红外触摸屏及其信号增益调节电路的制作方法

本实用新型涉及大型显示设备技术领域，特别涉及一种红外触摸屏及其信号增益调节电路。

背景技术：

红外触摸屏是利用布置在触摸屏边框内的红外对管，实现对用户触摸位置检测的交互设备。其具体原理是：检测红外信号的遮挡情况而确定用户当前在触摸屏上的位置。

在现有的红外触摸屏中，红外触摸信号的信号增益倍数是在出厂前就已经固化设定好的参数。在完整产品的生命周期里，其信号增益会一直保持不变。

但是，这样固化的红外增益信号无法适应多变的红外触摸框应用环境，导致产品的环境适应性差。例如，在室外使用遇到强光照射时，很可能导致冒点，书写拉线等问题。

而且随着时间的推移，也无法设置自动调节机制，应对红外对管老化导致信号变弱的问题，极大的降低了触摸框的使用寿命。

为了解决固化的红外增益信号存在的缺陷，现有一些红外触摸屏采用可编程电阻器的方式来实现对增益被调节。但是，在使用编程电阻器时，必须采用专门的接口来控制可编程电阻器，增加了红外触摸屏的主控制器成本。而且，可编程电阻器的使用也会导致成本的上升。

因此，迫切需要提供一种合适的增益信号调节机制，以解决现有的红外触摸屏所存在的多种的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种红外触摸屏及其信号增益调节电路，能够解决现有技术中红外触摸屏的信号增益调节和制作成本之间存在矛盾。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种红外对管的信号增益调节电路。其中，所述信号增益调节电路包括：

电阻阵列，所述电阻阵列中包含多个具有不同电阻值的电阻；

信号放大电路；所述电阻阵列与所述信号放大电路连接，所述电阻阵列中的至少一个电阻接入所述信号放大电路，所述信号放大电路的放大倍数由所述电阻阵列接入的电阻的电阻值决定；

模拟开关单元，所述模拟开关单元设置有选择控制端口，用于根据控制器输出的选择指令，控制所述电阻阵列中接入所述信号放大电路的电阻。

进一步，所述模拟开关单元为集成了多通道的模拟开关芯片；每一路模拟开关与所述电阻阵列中的一个电阻连接，通过模拟开关的断开和闭合控制接入到所述信号放大电路中的电阻。

进一步，所述模拟开关芯片为74hc4052；所述模拟开关芯片包括两组双向模拟开关，每一组双向模拟开关包括4个开关；所述模拟开关芯片的选择控制端口用于与控制器的gpio端口连接。

进一步，所述电阻阵列包括四个电阻值不同的第一至第四阵列电阻；

所述第一至第四阵列电阻分别与所述模拟开关芯片其中一组双向模拟开关的四个独立输入/输出引脚连接。

进一步，所述信号放大电路包括运算放大器，第一电阻、第二电阻以及第三电阻；

所述运算放大器的正相输入端通过第一电阻与信号输入端连接，所述运算放大器的反相输入端与所述第二电阻的一端以及所述第三电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端接地，所述第三电阻的另一端与所述运算放大器的输出端连接；

所述电阻阵列和所述模拟开关芯片串联连接在所述第二电阻的一端和第三电阻的另一端之间。

进一步，所述模拟开关芯片的公共输入/输出引脚与所述第三电阻的另一端连接。

进一步，所述信号放大电路还包括第一电容，所述第一电容连接在所述运算放大器的供电电路上。

进一步，所述信号放大电路还包括第四电阻；所述第四电阻与所述运算放大器的输出端连接。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种红外触摸屏。该红外触摸屏包括：屏幕本体以及用于检测触摸动作的红外对管电路；所述红外对管电路包括如上所述的信号增益调节电路，用于调节用户施加在所述屏幕本体上的红外触控信号的增益。

本实用新型实施例提供的信号增益调节电路，采用通用物料实现了红外对管增益幅度的自动调节，在具有良好使用性能的同时不需要增加控制器的成本，实现方法简单并且性能可靠。

通过该信号增益调节电路可以增强使用适应性，延长产品的使用周期的同时不过分的增加制作成本，具有良好的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为典型的红外对管电路的示意图。

图2为本实用新型实施例提供的信号增益调节电路的示意图。

图3为本实用新型实施例提供的信号增益调节电路的电路原理图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应当理解，在此本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型。如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

请参阅图1，图1为典型的红外对管电路。该红外对管电路主要由红外对管10、用于对红外对管采集获得的触控信号进行处理的信号调理电路20以及用于供电的供电电路30三部分组成。

其中，红外对管10通常由正对设置红外发射管和红外接收管组成。用户在对红外触摸屏进行触控操作时，红外发射管的红外线会被遮挡，红外接收管可以采集获得对应的遮挡情况对应的触控信号。

信号调理电路20属于信号处理的电路模块，用于对输入的信号进行处理并输出至处理器。

受到实际应用环境的影响，红外对管10原始采集获得触控信号是较为微弱的，不能够直接提供给处理器等进行相应的逻辑计算。因此，需要由信号调理电路20对原始采集获得触控信号进行放大、模数转换等一系列的信号处理过程。

具体的，该信号调理电路20也可以是任何类型或者结构的信号处理电路，只需要能够满足实际使用的需要即可。其可以由多个分立的电子元器件构成，也可以是集成在硅片上的芯片。

供电电路30是用于提供稳定的供电电压和偏置电压，以保障红外对管电路正常运行的电路模块。

在所述信号调理电路20中，可以包括如本实用新型实施例提供的信号增益调节电路，以实现对红外增益信号的自动调节，满足不同应用环境下的使用需求。

其中，请参阅图2，该信号增益调节电路可以包括：电阻阵列21，信号放大电路22以及模拟开关单元23。

所述电阻阵列是一个由多个具有不同电阻值的电阻组成的电路阵列。由此，可以根据实际情况的需要，而使该电阻阵列两端之间的电阻值发生变化。

在本实施例中，所述电阻阵列21与所述信号放大电路22连接。所述电阻阵列21中的至少一个电阻会被接入到所述信号放大电路。

由此，根据所述电阻阵列接入到所述信号放大电路电阻的电阻值，放大电路的放大倍数会相应的发生改变，实现信号增益可调的技术效果。

模拟开关单元23是一个集成了多个模拟开关和控制组件的功能单元，其可以通过模拟开关的闭合和断开来调整所述电阻阵列两端最终在信号放大电路中呈现的电阻值。

模拟开关单元23是一个受控的电子元件。其设置有选择控制端口，用于根据控制器输出的选择指令，控制所述电阻阵列中接入所述信号放大电路的电阻，进而实现对信号放大电路放大倍数的调整。

在一些实施例中，所述模拟开关单元23可以为集成了多通道的模拟开关芯片。每一路模拟开关与所述电阻阵列中的一个电阻连接，通过模拟开关的断开和闭合控制具体接入到所述信号放大电路中的电阻或者电阻的接入方式。

实际运行过程中，模拟开关芯片22可以根据来自控制器的控制信号，在电阻阵列中，选择接入到所述信号放大器电路的电阻。由此，通过控制信号控制电阻阵列中不同的电阻接入所述信号放大器电路，即可改变跨接在所述运算放大器反相输入端以及输出端之间的电阻，进而改变信号放大倍数以实现对信号增益的调整。

图3为本实用新型实施例提供的信号增益调节电路的电路原理图。如图3所示，所述信号放大电路可以包括：运算放大器u1，第一电阻r1、第二电阻r2以及第三电阻r3。

其中，所述运算放大器的正相输入端+通过第一电阻r1与信号输入端mb连接，所述运算放大器的反相输入端-与所述第二电阻r2的一端以及所述第三电阻r3的一端连接。

所述第二电阻r2的另一端接地，所述第三电阻r3的另一端与所述运算放大器的输出端out连接。

所述电阻阵列21和所述模拟开关芯片22则通过串联连接的方式，连接在所述第二电阻的一端和第三电阻的另一端之间，接入到所述信号放大器电路22中。

在一些实施例中，所述信号放大电路还可以包括第四电阻r4。所述第四电阻r4与所述运算放大器的输出端连接，放大后的信号经过所述第四电阻r4从信号放大电路的输出端输出提供给后续的功能电路。

具体的，如图3所示，在本实施例中，可以使用型号为74hc4052的模拟开关芯片。74hc4052是一块带有公共使能输入控制位的两组四选一模拟开关芯片。每一组多路选择开关都有四个独立的输入/输出(x0至x3以及y0至y3)、一个公共的输入/输出端(x以及y)和选择输入端(a以及b)。模拟开关芯片的选择输入端作为选择控制端口，可以接收选择指令以实现对模拟开关的控制。

较佳的是，所述选择输入端可以与控制器通用的gpio端口连接，不需要额外设置新的硬件设备，可以有效的简化成本，降低实现的难度。

与模拟开关芯片相适配的，在一些实施例中，如图3所示，所述电阻阵列可以包括第一至第四阵列电阻(rg1，rg2，rg3，rg4)。

其中，第一至第四阵列电阻的一端分别与所述模拟开关芯片其中一组双向模拟开关的四个独立输入/输出引脚(如x0至x3)连接，另一端则接入到信号放大电路中。所述模拟开关芯片相对应的公共输入/输出端(如x)则与所述所述第三电阻r3的另一端连接。

当然，如图3所示，由于74hc4052带有两组相互独立的多路模拟开关，另一组多路模拟开关也可以采用相类似的连接形式，分别于第五至第八阵列电阻连接，实现对另外部件的电阻调整。

在一些实施例中，如图3所示，所述运算放大器u1的供电方式可以采用单电源供电。亦即，运算放大器u1的第一电源接线端v+与供电端vcc连接，第二电源接线端v-接地。

其中，运算放大器u1的第一电源接线端v+还通过第一电容c1接地，可以起到平滑滤波的作用。

相类似地，模拟开关芯片也可以采用与运算放大器u1相同的供电结构，通过第二电容c2起到平滑滤波的作用。当然为运算放大器u1供电和为模拟开关芯片供电的供电端可以相同也可以不同，具体根据实际情况的需要而确定。

进一步地，本实用新型实施例还提供了一种红外触摸屏。该红外触摸屏可以应用如上实施例所提供的信号增益调节电路，以低成本和通用器件的方式实现红外触摸屏的信号增益可调。

制造获得的红外触摸屏具有更好的适应性，可以满足多种不同的应用环境的需求，有效的延长了红外触摸屏的使用周期的同时，不会过多的增加成本负担，也可以使用现有通用的控制端口进行控制，具有良好的应用前景。

综上所述，本实用新型实施例提供的红外对管电路采用通用物料(稳压二极管和集成运放)，通过合理的电路设计，有效的解决了红外触摸屏的检测信号不稳定，容易受外界干扰影响的问题。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。