一種紅外屏電路的驅(qū)動(dòng)電流自適應(yīng)調(diào)節(jié)方案

3 驅(qū)動(dòng)電流自適應(yīng)調(diào)節(jié)方案的設(shè)計(jì)
3.1 基本思路
　　當(dāng)探測(cè)裝置發(fā)現(xiàn)沒有操作體靠近紅外觸摸屏?xí)r，紅外觸摸屏電路工作在調(diào)整校準(zhǔn)工作模式下，檢測(cè)調(diào)校控制單元根據(jù)接收信號(hào)強(qiáng)弱對(duì)紅外發(fā)光管驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行補(bǔ)償。
　　調(diào)整校準(zhǔn)方法的基本設(shè)計(jì)思想如下：
· 最初在檢測(cè)工作中用能使紅外光信號(hào)達(dá)到檢測(cè)工作最低要求的驅(qū)動(dòng)電流下限值I0做為起始值驅(qū)動(dòng)發(fā)射元件發(fā)光，以延緩紅外發(fā)射元件發(fā)光效率參數(shù)的老化衰減。
· 隨著發(fā)射元件發(fā)光效率參數(shù)的降低，給驅(qū)動(dòng)電流增加相應(yīng)的補(bǔ)償量，以維持該發(fā)射元件所發(fā)出的紅外光的強(qiáng)度大體不變，從而延長(zhǎng)了該發(fā)射元件的后期可用時(shí)段[3]。

· 分別保存各路檢測(cè)信號(hào)的零點(diǎn)值和滿度值以確定各路檢測(cè)信號(hào)的量程范圍，解決各接收元件參數(shù)和發(fā)射元件參數(shù)的離散所形成的檢測(cè)信號(hào)量程離散偏差。
3.2 參數(shù)選擇方案
　　在電路設(shè)計(jì)和參數(shù)選取方面，基本方法是：
· 適當(dāng)設(shè)計(jì)實(shí)數(shù)控驅(qū)動(dòng)電路的有關(guān)參數(shù)，使得D/A轉(zhuǎn)換器輸出為最大值DM時(shí)，驅(qū)動(dòng)電流放大電路輸出的最大驅(qū)動(dòng)電流IM等于或略小于（比如小5%）紅外發(fā)射元件的最大允許驅(qū)動(dòng)電流IM。做為驅(qū)動(dòng)電流起始值的前述驅(qū)動(dòng)電流下限值I0可根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定，一般可選為IM的若干分之一，比如1/10、1/5或1/2。
· 選擇一對(duì)紅外發(fā)射元件和接收元件，其各自的發(fā)光效率參數(shù)和光電靈敏度系數(shù)都等于其各自的最大允許值，并將這一對(duì)紅外元件按照實(shí)際應(yīng)用條件相對(duì)設(shè)置。適當(dāng)設(shè)計(jì)固化信號(hào)處理電路和A/D轉(zhuǎn)換器的有關(guān)參數(shù)，使得向所選發(fā)射元件提供的驅(qū)動(dòng)電流ID為I0時(shí)，與所選接收元件相應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)UT的幅值略小于（比如小3%或10%）A/D轉(zhuǎn)換器的滿度值UM，此時(shí)的檢測(cè)信號(hào)UT的幅值稱為檢測(cè)信號(hào)的高端參考值URT。

· 再選擇一對(duì)紅外發(fā)射元件和接收元件，其各自的發(fā)光效率參數(shù)和光電靈敏度系數(shù)都等于其各自的最小允許值，并將這一對(duì)紅外元件按照實(shí)際應(yīng)用條件相對(duì)設(shè)置。此時(shí)向所選發(fā)射元件提供驅(qū)動(dòng)電流I0，則與所選接收元件相應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)UT的幅值稱為檢測(cè)信號(hào)的低端參考值URB。
· 隨著時(shí)間的推移，發(fā)射元件老化，其發(fā)光效率參數(shù)逐漸降低，檢測(cè)信號(hào)的幅值也隨之減小，需要對(duì)驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行前述的補(bǔ)償。測(cè)算元件參數(shù)是否發(fā)生了衰減及其衰減程度，可行的方法是預(yù)定一個(gè)檢測(cè)信號(hào)的參考值UR，并將測(cè)得的檢測(cè)信號(hào)與之相比較，根據(jù)檢測(cè)信號(hào)相對(duì)該參考值的偏差程度，給驅(qū)動(dòng)電流增加相應(yīng)的補(bǔ)償量。檢測(cè)信號(hào)參考值UR選取URT和URB的平均值（URT+URB）/2，因?yàn)閁RB經(jīng)常被設(shè)計(jì)為滿足信噪比和抗干擾要求的檢測(cè)信號(hào)下限值。UR值選取得較大，驅(qū)動(dòng)電流會(huì)向較大值調(diào)整看齊，檢測(cè)信號(hào)信噪比和抗干擾能力就越強(qiáng)，但發(fā)射元件老化速度也就越快。
　　選定了參考值UR后，調(diào)整和校準(zhǔn)的一種具體流程如圖3所示。

4 坐標(biāo)歸一化算法
　　對(duì)檢測(cè)信號(hào)的處理利用方面，可以將檢測(cè)信號(hào)按線性處理利用，或按二次或三次曲線擬合后進(jìn)行其它計(jì)算[4]。為了后續(xù)計(jì)算的方便，可以先對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行歸一化處理。第i路檢測(cè)信號(hào)UT(i)對(duì)其正軸滿度值的歸一化數(shù)值為：
　　UT(i)=[UT(i)-U0(i)]/[UF(i)-U0(i)]
　　式中UF(i)-U0(i)代表檢測(cè)信號(hào)量程，UT(i)的范圍為0～1，這樣各路檢測(cè)信號(hào)之間就具有了可比性，歸一化后，對(duì)各路信號(hào)的計(jì)算處理可以用一套統(tǒng)一的計(jì)算式完成，各參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)也對(duì)各路信號(hào)一致通用。當(dāng)然，也可以按照其它比例系數(shù)進(jìn)行歸一化。下面給出X軸坐標(biāo)的計(jì)算流程圖，Y軸的坐標(biāo)計(jì)算流程類似。

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
　　按照本文所提出的方案做出一臺(tái)驗(yàn)證樣機(jī)，對(duì)三個(gè)使用過不同時(shí)間的紅外發(fā)光管進(jìn)行試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)間是在晚上并且關(guān)閉了室內(nèi)所有的燈。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，按照本方案設(shè)計(jì)的紅外觸摸屏能夠自適應(yīng)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電流的大小，接收端的檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度基本差異不大。

6 結(jié)論
　　本文主要提出了一種驅(qū)動(dòng)電流自適應(yīng)調(diào)節(jié)的紅外觸摸屏電路結(jié)構(gòu)，以及自適應(yīng)調(diào)節(jié)方法，同時(shí)給出了坐標(biāo)歸一化計(jì)算方法。實(shí)驗(yàn)證明本文提出的方法能夠根據(jù)接收信號(hào)強(qiáng)弱對(duì)紅外發(fā)光管驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行補(bǔ)償，從而保證接收信號(hào)基本維持不變。采用此項(xiàng)技術(shù)設(shè)計(jì)的紅外觸摸屏使用壽命大大延長(zhǎng)，且具有較強(qiáng)的抗干擾能力。