触摸屏无处不在。从休息室的咖啡机到孩子手腕上的智能手表,再到通勤航班上的机上娱乐系统,触摸屏技术已成为我们日常生活的一部分。随着触摸屏不断融入我们的文化,它们帮助简化了日常任务,提高了各种电子产品的易用性。
例如,完全集成了触摸屏的机场自助服务终端让托运行李变得轻松自如。在飞机的 GPS 屏幕上轻点几下,机长就能输入新的经纬度坐标。在智能手机上轻扫几下,家庭成员就能发送一条 200 个字符的短信。触摸屏几乎应用于所有行业,包括医疗设备、军事和航空航天设备、工业设备和消费品。
对于那些还记得 T9 预测文本时代(由于触摸屏的出现,T9 预测文本已不再需要)的人来说,使用 9 键键盘创建文本信息的效率并不高。再往前看,20 世纪 80 年代开发的触摸屏被认为是未来派,只有少数几种产品可供选择。大多数都是与 CRT 显示器配套的电阻式覆盖屏。这些设备笨重、昂贵,而且功能有限。2000 年代末的智能手机革命让触摸屏走进了我们的日常生活,同时也降低了成本。现在,电子产品的用户可以更快、更少的步骤或点击来操作设备,并提高效率。考虑到用户体验的净收益,许多人愿意为配备触摸屏的设备支付高价。
令人惊讶的是,定制触摸屏技术的价格相当低廉,是原型制造的可行选择
电阻式与电容式触摸屏
触摸屏的复杂程度和成本各不相同。最常见的触摸屏类型是电阻式和电容式触摸屏。虽然目前市场上的大多数触摸屏都是电容式触摸屏,但这种类型的触摸屏需要专用微控制器和固件才能集成到下一个更高级的组件中。电容式触摸屏通过检测电容的变化来实现功能。
电容式触摸显示屏可对人的手指、触控笔或其他导电工具做出反应。使用电容式触摸屏的一个缺点是,戴上厚手套或电绝缘手套后,电容式触摸屏很少能正常工作。
电阻式触摸屏只需简单的校准步骤和任何可对屏幕施加点力的仪器即可操作。无论用户戴何种手套,电阻式触摸屏都能正常工作。即使被灰尘、盐沉积物和冷凝水等污染物覆盖,也能成功操作。如果最终用户戴着厚重的手套,或者最终应用特别脏,电阻式触摸屏就是一个值得考虑的解决方案。
电阻式触控板有几种不同的结构,各有利弊。在三种类型的电阻式触控板(4 线制、5 线制和 8 线制)中,5 线制设计是最常见的一种,也是一种高性能、低成本的设计解决方案。如果没有指定具体的设计结构,Epec 建议采用 5 线设计。
电阻式触控板由玻璃和导电薄膜组成,两者之间有微小的气隙隔开。触摸屏层包含一层透明导电涂层,通常是沉积在薄膜表面的氧化铟锡(ITO)。面板被分成几个象限,每个象限都与一个从边缘延伸出来的小柔性尾部电气连接。该尾部可直接插入配套的控制板进行操作。
电阻式触摸屏通过在屏幕上施加轻微的点力来实现功能。当手指或触控笔接触面板时,接触点会产生少量电流,从而产生电压降。来自每个象限的电流与屏幕上被按压位置的距离成正比。然后使用已知算法对屏幕上的位置进行内插,该算法将测量到的电阻等同于已知的校准表。
电阻式触摸屏定制
由于现成的电阻式触摸屏选择有限,当无法找到所需的触摸屏解决方案时,设计人员应注意定制生产是一种可行的选择。如果使用现成的材料和工艺进行设计,这些设备的成本会非常低廉,而且制造周期可与电路板组件相媲美。
虽然许多触摸屏覆盖层和 LCD 显示器可以作为现成的一对组合一起购买,但覆盖层可以与打算与之组装的 LCD/LED/OLED 显示器分开设计。电阻式触摸屏与相应显示器的尺寸相匹配。只要能提供配对显示屏的规格,定制尺寸的电阻式触摸屏就是常见的直接设计。定制触摸屏是根据 LCD 显示器数据表上的尺寸信息制造的。定制电阻式触摸屏所需的信息包括:外形尺寸、屏幕的观察区域和触摸感应激活区域。定制电阻式触摸屏的尺寸可以小于 3 英寸,也可以大于 21 英寸。大多数项目需要少量的非经常性工具费用来启动生产。
触摸屏属于低压设备,工作电压通常低于 5VDC,电流仅为毫安。定制措施包括在框架上添加抗紫外线涂层、EMI 屏蔽以及 LED 或表面贴装器件等分立元件。用于连接覆盖层和主 PCBA 的柔性尾线通常是 1 毫米间距的零插入力(ZIF)尾线。具体的引脚数、引脚间距和 ZIF 尾端加强筋几何形状可根据配套的 ZIF 连接器进行定制。客户可指定其偏好的电路板安装连接器,将开发与之匹配的 ZIF 尾端。为验证设计,我们会提供详细的制造图纸,其中定义了引脚布局、尺寸信息和所有性能要求。
摘要
考虑到许多电子产品分销商都有标准尺寸的触摸屏库存,购买一些触摸屏用于早期原型开发是一种很好的工程实践,只需花费不到 50 美元即可完成。一旦设计成熟到可以扩展系统要求的程度,像 Epec 这样的全方位制造合作伙伴就可以设计和制造出符合项目要求的精确尺寸和功能级别的定制触摸屏。
在考虑触摸屏覆盖层时,许多设计难题都可以通过定制解决方案快速解决。无论是延长 ZIF 尾部的长度、增加屏蔽还是缩小激活区域,
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