触摸屏基本原理

触摸屏基本原理

触摸屏是计算机的输入设备，与能实现输入的键盘和能点击的鼠标不同，它能让用户通过触摸屏幕来进行选择。具有触摸屏的计算机的所需的储存空间不大，移动部分很少，而且能进行封装。触摸屏在使用起来比键盘和鼠标更为直观，而且培训成本也很低。

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。

电阻触摸屏通常包括一张柔性顶层薄膜,以及一层玻璃作为基层，并由绝缘点隔离。每一层的内表面涂层均为透明的金属氧化物。电压在每层隔膜都有一个差值。按压顶层薄膜就会在各个电阻层之间形成电接触信号

电容触摸屏也由透明金属氧化物作为涂层，与单层的玻璃表面相粘合。它不像电阻触摸屏，任何触摸都会形成信号，电容触摸屏需要与手指直接触摸，或与传导铁笔接触。手指的电容，或是存储电荷的能力，能吸收触摸屏每一个角的电流，并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，从而得出触摸点。

红外触摸屏基于光线的中断技术。它不是在显示器表面前放置一个薄膜层，而是在显示器周围设置一个外框。外框有光线源，或发光二极管（LED），位于外框的一边，而光线探测器或光电传感器在另一边，一一对应形成横竖交叉的红外线网格。当物体触摸显示屏时，无形的光线中断，光电传感器不能接受信号，从而确定触摸信号。

声波传感器中，传感器安装在玻璃屏幕的边缘发送超声波信号。超声波穿过屏幕反射，由传感器接受，而且接受到的信号减弱。在表面声波信号中（surface acoustic wave ，SAW）中，光波穿过玻璃的表面；而导向声波（guided acoustic wave ，GAW）技术，声波穿越玻璃。

近场成像（NFI）触摸屏，由两个薄形玻璃层组成，中间是透明金属氧化物涂层。在导点涂层施加一个交流信号，就在屏幕的表面产生一个电场。当手指，戴不戴手套均可，或者是其他导电铁笔接触传感器，电场都产生扰动，从而得到信号。

触摸屏一般分为几大块：1触摸板（一般不容易坏）除非人为的打烂

2液晶屏（分真彩和微彩）工业触摸屏一般都用的是微彩的，一般液晶屏会出现人为的打烂，出现亮点，一条线，宽带，这些故障是都可以排除的。我维修过很多类似的以上的故障，液晶屏这部分是很精密的部分，和电路板不同，他的工艺要求是很严格的。拆装也要分外的注意。不小心就会坏屏，所以一般人员最好不好动液晶这部分，斑马条开了，一般的焊接是不行的。

3开关电源部分，一般经常坏，他是一个产生高压的一快小板。维修这快板也有技巧的。

4主板（CPU）板，一般不经常坏。

随着使用电脑作为信息来源的与日俱增，触摸屏以其易于使用、坚固耐用、反应速度快、节省空间等优点，使得系统设计师们越来越多的感到使用触摸屏的确具有具有相当大的优越

性。

触摸屏出现在中国市场上至今只有短短的几年时间，这个新的多媒体设备还没有为许多人接触和了解，包括一些正打算使用触摸屏的系统设计师，还都把触摸屏当作可有可无的设备，从发达国家触摸屏的普及历程和我国多媒体信息业正处在的阶段来看，这种观念还具有一定的普遍性。

事实上，触摸屏是一个使多媒体信息或控制改头换面的设备，它赋予多媒体系统以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。发达国家的系统设计师们和我国率先使用触摸屏的系统设计师们已经清楚的知道，触摸屏对于各种应用领域的电脑已经不再是可有可无的东西，而是必不可少的设备。它极大的简化了计算机的使用，即使是对计算机一无所知的人，也照样能够信手拈来，使计算机展现出更大的魅力。解决了公共信息市场上计算机所无法解决的问题。

触摸屏的主要三大种类是：电阻技术触摸屏、表面声波技术触摸屏、电容技术触摸屏。每一类触摸屏都有其各自的优缺点，要了解那种触摸屏适用于那种场合，关键就在于要懂得每一类触摸屏技术的工作原理和特点。

一、电阻技术触摸屏

电阻触摸屏的主要部分是一块与显示器表面非常配合的电阻薄膜屏，这是一种多层的复合薄膜，它以一层玻璃或硬塑料平板作为基层，表面图有一层透明氧化金属（ITO氧化铟，透明的导电电阻）导电层，上面在盖有一层外表面硬化处理、光滑防擦的塑料层、它的内表面也涂有一层ITO涂层、在他们之间有许多细小的（小于1/1000英寸）的透明隔离点把两层导电层隔开绝缘。当手指触摸屏幕时，两层导电层在触摸点位置就有了接触，控制器侦测到这一接触并计算出（X，Y ）的位置，再根据模拟鼠标的方式运作。这就是电阻技术触摸屏的最基本的原理。

电阻屏自进入市场以来，就以稳定的质量，可靠的品质及环境的高度适应性占据了广大的市场。尤其在工控领域内，由于对其环境和条件的高要求，更显示出电阻屏的独特性，使其产品在同类触摸产品中占有90％的市场量，已成为市场上的主流产品。它最大的特点是不怕油污，灰尘，水。

G－Touch最新的第四代电阻技术触摸屏与其他电阻屏产品不同之处在于：它以玻璃为基层板，使得透光率更高，反射折射率更适用于使用者。同时，均匀涂布玻璃板底层的导电层把吸附在触摸屏上的静电粒子通过地线卸载掉，保证了触摸定位更准确、更灵敏，彻底解除带电粒子过多引起的漂移现象、定位不准、反应速度缓慢、使它寿命更长(物理测定单点连续使用可达15年以上),并具备了免维护的能力，防刮伤度也得到极大提高。确是是一种品质卓越而价格合理的产品。

1、四线电阻屏特点：

• 高解析度，高速传输反应。

• 表面硬度处理，减少擦伤、刮伤及防化学处理。

• 具有光面及雾面处理。

• 一次校正，稳定性高，永不漂移。

四线电阻模拟量技术的两层透明金属层工作时每层均增加5V恒定电压：一个竖直方向，一个水平方向。总共需四根电缆。

2、五线电阻屏特点：

• 解析度高，高速传输反应。

• 表面硬度，减少擦伤、刮伤及访化学处理。

• 同点接触3000万次尚可使用。

• 导电玻璃为基材的介质。

• 一次校正，稳定性高，永不漂移。

五线电阻模拟量技术把两个方向的电压通过电阻网络加在靠里的那层金属层上，靠既检测电压又检测电流的的方法测得触摸点的位置，而外层ITO仅当作导体层，共需五根电缆。

二、表面声波技术触摸屏

表面声波技术是利用声波在物体的表面进行传输，当有物体触摸到表面时，阻碍声波的传输，换能器侦测到这个变化，反映给计算机，进而进行鼠标的模拟。

表面声波屏特点：

• 清晰度较高，透光率好。

• 高度耐久，抗刮伤性良好。

• 一次校正不漂移。

• 反应灵敏。

• 适合于办公室、机关单位及环境比较清洁的场所。

表面声波屏需要经常维护，因为灰尘，油污甚至饮料的液体沾污在屏的表面，都会阻塞触摸屏表面的导波槽，使波不能正常发射，或使波形改变而控制器无法正常识别，从而影响触摸屏的正常使用，用户需严格注意环境卫生。必须经常擦抹屏的表面以保持屏面的光洁，并定期作一次全面彻底擦除。

三、电容技术触摸屏

利用人体的电流感应进行工作。用户触摸屏幕时，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。

电容触摸屏的特点：

• 对大多数的环境污染物有抗力。

• 人体成为线路的一部分，因而漂移现象比较严重。

• 带手套不起作用。

• 需经常校准。

• 不适用于金属机柜。

• 当外界有电感和磁感的时候，会使触摸屏失灵。

一、电容式触摸屏

电容式触摸屏利用人体的电流感应进行工作。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。当手指触摸在玻璃保护层上时，由于人体电场，用户和触摸屏表面形成一个耦合电容，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。这个电流分别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。

二、电容式触摸屏缺陷

电容式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，由于光线地各层间的反射，还会造成图像字符的模糊。电容触摸屏在原理上把人体当作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

够容量值的电容时，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㎝以内或身体靠近显示器15㎝以内就能引起电容屏的误动作。

电容触摸屏的另一个缺点是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。

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

触摸屏和人机界面的区别:

1:触摸屏只是一层传感界面,目前市场上用的比较多的有4类,A:电阻式B:电容式C:声波式D:红外式.不同类型的触摸屏,应用的环境不同.在工控应用领域一般使用电阻,电容比较多.声波和红外主要用到A TM,户外查询等.触摸屏一般配合显示器,一体查询机等使用.相当于在显示设备上再外加一层感应界面.需要安装驱动才能使用.

2:人机界面:一般使用了4线电阻触摸屏.内含伪彩或者真彩液晶显示器,另外还有处理器等,可以称得上是小型的电脑.一般跟PLC配合使用.