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触摸屏技术简介

在这篇文章中,我们将学习一项技术,已经成为我们生活中不可分割的一部分:触摸屏技术。你几乎可以在任何地方找到触摸屏,比如手机、平板电脑、笔记本电脑、汽车、游戏机、打印机、电梯、工业、自动取款机、购物中心、自动售票机等等。

随着人们对直观易用的GUI(图形用户界面)需求的增加,触摸屏技术的发展也呈指数曲线发展。因此,我们将尝试了解一点关于触摸屏技术,不同类型的触摸屏技术可用,每种技术的优点和缺点等。

什么是触屏?

简单地说,触摸屏是电子系统中的一种输入设备。传统上,如果我们拿我们的电脑来说,输入设备包括键盘和鼠标。但是在触摸屏上,你可以通过简单的触摸屏幕为系统提供输入。

触屏设备可能包含也可能不包含电子显示单元,但在大多数情况下,触屏技术通常是固定在显示单元的顶部(比如手机)。

触屏技术彻底改变了我们与电视、手机等电子设备互动的方式。例如,与计算机的交互是非常简单的,因为你可以通过它的显示器直接控制计算机,而不需要其他输入设备。

2D人机界面

触摸屏是一种用户界面,它允许基于触摸的人机界面。它被认为是一种二维传感装置。如果你考虑到按钮(触摸或触觉),它们提供了一个单一的接触点。因此,它们是一维输入设备。

触摸屏技术2D人机界面

在触摸屏(或触控板)上,你可以在x-y平面上触摸、拖动、书写、滑动等。因此,它们是二维输入设备。

有一个三维用户界面被称为手势控制,在自由空间的手势作为输入。

触摸屏组件

任何触屏设备,无论是手机还是平板电脑,通常由三个重要部件组成。它们是:

  • 触摸感应器
  • 控制器
  • 软件

触摸传感器是测量设备和设备与物体之间的接触参数的设备。它可以测量任何一点的接触力。

有关触摸传感器的更多信息,请阅读触摸传感器”。

控制器负责从触摸传感器捕获“触摸”信息,并将其提供给微控制器或处理器等主控设备。

最后,软件负责主单片机或处理器与触摸传感器及其控制器协调工作。

触摸屏技术类型

根据触摸屏开发中所使用的触控传感器的类型,将触摸屏技术分为5类。它们是:

  • 电阻式触摸屏技术
  • 电容式触摸屏技术
  • 红外触摸屏技术
  • 声波触摸屏技术
  • 近场成像触摸屏技术

让我们简单地了解一下这些技术。但在进入细节之前,有一点你应该记住的是,几乎所有的触摸屏设备通常都是显示设备的一部分,如LCD、TFT、LED、CRT等。

电阻式触摸屏技术

它是最常用的触摸屏技术之一。它由一块玻璃面板组成,上面涂有两层导电的薄金属层,由一个由分隔点组成的窄间隙隔开。

触摸屏技术电阻

当用户接触面板外表面的一个点时,两层金属导电层就会接触。当电压通过面板时,金属触点起分压器的作用,可以根据电压的变化来确定触点。

优势

  • 电阻式触摸屏非常耐用,可以在恶劣的环境中使用。
  • 与其他技术相比,这些技术的成本通常更低。
  • 表面耐液体,如油,润滑脂等和其他污染物,如灰尘和水分。
  • 功耗也更低。

缺点

  • 电阻式触摸屏的主要缺点之一是清晰度低。
  • 外层薄膜容易被尖锐物体划伤或损坏。

电容式触摸屏技术

基于电容的触摸屏技术是当今最流行的技术。在电容式触摸屏中,玻璃面板上涂有一层薄的、透明的电荷存储电极层。人体的导电性在电容式触摸屏中起着重要的作用。

当人的手指接触屏幕时,电极层会对人体的静电产生反应。位于屏幕四角的传感器测量电容的变化。

触摸屏技术电容式

当人用手指触碰屏幕时,传感器测量的电容差和电流流量与触点到屏幕角落的距离成正比。

电容式触摸屏又分为两种。它们是:

  • 表面电容式触摸屏技术
  • 投影电容式触摸屏技术

在表面电容技术中,玻璃板的一侧涂覆导电层,另一侧不涂覆导电层,供人接触。

当人接触屏幕时,由于人的静电荷形成一个动态电容。接触点是通过从四个角测量电容来测量的。

在投影电容技术中,有一个涂有电极薄膜的玻璃板和一个IC来创建一个三维静电场。

集成电路通过测量电流的比例来确定接触点。

优势

  • 电容式触摸屏技术比电阻式技术提供更好的清晰度。
  • 由于缺少活动部件,所以更耐用。
  • 筛网防尘、耐油、耐水等。
  • 高抗划伤性能。
  • 提供多点触控输入。

缺点

  • 由于电容是其功能的关键,它对EMI和RFI很敏感。
  • 它容易产生寄生电容,需要校准。

红外触摸屏技术

扫描红外触屏技术是基于红外光在屏幕上的中断。该面板由一组位于两侧的红外led和光电晶体管组成。

这种设置会在屏幕的正面形成一个看不见的红外光网格。当手指放在屏幕上时,传感器可以确定接触点为光的中断点。

优势

  • 实际上,任何物体都可以用于触控输入,无论是手指还是触控笔。
  • 红外触屏技术是所有触屏技术中清晰度最高的。
  • 它不受表面划伤的影响。

缺点

  • 甚至在手指(或触控笔)接触屏幕之前,屏幕也有可能做出反应。
  • 灰尘、油污等会阻碍光束通过,造成故障。
  • 比其他技术更昂贵。
  • 环境光可能会对其操作产生影响。

声波触摸屏技术

声波触屏技术是目前最先进的触屏设计之一。这项技术是基于通过玻璃面板发送声波。

在这种技术中,面板由一系列的压电换能器和沿其两侧放置的接收器组成。当人的手指接触屏幕时,这部分声波会被吸收,从而使换能器识别出接触点。

声波技术有两种类型。它们是:

  • 表面声波触摸屏技术
  • 引导声波触摸屏技术

优势

  • 和红外线技术一样,声波技术是非常耐用的,因为它只包含玻璃面板,没有任何层或涂层。
  • 手指、触控笔、戴着手套的手都可以与声波屏幕一起使用。
  • 耐划伤性。

缺点

  • 水可能是一个问题,可能会引起错误的触发。
  • 灰尘和湿气等污染物会在屏幕上形成无法识别的区域。

近场成像触摸屏技术

近场成像或NFI触摸屏是一项专利技术,它在玻璃面板的一边使用导电膜的图案涂层,在另一边完全涂层。

向面板提供激励信号以产生静电场。当手指接触时,静电场会发生变化,从而确定接触点。

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