交互式電子白板技術(shù)原理

隨著科技的發(fā)展，以往單一的教學(xué)方式逐步被改善。多媒體教室以多渠道的教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)方式，將理論教學(xué)和直觀教學(xué)有機(jī)的結(jié)合在一起，調(diào)動(dòng)學(xué)生的多種感官參與學(xué)習(xí)，提升了教學(xué)的質(zhì)量、提高了教學(xué)效率、擴(kuò)大了教學(xué)規(guī)模。

????目前，在多媒體教室的應(yīng)用中，常用的解決方案以投影機(jī)、實(shí)物展臺(tái)、計(jì)算機(jī)等為主。這樣的解決方案能方便的將實(shí)物、計(jì)算機(jī)教學(xué)課件、視頻、音頻等教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)在學(xué)生面前，然而在絕大部分教學(xué)實(shí)踐中，傳統(tǒng)的“板書(shū)”依然是最常用的教學(xué)手段，因?yàn)橥ㄟ^(guò)板書(shū)，教師可以即興地插入教學(xué)內(nèi)容，可以有效地控制教學(xué)進(jìn)程。于是，多媒體教室和板書(shū)相結(jié)合的方式成為許多教師喜歡的教學(xué)模式。交互式電子白板正是在這種需求背景下進(jìn)入到教師和學(xué)生中間，逐漸成為不可或缺的教學(xué)工具。

????交互式電子白板是一種先進(jìn)的教育或會(huì)議輔助人機(jī)交互設(shè)備，它可以配合投影機(jī)、電腦等工具，實(shí)現(xiàn)無(wú)塵書(shū)寫(xiě)、隨意書(shū)寫(xiě)、遠(yuǎn)程交流等功能。從硬件原理上來(lái)說(shuō)，交互式電子白板融合了大屏幕投影技術(shù)、精確定位的測(cè)試技術(shù)等。現(xiàn)階段的國(guó)際或國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上，有多種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)電子白板精確定位，具有代表性的是電磁感應(yīng)、紅外線、電阻、超聲波、CCD等技術(shù)。每種技術(shù)都有不同的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，在電子白板市場(chǎng)上占有一定的份額。

????本文主要從實(shí)現(xiàn)技術(shù)角度對(duì)目前不同的電子白板精確定位測(cè)試技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹。

一：電阻膜技術(shù)

????電阻膜技術(shù)原理是：電子白板基本結(jié)構(gòu)是由多層膜組成，包括水平線電阻膜、絕緣網(wǎng)格、導(dǎo)電膜、絕緣網(wǎng)格、垂直電阻膜等，組合膜與使用區(qū)域大小相同。工作原理是在電阻膜上加一個(gè)固定的電壓，在沒(méi)有外力作用下，導(dǎo)電膜不接觸電阻膜，沒(méi)有電壓被測(cè)得，不會(huì)有定位的信息反應(yīng)。當(dāng)用硬物壓在電阻膜的某一點(diǎn)時(shí)，電流通過(guò)導(dǎo)電膜被測(cè)試電路讀取，就像從一個(gè)電位器中點(diǎn)測(cè)試到一個(gè)變動(dòng)的電壓，這個(gè)電壓與觸摸點(diǎn)的位置有關(guān)，根據(jù)從水平和垂直方向讀取的電壓，可以換算為觸摸點(diǎn)的X，Y方向位置。電阻式觸摸屏是一種網(wǎng)格掃描實(shí)現(xiàn)方式，特點(diǎn)是有物體壓住膜的表面時(shí)，可以反應(yīng)出物體壓住的位置。
技術(shù)的優(yōu)劣勢(shì)分析：
優(yōu)勢(shì)：
1、定位相對(duì)準(zhǔn)確。
2、無(wú)需專用筆，可做觸摸操作
劣勢(shì)：
1、書(shū)寫(xiě)需要一定的力度
2、無(wú)法做超大面積

主要使用廠家：
美國(guó)：Polyvison、Interactive Tech?

二：電磁感應(yīng)

????電磁感應(yīng)式的工作原理是：電磁波是可以通過(guò)空氣和絕緣物體進(jìn)行傳播，電磁感應(yīng)式是采用一支可以發(fā)射電磁波的筆，水平垂直兩個(gè)方向排列的接收線圈膜組成，膜的大小與顯示區(qū)域相同。定位原理是，發(fā)射電磁波的筆按間歇方式發(fā)射電磁波，當(dāng)筆靠近接收線圈的膜時(shí)，線圈上會(huì)感應(yīng)到筆發(fā)射的電磁波。離筆最近的線圈組感應(yīng)到的電動(dòng)勢(shì)越高，根據(jù)水平方向和垂直方向感應(yīng)到的電動(dòng)勢(shì)，通過(guò)計(jì)算可以獲得筆所在的X、Y坐標(biāo)位置。
技術(shù)的優(yōu)劣勢(shì)分析：
優(yōu)勢(shì)：
1、定位相對(duì)準(zhǔn)確
2、書(shū)寫(xiě)過(guò)程中有壓感，即根據(jù)書(shū)寫(xiě)的輕重不同，筆跡的粗細(xì)會(huì)不同
3、顯示區(qū)域的均勻度較好
劣勢(shì)：
1、必須使用專用筆，不能做觸摸操作。反應(yīng)速度不夠快
2、難以實(shí)現(xiàn)超大面積的版面制作

采用此項(xiàng)技術(shù)的主要廠家：
英國(guó)：Promethean和GTCO
加拿大：SMART
美國(guó)：Numonics
中國(guó)：巨龍、天士博等
這是一項(xiàng)早期電子白板常用的技術(shù)，目前市場(chǎng)份額相對(duì)穩(wěn)定。?

三：紅外

????紅外技術(shù)的原理是：由密布在顯示區(qū)四周紅外接收和發(fā)射對(duì)管形成水平和垂直方向的掃描網(wǎng)格，形成一個(gè)掃描平面網(wǎng)，當(dāng)有可以阻擋紅外光的物體阻擋住網(wǎng)格中的某對(duì)水平和垂直紅外掃描線時(shí)，就可以通過(guò)被阻擋的水平和垂直方向的紅外線位置確定X，Y坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)的定位。
技術(shù)的優(yōu)劣勢(shì)分析
優(yōu)勢(shì)：
1、定位準(zhǔn)確、精度較高
2、無(wú)需專用筆、可用手指、教鞭等進(jìn)行書(shū)寫(xiě)或觸摸操作
3、使用壽命較長(zhǎng),反應(yīng)速度較快, 造價(jià)較低
劣勢(shì)：
1、無(wú)壓感反應(yīng)
2、可能受強(qiáng)紅外光的影響

采用此項(xiàng)技術(shù)的主要廠家：
美國(guó)：3M
英國(guó)：Sahara 和Luidia
日本：HITACHI
中國(guó)：鴻合

四：超聲波
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????超聲波技術(shù)的原理是：利用超聲波的傳輸速度較慢的特性，根據(jù)超聲波發(fā)射到接收時(shí)間計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)到接收點(diǎn)的距離。使用在平面定位上的原理采用的是在屏幕的一邊放置兩個(gè)按固定距離分布的超聲接收裝置，用于定位的筆是一個(gè)超聲波發(fā)射器，當(dāng)筆移動(dòng)在屏幕的表面時(shí)，所發(fā)射的超聲波沿屏幕表面被接收器檢測(cè)到，由收到超聲波的時(shí)間可以換算出筆與兩個(gè)接收器的距離。采用三點(diǎn)定位的原理，即根據(jù)三角形已知三個(gè)邊長(zhǎng)可以確定筆所在的頂點(diǎn)原理，計(jì)算出筆所在的位置坐標(biāo)。是一種測(cè)距定位模式。
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技術(shù)的優(yōu)劣勢(shì)分析
優(yōu)勢(shì)：
1、定位相對(duì)準(zhǔn)確
2、適應(yīng)性強(qiáng)，可在不同面積的設(shè)備上使用
劣勢(shì)：
1、定位精度不均勻
2、受溫度影響較大
3、需用專用筆書(shū)寫(xiě)

采用此技術(shù)的主要廠家
HITACHI、IBEAM等

五：CCD光掃描

??CCD光掃描原理是：在顯示區(qū)域的一邊設(shè)置兩個(gè)固定距離的CCD線陣探測(cè)器和紅外發(fā)射器，對(duì)準(zhǔn)顯示區(qū)域。在顯示區(qū)域的另外三邊設(shè)置可以反射光線的反射膜，在沒(méi)有物體阻擋時(shí)，線陣CCD檢測(cè)到的是一條完整的光帶。當(dāng)有物體在顯示區(qū)域中擋住光線傳播路徑時(shí)，在線陣CCD檢測(cè)到的光帶中會(huì)出現(xiàn)無(wú)反光區(qū)域，分布在兩個(gè)角的CCD分別檢測(cè)到的遮擋區(qū)域反應(yīng)在線陣CCD的對(duì)應(yīng)區(qū)域，根據(jù)對(duì)應(yīng)的區(qū)域計(jì)算出物體在顯示區(qū)域的位置，是一種交叉點(diǎn)測(cè)試定位方式。

? ??此技術(shù)為較新的技術(shù)，未完全成熟，其最大的優(yōu)點(diǎn)是可做多點(diǎn)同時(shí)觸摸，除少數(shù)廠家在嘗試性使用外，還為完全普及，可用資料不多。?

????綜上所述，交互式電子白板采用不同的定位方式，則會(huì)有不同的特點(diǎn)和性能。下表將上面的文字內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)和對(duì)比，相信讀者能分清各種技術(shù)的差異，選擇適合自己的一款產(chǎn)品。