PLC觸摸屏的分類和工作原理

當大型的電氣控制系統需要數十數百個操作按鈕,需要隨時顯示機器運行中的大量數據,需要用圖畫的形式顯示設備各關鍵部位的工作狀態,並需在面積只有普通電視機屏幕大小的區域完成操作及顯示時,就只有使用目前最先進的圖示化顯示操作技術了。在plc領域中,這項技術的代表產品是觸摸屏。

PLC觸摸屏的分類和工作原理

觸摸屏(Touch Panel Monitor)是一種交互式圖形化人機界面設備,它可以設計及儲存數十至數百幅黑白或彩色的畫面。可以直接在面板上用手指點擊換頁或輸入操作命令,還可以連接打印機打印報表,是一種理想的操作面板設備。

由於觸摸屏具有堅固耐用、反應速度快、節省空間、易於交流等優點,只要用手指輕輕地觸摸計算機顯示屏上的圖符或文字就能實現對主機操作,從而使人機交互更為直截了當。作為一種最新的電腦輸入設備,它是目前最簡單、方便、自然的一種人機交互方式。觸摸屏在我國的應用範圍非常廣泛,主要應用於公共信息的查詢,如電信局、稅務局、銀行、電力等部門的業務查詢及城市街頭的信息查詢;此外還應用於領導辦公、工業控制、軍事指揮、電子遊戲、點歌點菜、多媒體教學、房地產預售等。將來,觸摸屏還會走入家庭。

PLC觸摸屏的分類和工作原理

紅外線式觸摸屏原理很簡單,只是在顯示器上加上光點距架框,無需在屏幕表面加上塗層或接駁控制器。光點距架框的四邊排列了紅外線發射管及接收管,在屏幕表面形成一個紅外線網。用戶以手指觸摸屏幕某一點,便會擋住經過該位置的橫豎兩條紅外線,計算機便可即時算出觸摸點的位置。紅外線式觸摸屏不受電流、電壓和靜電干擾,適宜某些惡劣的環境條件。其主要優點是價格低廉、安裝方便、不需要卡或其它控制器,可以用在各檔次的計算機上。不過,由於它只是在普通屏幕上增加了架框,因此在使用過程中架框四周的紅外線發射管及接收管很容易損壞,且分辨率較低。

電容式觸摸屏的構造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜體層,再在導體層外加上一塊保護玻璃,雙玻璃設計能很好地保護導體層及感應器。

PLC觸摸屏的分類和工作原理

電容式觸摸屏在觸摸屏四邊均鍍上狹長的電極,在導電體內形成一個低電壓交流電場。用戶觸摸屏幕時,由於人體電場,手指與導體層間會形成一個耦合電容,四邊電極發出的電流會流向觸點,而電流強弱與手指到電極的距離成正比,位於觸摸屏幕後的控制器便會計算電流的比例及強弱,準確地算出觸摸點的位置。電容式觸摸屏的雙玻璃不但能保護導體層及感應器,而且能有效地防止外在環境因素對觸摸屏造成的影響,就算屏幕沾有汙穢、塵埃或油漬,電容式觸摸屏依然能準確地算出觸摸點的位置。

電阻式觸摸屏的屏體部分是一塊與顯示器表面非常配合的多層複合薄膜,由一層玻璃或有機玻璃作為基層,表面塗有一層透明的導電層(OTI,氧化銦),上面再蓋有一層外表面硬化處理、光滑防刮的塑料層,它的內表面也塗有一層OTI,在兩層導電層之間有許多細小(小於千分之一英寸)的透明隔離點把它們隔開絕緣。當手指接觸屏幕時,兩層OTI導電層上出現一個接觸點,因其中一面導電層接通Y軸方向的5V均勻電壓場,使得偵測層的電壓由零變為非零,控制器偵測到這個接通後,進行A/D轉換,並將得到的電壓值與5V相比,即可得觸摸點的Y軸座標,同理得出X軸的座標。這就是電阻式觸摸屏的基本工作原理。電阻式觸摸屏根據引出線數的多少;分為四線、五線等多線電阻式觸摸屏。五線電阻式觸摸屏的A面是導電玻璃而不是導電塗覆層,導電玻璃的工藝使其壽命得到極大的提高,並且可以提高透光率。

PLC觸摸屏的分類和工作原理

​ 電阻式觸摸屏的OTI塗層比較薄且容易脆斷,塗得太厚又會降低透光且形成內反射而降低清晰度。OTI外雖多加了一層薄塑料保護層,但依然容易被銳利物件所破壞;且由於經常被觸動,表層OTI使用一定時間後會出現細小的裂紋,甚至變形,如其中一點的外層OTI受破壞而斷裂,便會失去作為導電體的作用,觸摸屏的壽命並不長久。但電阻式觸摸屏不受塵埃、水、汙物等的影響。

表面聲波觸摸屏的觸摸屏部分可以是一塊平面、球面或柱面的玻璃平板,安裝在CRT、LED、LCD或等離子顯示器屏幕的前面。這塊玻璃平板只是一塊純粹的強化玻璃,區別於其它觸摸屏技術的是它沒有任何貼膜和覆蓋層。玻璃屏的左上角和右下角各固定了豎直和水平方向的超聲波發射換能器,右上角則固定了兩個相應的超聲波接收換能器。玻璃屏的四個周邊則刻有45°由疏到密間隔非常精密的反射條紋。

PLC觸摸屏的分類和工作原理

發射換能器把控制器通過觸摸屏電纜送來的電信號轉化為聲波能量向左方表面傳遞,然後由玻璃板下邊的一組精密反射條紋把聲波能量反射成向上的均勻面傳遞,聲波能量經過屏體表面,再由上邊的反射條紋聚成向右的線傳播給X軸的接收換能器,接收換能器將返回的表面聲波能量變為電信號。發射信號與接收信號波形在沒有觸摸的時候,接收信號的波形與參照波形完全一樣。當手指或其它能夠吸收或阻擋聲波能量的物體觸摸屏幕時,X軸途經手指部位向上走的聲波能量被部分吸收,反應在接收波形上即某一時刻位置上波形有一個衰減缺口。接收波形對應手指擋住部位信號衰減了一個缺口,計算缺口位置即得觸摸座標,控制器分析到接收信號的衰減並由缺口的位置判定X座標。之後Y軸以同樣的過程判定出觸摸點的Y座標。除了一般觸摸屏都能響應的X、Y座標外,表面聲波觸摸屏還響應第三軸Z軸座標,也就是能感知用戶觸摸壓力大小值。三軸一旦確定,控制器就把它們傳給主機。

表面聲波觸摸屏不受溫度、溼度等環境因素的影響,分辨率極高,有極好的防刮性,壽命長(5000萬次無故障);透光率高(92%),能保持清晰透亮的圖像質量;沒有漂移,最適合公共場所使用。但表面感應系統的感應轉換器在長時間運作下,會因聲能所產生的壓力而受到損壞。一般羊毛或皮革手套都會接收部分聲波,對感應的準確度產生一定的影響。屏幕表面或接觸屏幕的手指如沾有水漬、油漬、汙物或塵埃,也會影響其性能,甚至令系統停止運作。


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