触摸屏技术在绞车深度系统中的应用

触摸屏技术在绞车深度系统中的应用

作者：唐中武

来源：《科技创新与应用》2013年第28期

摘要：文章介绍了使用触摸式绞车的面板的理念与原理，这种面板也是在测井时的一个非常重要的东西，在绞车面板上使用了这种技术能够使其在使用过程中方便快捷，这种新型的绞车面板也慢慢在渗入到我国的石油行业以及其他行业中。

关键词：绞车面板；电阻式触摸屏；EL屏；接口电路

引言

如今，触摸屏已经越来越广泛的运用在仪器显示、自动化仪器、监控与检测仪器之中。例如胜利油田所使用的地面型的绞车面板就将触摸屏完美的融入其中，代替了原有的数码管的显示效果，在深度、张力与速度中都得到了很大的提高，另外还包括了报警的功能，定时的为工作人员提供电缆数据的变化，仪器与井口的距离等等。人机操作界面的人性化使其深受消费者喜爱。

1 触摸屏系统原理及技术特点

1.1 触摸屏系统的原理和分类

触摸屏大概由两个部分组成：触屏的检测与控制两个方面。检测设备是安置与显示器的前部分，其作用是检测使用者进行触屏的中心点，信息接收之后反馈到控制中心；其控制的作用是：在接受到检测设备反馈的信息之后，对其进行转变，将转换后的坐标再发送到处理器，再将处理器发送出的执行命令给予执行。由触屏的原理就可将如今的触屏系统分为四种方式：电阻式、电容式、表面声波式以及红外线式。

这是由电阻式进行设计的触屏系统。其屏幕的主体是由多复合的薄膜组成。基层是由玻璃构成，在玻璃的表面涂上一层透明性质的导电层，在导电层上方覆上一层已经硬化过的外表光滑的塑料层。其塑料层的内面也必须加上一层导电层，两块导电层的中间必须用一些不大于1/1000英寸的隔光点。在用手指进行工作的时候，导电层之间成后产生了电阻的变化，电阻变化的信息传送到控制器进行计算其坐标，根据计算的坐标执行操作命令。电阻触摸屏可以有引出线的数量分为四线以及五线两种类型。

1.2 触摸屏的技术特点

触摸屏（日本富士通）配带一控制器，信号线CMP连接到单片机A的RXD上。另外两根为电源和地线，使用+5V电源。当屏幕受到压力后，触摸屏控制器不断发出串行数据，一直到压力消失为止。

由于触摸屏分辨率及触摸屏与液晶屏黏贴位置不同，触摸屏控制器输出的座标与液晶的显示座标是不一致的，但这并不影响使用，用户只要知道液晶屏上某一矩形范围（用户设定的某一按键）的左上角及右下角对应的触摸屏数据即可。在实际使用时只要比较触摸屏控制器输出的座标在那一个矩形区域内即可。由于触摸屏输出的是很微弱的电阻信号，偶尔可能出现干扰信号，所以用户在设计时应收到3组以上数据在指定区域内方可确定为有效输入。

1.3 显示屏的技术特点

设计中采用一种无机电致EL显示屏（注意并非液晶屏）与触摸屏配套使用。

无机电致EL显示屏是一种全固体的显示器件，它具有主动发光、视角大（140°）、对比度高（150∶1）、响应速度快（10～9s）、使用温度范围宽（从液氮温度到80°）、质轻超薄、制作工艺简单等诸多优点，特别适用于大面积显示和各种车载装备的终端显示。工作原理：其基本结构是通过加在两极的交流电压产生交流电场，被电场激发的电子撞击荧光物质（zns），引起电子能级的跳跃，变化、复合而发射出高效率冷光的一种物理现象，即电致发光现象。无机电致发光显示屏就是以上述原理工作的，由于EL发光具有超薄平整（0.12mm～0.4mm），质量轻，可曲面发光，可制成任意形状，发光颜色丰富，可制成复杂的彩色闪动，光线均匀柔和，不产生热量，不含紫外线，发光效率高，功耗低，寿命长（大于25000h），防震动，不需维护等优势。

特性与使用范围：这种是属于自发光型的一个显示器，所以并不需要背光管，这样的机身就比液晶的更加薄，这是冷光源，其颜色分布的很均匀，相对于其他的来说，这种的优点就是所产生的光会很均匀的显示于屏幕之上，其效率较高、耗电少、速度快、显示的画面流畅，其结构相对来说并不复杂，有较高的亮度、分辨率以及对比度，在多种环境下都能够正常运行，目前，已经涉及到了多个方面、多个行业，例如：广告、监控、数字视频等。

2 触摸屏型绞车面板功能及基本原理

胜利油田所使用的触摸屏面板是进行测井的重要工具之一，其主要的作用就是：对井深进行测量以及设备在井下进行移动的速度与深度，能够进行的最大测量为九千九百九十九点九米。能够对井底的深度进行预测、跟正深度、转换其正反向等功能。在仪器上升到了一百米的地方就会有警报，提示工作人员仪器马上就出井了。能够对电缆的张力进行详细的显示，微分与总张力都可以设定界限，在超过这个界限的时候，报警器就会起到作用。

该面板为其他面板提供下列信号3：

（1）电缆总张力：0～4V线性输出，相应于0～20，000磅

（2）微分电缆张力：0～4V线性输出，相应于0～5000磅

（3）校正后的深度脉冲：A、B两相深度脉冲，每相脉冲数为1280/m或256/ft

（1ft=304.8mm）

3 硬件电路

硬件电路结构如图1所示。

图1 硬件电路结构框图

各部分电路功用如下：

（1）深度信号采集处理：主要有深度处理电路、256分频、计数器。深度处理电路接收编码器来的信号，经过缓冲、防抖等处理产生深度脉冲和方向信号送单片机控制电路完成深度的采集、校正、预置，功能的实现主要由一片CPLD完成。

（2）电缆总张力及微分电缆张力：主要有张力处理电路和模数转换。张力处理电路接收张力计输出信号，经过一系列放大或刻度，产生总张力和微分张力两种信号送单片机控制板模数转换。

（3）通讯对讲：实现操作工程师和井口的对讲联络（图中没画出）。

（4）单片机电路、报警功能：这是能够更好的协调多种电路同时工作，这也是面板中的中心电路，有A单片机存贮、B单片机进行计算。

（5）显示终端：其接口是安装容量为九百九十二K的flash存贮，存贮上的数据能够重复的进行改动，切断电源后自动进行保存，A单片机能够将工作时的状况向显示屏进行显示。