屏

红外线式触摸屏在显示器的前面安装一个电路板外框,电路板在屏幕四边排布红外发射管和红外接收管,一一对应形成横竖交叉的红外线矩阵。用户在触摸屏幕时,手指就会挡住经过该位置的横竖两条红外线,因而可以判断出触摸点在屏幕的位置。任何触摸物体都可改变触点上的红外线而实现触摸屏操作。

红外式触摸屏不受电流、电压和静电干扰,适合某些恶劣的环境条件。其主要优点是价格低廉,安装方便,不要卡或任何其他控制器,可以用在各种档次上的计算机。此外,由于没有电容充放电过程,响应速度比电容式快,但分辨率较低。

2、电阻式触摸屏

电阻屏最外层一般使用的是软屏,通过按压使内触点上下相连。内层装有物理材料氧化金属,即N型氧化物半导体——氧化铟锡(IndiumTinOxides,ITO),也叫氧化铟,透光率为80%,上下各一层,中间隔开。ITO是电阻触摸屏及电容触摸屏都用到的主要材料,它们的工作面就是ITO涂层,用指尖或任何物体按压外层,使表面膜内凹变形,让内两层ITO相碰导电从而定位到按压点的坐标来实现操控。根据屏的引出线数,又分有4线、5线及多线。一般是不能多点触控,即只能支持单点,若同时按压两个或两个以上的触点,是不能被识别和找到精确坐标的。在电阻屏上要将一幅图片放大,就只能多次点击“+”,使图片逐步进阶式放大,这就是电阻屏的基本技术原理。

电阻式触摸屏不怕尘埃、水及污垢影响,能在恶劣环境下工作。但并且由于经常被触动,表层 ITO使用一段时间后会出现细小的裂纹,甚至变形,因此其寿命并不长久。 门槛低,成本相对价廉,优点是不受灰尘、温度、湿度的影响。缺点也很明显,外层屏膜很容易刮花,不能使用尖锐的物体点触屏面。电阻式触摸屏利用压力感应进行控制,它的表层是一层塑胶,底层是一层玻璃,能承受恶劣环境因素的干扰,但手感和透光性较差,适合佩带手套和不能用手直接触摸的场合。

3、表面声波式触摸屏

表面声波是超声波的一种,它是在介质(例如玻璃)表面 进行浅层传播的机械能量波。表面声波性能稳定、易于分析, 并且在横波传递过程中具有非常尖锐的频率特性。表面声波触摸屏的触摸屏部分可以是一块平面、球面或柱面的玻璃平 板, 安装在 CRT、LED、LCD或是等离子显示器屏幕的前面。这块玻璃平板只是一块纯粹的强化玻璃,没有任何贴膜和覆盖层。玻璃屏的左上角和右下角各固定了竖直和水平方向的超声波 发射换能器, 右上角则固定了两个相应的超声波接收换能器, 玻璃屏的四边刻有由疏到密间隔非常精密的 45 度角反射条纹。在没有触摸的时候,接收信号的波形与参照波形一样。当手指触摸屏幕时,手指吸收了一部分声波能量,控制器 侦测到接收信号在某一时刻的衰减,由此可以计算出触摸点 的位置。除了一般触摸屏都能响应的 x、y 坐标外,表面声波触摸屏的突出特点是它能感知第三轴(z 轴)坐标, 也就是能感知用户触摸压力的大小值,其原理是由接收信号衰减处的衰减 量计算得到。三轴一旦确定,控制器就把它们传给主机。

表面声波触摸屏不受温度、湿度等环境因素影响,分辨率高,具有防刮性,寿命长( 维护良好情况下达 5000 万次) ,透光率和清晰度高,没有色彩失真和漂移, 安装后无需再进行校准,有的防刮性,能承受各种粗暴的触摸,公共场所使用。但尘埃、水及污垢会严重影响其性能,需要经常维护,保持屏面的光洁。

4、电容式触摸屏

这种触摸屏是利用人体的电流感应进行工作的,在玻璃表面贴上一层透明的特殊金属导电物质,当有导电物体触碰时,就会改变触点的电容,从而可以探测出触摸的位置。但用戴手套的手或手持不导电的物体触摸时没有反应,这是因为增加了更为绝缘的介质。电容触摸屏能很好地感应轻微及快速触摸、防刮擦、不怕尘埃、水及污垢影响,适合恶劣环境下使用。

电容屏主要的缺点是漂移: 当环境温度、湿度改变, 环境电场发生改变时, 会引起电容式触摸屏的漂移, 造成不准确。

三、电容式触触摸屏

电容式触触摸屏技术是利用人体的电流感应进行工作的。电容式触摸屏是一块四层复合玻璃屏,玻璃屏的内表 面和夹层各涂有一层ITO,最外层是一薄层矽土玻璃保护层,夹层ITO涂层作为工作面,四个角上引出四个电极 ,内 层ITO为屏蔽层以保证良好的工作环境。当手指触摸在金属层上时,由于人体电场,用户和触摸屏表面形成以一个耦合电容,对于高频电流 来说,电容是直接导体,于是手指从接触点吸走一个很小的电流。这个电流分从触摸屏的四角上的电极中流出,并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比,控制器通过对这四个电流比例 的精确计算,得出触摸点的位置。  

电容屏要实现多点触控,靠的就是增加互电容的电极,简单地说,就是将屏幕分块,在每一个区域里设置一组 互电容模块都是独立工作,所以电容屏就可以独立检测到各区域的触控情况,进行处理后,简单地实现多点触控。

1、电容式触摸屏原理

电容技术触摸屏CTP(Capacity Touch Panel)是利用人体的电流感应进行工作的。电容屏是一块四层复合玻 璃屏,玻璃屏的内表面和夹层各涂一层ITO(纳米铟锡金属氧化物),最外层是只有0.0015mm厚的矽土玻璃保护 层,夹层ITO涂层作工作面,四个角引出四个电极,内层ITO为屏层以保证工作环境。  

当用户触摸电容屏时,由于人体电场,用户手指和工作面形成一个耦合电容,因为工作面上接有高频信号,于是手指吸收走一个很小的电流,这个电流分别从屏的四个角上的电极中流出,且理论上流经四个电极的电流与手指 头到四角的距离成比例,控制器通过对四个电流比例的精密计算,得出位置。可以达到99%的精确度,具备小于3ms的响应速度。  

投射式电容面板的触控技术投射电容式触摸屏是在两层ITO导电玻璃涂层上蚀刻出不同的ITO导电线路模块.两 个模块上蚀刻的图形相互垂直,可以把它们看作是X和Y方向 连续变化的滑条。由于X、Y架构在不同表面,其相交处形成一电容节点。一个滑条可以当成驱动线,另外一个滑条当成是侦测线。当电流经过驱动线中的一条导线时,如果外界有电容变化的信号,那么就会引起另一层导线上电容节点的变化。侦测电容值的变化可以通过与之 相连的电子回路测量得到,再经由A/D控制器转为数字讯号让计算机做运算处理取得(X,Y)轴位置,进而达到定位的目地。 

2、电容触摸屏的缺陷   

电容触摸屏的透光率和清晰度优于四线电阻屏,当然还不能和表面声波屏和五线电阻屏相比。电容屏反光严重,而且电容技术的四层复合触摸屏对各波长光的透光率不均匀,存在色彩失真的问题,由于光线在各层间的反射,还造成图像字符的模糊。   

电容屏在原理上把人体当作一个电容器元件的一个电极使用,当有导体靠近与夹层ITO工作面之间耦合出足够 量的电容时,流走的电流就足够引起电容屏的误动作。我们知道,电容值虽然与极间距离成反比,却与相对面积成正比,并且还与介质的绝缘系数有关。因此,当较大面积的手掌或手持的导体物靠近电容屏而不是触摸时就能 引起电容屏的误动作,在潮湿的天气,这种情况尤为严重,手扶住显示器、手掌靠近显示器7厘米以内或身体靠近 显示器15厘米以内就能引起电容屏的误动作。  

电容屏的另一个缺点用戴手套的手或手持不导电的物体触摸时没有反应,这是因为增加了更为绝缘的介质。

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