CN101630212B - 一种自适应的红外触摸装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自适应的红外触摸装置，包括屏幕、红外发射模组、红外接收模组、控制单元和CPU；所述各红外接收模块还包含连接在继电器与CPU的A/D输入端之间的末级放大电路，该末级放大电路包括三极管或集成运放，且三极管的集电级或集成运放的反馈端为不同阻值的电阻与开关电路分别串接后再并联，且开关电路的开闭状态受CPU控制。此种红外接收模组可根据外部因素自动调整信号增益，无需在批量生产中单独调整各元器件的参数，提高生产效率，且产品可靠性高，延长产品的使用寿命。本发明还公开另一种可节省元器件、降低成本的自适应的红外触摸装置。

Description

一种自适应的红外触摸装置

技术领域

本发明属于红外技术领域，具体是指一种应用在红外触摸装置中的红外接收模组。

背景技术

目前常见的红外触摸装置，参考图1所示，其主要包括屏幕10、红外发射模组20、红外接收模组30、控制单元40和CPU 50(与控制单元设置在一起，图中未示)，红外发射模组20和红外接收模组30分别在横向和纵向成对排列在屏幕10的边缘，并分别与控制单元40连接。红外发射模组20发出的红外线在没有遮挡的情况下被红外接收模组30接收，从而在屏幕10的表面形成有一张由红外线布成的光网，当有物体进入该红外光网，阻挡住某处的红外线时，红外接收模组30在位于此点的横竖两个方向的接收红外管接收到的红外线的强弱就会发生变化，控制单元40通过了解这种变化就能知道何处进行了书写或触摸，显示出对应的图案或文字。

再请参考图2所示，是现有红外接收模组30的结构示意图，其包括m个红外接收模块和一个地址解码单元301，红外接收模块并通过继电器K1～Km连接到CPU 50的A/D输入端；其中，每个红外接收模块又包含信号采集单元302、模拟开关阵列303、带通滤波器304和放大电路。信号采集单元302包含若干红外接收管，可根据需要选 通其中某一个，该红外接收管通常采用二极管或三极管；模拟开关阵列303用于选通前述信号采集单元302的某一路采集信号，该选通的采集信号再经由带通滤波器304进行滤波，由于滤波后的输出信号很微弱，一般为mv级，因此必须进行放大才能够被识别；此处放大电路一般有多级，可以由三极管等分离元件组成(其集电级连接有阻值固定的放大电阻)，也可以是集成运放电路(如图2中所示，且其反相端连接阻值确定的反馈电阻)，在经过前置放大电路305、末级放大电路306进行多次放大后，以模拟信号的形式送入CPU 50的A/D输入端；地址解码单元301根据CPU 50传输的地址总线上的数据进行解码，同时控制各模拟开关阵列303及继电器K(1～m)的状态，使得在任一时刻只有一个红外接收管的信号和CPU 50接通。

此种红外触摸装置若要正常使用，CPU 50的A/D输入端的信号幅度必须在一定范围内，通常为A/D输入端满量程输入电压的0.6～0.9倍，若信号幅度太低，容易被噪声湮灭，反之，若信号幅度太高，造成饱和，就不能准确识别触摸(尤其是遮挡物体的尺寸较小时)。

传统的红外接收模组30的放大电路增益是由组成放大电路的元器件参数确定的，屏幕10的尺寸不同、屏幕10表面的反光系数不同、使用环境不同，红外接收管采集到的信号大小有很大差异。对于现有电路结构而言，必须根据机械结构来调整放大电路的增益，在同一屏幕10上，由于横向、纵向尺寸不同，必须采用不同的电路参数，针对每种情况来调整放大电路元器件参数给产品的批量生产带来很大的不便；而产品在组装、运输、使用中结构可能会变形(例如屏幕表面翘曲等)，现有的放大电路在装配、调试完成后，增益就固定了，不能自动调整，结构变形后可能影响红外触摸装置的使用，特别是随着电子元器件的老化，其特性会发生变化，也将影响产品的使用效果和使用寿命。

有鉴于上述分析，本发明人针对目前应用于红外触摸装置中的红外接收模组进行深入研究，并经多次改进，本案由此产生。

发明内容

本发明的主要目的，在于提供一种自适应的红外触摸装置，其可根据外部因素自动调整信号增益，无需在批量生产中单独调整各元器件的参数，提高生产效率，且产品可靠性高，延长产品的使用寿命。

本发明的另一目的，在于提供一种自适应的红外触摸装置，其共用末级放大电路，降低制造成本。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种自适应的红外触摸装置，包括屏幕、红外发射模组、红外接收模组、控制单元和CPU，其中红外接收模组包括若干红外接收模块和一地址解码单元，所述各红外接收模块包括依次连接的信号采集单元、模拟开关阵列、带通滤波器、放大电路和继电器，放大电路包含前置放大电路，地址解码单元解码CPU的地址总线上的数据，并控制模拟开关阵列和继电器的状态；所述各红外接收模块还包含连接在继电器与CPU的A/D输入端之间的末级放大电路，该末级放大电路包括三极管或集成运放，且三极管的集电级或集成运放的反馈端接多个并接的不同阻值的电阻，各支路中电阻与一个高速模拟开关串接，且高速模拟开关的开闭状态受CPU控制。

一种自适应的红外触摸装置，包括屏幕、红外发射模组、红外接收模组、控制单元和CPU，其中红外接收模组包括若干红外接收模块和一地址解码单元，所述各红外接收模块包括依次连接的信号采集单元、模拟开关阵列、带通滤波器、放大电路和继电器，放大电路包含 前置放大电路，地址解码单元解码CPU的地址总线上的数据，并控制模拟开关阵列和继电器的状态；所述红外接收模组还包括一末级放大电路，连接在所有红外接收模块的继电器与CPU的A/D输入端之间，该末级放大电路包括三极管或集成运放，且三极管的集电级或集成运放的反馈端接多外并接的不同阻值的电阻，各支路中电阻与一个高速模拟开关串接，且高速模拟开关的开闭状态受CPU控制。

采用上述方案后，本发明具有以下改进：

(1)在红外接收模块中的放大电路设置末级放大电路，且该末级放大电路采用三极管或集成运放，且三极管的集电级或集成运放的反馈端使用相互并接的不同阻值的电阻，各支路还分别串联有开关电路，该开关电路受CPU的控制而闭合或断开，则CPU可根据红外触摸装置的实际工作环境和机械结构等参数，通过A/D输入端的采样信号，运算获得适当的放大倍数，控制相应阻值的电阻所在支路闭合，从而对信号幅度进行适当的放大，保证红外触摸装置工作正常，提高产品的使用效果；

(2)还可以在红外接收模组与CPU之间仅连接一个末级放大电路，使所有红外接收模块共用一个末级放大电路，相较前述结构，节省更多元器件，降低产品的制造成本，且不影响使用效果。

图1是现有红外触摸装置的结构概图；

图2是现有红外接收模组的电路连接图；

附图说明

图3是本发明中末级放大电路的较佳实施例采用高速模拟开关的电路连接图；

图4是本发明中末级放大电路的较佳实施例采用开关芯片的电路连接图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明的电路连接结构及有益效果进行详细说明。

参考图3及图4所示，是本发明揭示的一种自适应的红外触摸装置用红外接收模组的一个具体实施例，其包括m(m为自然数)个红外接收模块1和一个地址解码单元2，其中，各红外接收模块1均包括依次连接的信号采集单元11、模拟开关阵列12、带通滤波器13、放大电路14和继电器15，放大电路14对信号幅度进行初步放大，而地址解码单元2的一端与CPU 3的地址总线连接，解码地址总线上的数据，并控制所有模拟开关阵列12和各继电器15的开关状态；前述均为现有电路结构，在此不再赘述。

本发明的改进点在于：对于每个红外接收模块1而言，还在继电器15与CPU 3的A/D输入端之间连接有末级放大电路4，该末级放大电路4可采用三极管或集成运放作为放大器件，当采用集成运放/三极管时，将现有结构中集成运放/三极管的反馈端/集电级所采用的固定电阻改为若干并接的不同阻值的电阻，且每个支路均受一开关电路41控制通断，且该开关电路41由CPU 3控制。

另外，为了节省元器件，本发明中的所有红外接收模块1还可共用一个末级放大电路4，具体是将所有继电器15原来与CPU的A/D的连接端并接，末级放大电路4的一端与该并接端连接，另一端连接至CPU 3的A/D输入端，且本文中的末级放大电路4均以集成运放为例进行说明。

首先参考图3所示，是前述开关电路41采用若干高速模拟开关，该高速模拟开关的数目与反馈端的支路数目对应，各支路均有一高速模拟开关串接，当地址解码单元2根据CPU 3的数据总线上的数据解码而选通某一接收通路时，CPU 3由A/D输入端接收到信号后，通过运算得到需放大的倍数，并由增益控制端控制末级放大电路4中对应前述放大倍数的阻值的电阻所在的支路闭合，而其它支路断开，即可获得理想的增益。

再请参考图4所示，是本发明中开关电路41采用专用的开关芯片74HC4067D(也可采用CD4051或其它芯片)的电路连接图，该开关芯片具有16个输出端，可实现最多16级阻值可调，各输出端分别与末级放大电路4的各支路连接，而其输入端G0～G3与CPU 3的I/O口连接，在CPU 3输入的不同高低电平的控制下，选通不同的电阻支路，如仅G2端输入高电平时，选通引脚X2，则此时对前置放大输出电压(IN端)的放大倍数为2。

综上所述，本发明一种自适应的红外触摸装置用红外接收模组，重点在于将末级放大电路4中现有结构的固定阻值的电阻，换为采用多个不同阻值的电阻相互并联，并利用CPU 3对开关电路41进行开关控制，构成阻值可以调整的增益网络，在接收到不同的信号幅度时，选通不同阻值的电阻支路，实现对增益的自动调整，从而实现红外触摸装置对机械结构和使用环境的自动适应。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (2)

1.一种自适应的红外触摸装置，包括屏幕、红外发射模组、红外接收模组、控制单元和CPU，其中红外接收模组包括若干红外接收模块和一地址解码单元，所述各红外接收模块包括依次连接的信号采集单元、模拟开关阵列、带通滤波器、放大电路和继电器，放大电路包含前置放大电路，地址解码单元解码CPU的地址总线上的数据，并控制模拟开关阵列和继电器的状态；其特征在于：所述各红外接收模块还包含连接在继电器与CPU的A/D输入端之间的末级放大电路，该末级放大电路包括三极管或集成运放，且三极管的集电级或集成运放的反馈端接多个并接的不同阻值的电阻，各支路中电阻与一个高速模拟开关串接，且高速模拟开关的开闭状态受CPU控制。

2.一种自适应的红外触摸装置，包括屏幕、红外发射模组、红外接收模组、控制单元和CPU，其中红外接收模组包括若干红外接收模块和一地址解码单元，所述各红外接收模块包括依次连接的信号采集单元、模拟开关阵列、带通滤波器、放大电路和继电器，放大电路包含前置放大电路，地址解码单元解码CPU的地址总线上的数据，并控制模拟开关阵列和继电器的状态；其特征在于：所述红外接收模组还包括一末级放大电路，连接在所有红外接收模块的继电器与CPU的A/D输入端之间，该末级放大电路包括三极管或集成运放，且三极管的集电级或集成运放的反馈端接多个并接的不同阻值的电阻，各支路中电阻与一个高速模拟开关串接，且高速模拟开关的开闭状态受CPU控制。

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