Jeszcze do niedawna niewiele osób mogło uwierzyć, że telefony ze znajomymi przyciskami ustąpią miejsca urządzeniom sterowanym przez dotknięcie ekranu. Ale czasy się zmieniają i zapotrzebowanie na telefony z przyciskami stopniowo spada, a na smartfonach – rośnie.
Termin „ekran dotykowy” powstał z dwóch słów – Touch and Screen, które jest tłumaczone z po angielsku tłumaczy się jako „ ekran dotykowy”. Tak, zgadza się — ekran dotykowy to ekran dotykowy, którego dotykasz podczas korzystania ze smartfona lub tabletu. Tak naprawdę ekrany dotykowe znajdują się nie tylko w świecie technologii mobilnych. Możesz je więc zobaczyć podczas wpłacania środków na konto urządzenie przenośne przez terminal, w bankomacie, w automatach biletowych itp.
Ekran dotykowy zawdzięcza swój wygląd zachodnim naukowcom. Pierwsze próbki narodziły się w drugiej połowie lat 60. ubiegłego wieku. Na tej podstawie możemy stwierdzić, że ekran dotykowy jest używany od ponad 40 lat. Przed pojawieniem się smartfonów używano ich w bankomatach itp. W obecnie każda osoba, która używa komunikacja komórkowa, nawigatorzy samochodowi, odwiedza banki i sklepy, spotyka się z tą technologią, czasami nawet nie domyślając się, jak się nazywa. Więc odkryliśmy, czym jest ekran dotykowy w telefonach. W rzeczywistości jest to to samo, co wyświetlacz, który reaguje na dotyk palców. Jest doskonale używany zamiast klawiatury i jest aktywnie używany w technologie mobilne. Zaletą ekranu dotykowego jest ochrona przed kurzem, wilgocią i innymi niekorzystnymi czynnikami środowiskowymi, a także wysoki stopień niezawodności. Jeśli nasz urządzenie dotykowe nie zawsze reaguje na dotyk, a nawet w ogóle tego nie robi, np. nie chce zmieniać jasności w iPadzie, najprawdopodobniej zawiódł ekran dotykowy. Jest stosunkowo niedrogi (zwłaszcza jeśli interesuje nas wyświetlacz rezystancyjny) i łatwo go wymienić.
Podstawa ekranu dotykowego
Podstawą każdego ekranu dotykowego jest matryca ciekłokrystaliczna, która w rzeczywistości jest pomniejszoną kopią tej w monitorze. Na Odwrotna strona Umieszczono diody podświetlające, a na froncie umieszczono szereg warstw wykrywających naciśnięcie (ekran oporowy) lub dotknięcie (ekran pojemnościowy).
Osoba dobrze zorientowana w tym, czym jest ekran dotykowy, rozumie, że większość produkowanych urządzeń wykorzystuje rezystancyjny ekran dotykowy. Wynika to z ich niskiego kosztu i względnej prostoty konstrukcji. Wiele chińskich „smartfonów”, które zalały rynek, ma ekran rezystancyjny, którego technologia produkcji, nawiasem mówiąc, pojawiła się wcześniej niż pojemnościowa.
Rodzaje ekranów dotykowych
Ekrany dotykowe dzielą się na rezystancyjne, matrycowe, projekcyjno-pojemnościowe, powierzchniowo-akustyczne, na podczerwień, optyczne, tensometryczne, dotykowe DST oraz indukcyjne.
Rezystancyjne ekrany dotykowe
Podzielony na czteroprzewodowe i pięcioprzewodowe.
Rezystancyjny czujnik ekranu składa się z dwóch przezroczystych plastikowych płytek z cienką przewodzącą siatką, które znajdują się na powierzchni konwencjonalnego ekranu LCD. Pomiędzy płytami znajduje się przezroczysta warstwa dielektryczna. Program wyświetla interaktywny interfejs graficzny, który jest dobrze widoczny dzięki przejrzystym materiałom na matrycy. Odpowiadając na żądanie programu, użytkownik klika żądany punkt interfejsu (na przykład obraz przycisku). - Plastikowy dielektryk rozchodzi się, plastikowe płytki stykają się, dostarczając prąd z elektrody jednego do siatki drugiego. Wygląd prądu ustala sterownik rejestrujący, który zgodnie z siatką współrzędnych określi punkt naciśnięcia. Współrzędne punktów wprowadzane są do programu i przetwarzane zgodnie z ustalonymi algorytmami.
Ekran 4-przewodowy
Rezystancyjny ekran dotykowy składa się ze szklanego panelu i elastycznej plastikowej membrany. Zarówno panel jak i membrana posiadają powłokę rezystancyjną. Przestrzeń pomiędzy szkłem a membraną wypełniona jest mikroizolatorami, które są równomiernie rozmieszczone na aktywnej powierzchni ekranu i niezawodnie izolują powierzchnie przewodzące. Po naciśnięciu ekranu panel i membrana zamykają się, a sterownik za pomocą przetwornika analogowo-cyfrowego rejestruje zmianę oporu i zamienia ją na współrzędne dotykowe (X i Y). Ogólnie algorytm odczytu wygląda następująco:
Do górnej elektrody przykładane jest napięcie +5V, dolna jest uziemiona. Lewy i prawy są zwarte, a napięcie na nich jest sprawdzane. To napięcie odpowiada współrzędnej Y ekranu.
Podobnie +5V i „masa” są dostarczane do lewej i prawej elektrody, współrzędna X jest odczytywana od góry i od dołu.
Dostępne są również ośmioprzewodowe ekrany dotykowe. Poprawiają dokładność śledzenia, ale nie poprawiają niezawodności.
Ekran z pięcioma drutami
Ekran pięciodrutowy jest bardziej niezawodny ze względu na to, że powłoka rezystancyjna na membranie została zastąpiona przewodzącą (sito pięciodrutowe nadal działa nawet przy przeciętej membranie). Tylna szyba ma powłokę rezystancyjną z czterema elektrodami w rogach.
Początkowo wszystkie cztery elektrody są uziemione, a membrana jest „podciągana” przez rezystor do +5V. Poziom napięcia membrany jest stale monitorowany przez przetwornik analogowo-cyfrowy. Gdy nic nie dotyka ekranu dotykowego, napięcie wynosi 5V.
Zaraz po naciśnięciu ekranu mikroprocesor wykrywa zmianę napięcia membrany i zaczyna obliczać współrzędne dotyku w następujący sposób:
Na dwie prawe elektrody podawane jest napięcie +5V, lewe są uziemione. Napięcie na ekranie odpowiada współrzędnej X.
Współrzędną Y odczytuje się, podłączając obie elektrody górne do +5 V i obie elektrody dolne do uziemienia.
Rezystancyjne ekrany dotykowe są tanie i odporne na zabrudzenia. Ekrany rezystancyjne reagują na dotyk dowolnym gładkim, stałym przedmiotem: dłonią (gołą lub w rękawiczce), długopisem, karta kredytowa, mediator. Stosowane są wszędzie tam, gdzie nie wyklucza się wandalizmu i niskich temperatur: do automatyzacji procesów przemysłowych, w medycynie, w sektorze usług (terminale POS), w elektronice osobistej (PDA). Najlepsze próbki zapewniają dokładność 4096×4096 pikseli.
Wadami ekranów rezystancyjnych są niska przepuszczalność światła (nie więcej niż 85% dla modeli 5-przewodowych i jeszcze niższa dla modeli 4-przewodowych), niska trwałość (nie więcej niż 35 mln kliknięć w jednym punkcie) oraz niewystarczająca odporność na akty wandalizmu (folia jest łatwy do cięcia).
Matrycowe ekrany dotykowe
Konstrukcja jest podobna do rezystancyjnej, ale uproszczona do granic możliwości. Przewody poziome są nakładane na szkło, przewody pionowe są nakładane na membranę.
Kiedy ekran jest dotykany, przewodniki dotykają się. Sterownik określa, które przewody są zwarte i przesyła odpowiednie współrzędne do mikroprocesora.
Mają bardzo niską celność. Elementy interfejsu muszą być specjalnie rozmieszczone z uwzględnieniem komórek ekranu matrycowego. Jedyną zaletą jest prostota, taniość i bezpretensjonalność. Zwykle ekrany macierzy są odpytywane wiersz po wierszu (podobnie do macierzy przycisków); pozwala to na skonfigurowanie multidotyku. Stopniowo zastępowane przez rezystancyjne.
Pojemnościowe ekrany dotykowe
Ekran pojemnościowy (lub pojemnościowy powierzchniowy) wykorzystuje fakt, że obiekt Duża pojemność przewodzi prąd przemienny.
Pojemnościowy ekran dotykowy to szklany panel pokryty przezroczystym materiałem rezystancyjnym (zwykle ze stopu tlenku indu i tlenku cyny). Elektrody umieszczone w rogach ekranu dostarczają niewielką ilość energii do warstwy przewodzącej. Napięcie AC(takie same dla wszystkich rogów). Podczas dotykania ekranu palcem lub innym przewodzącym przedmiotem następuje upływ prądu. Jednocześnie im bliżej elektrody znajduje się palec, tym mniejsza rezystancja ekranu, co oznacza, że prąd jest większy. Prąd we wszystkich czterech rogach jest rejestrowany przez czujniki i przesyłany do kontrolera, który oblicza współrzędne punktu styku.
Stosowane wcześniejsze modele ekranów pojemnościowych Waszyngton- uprościło to konstrukcję, ale przy słabym kontakcie użytkownika z podłożem prowadziło do awarii.
Pojemnościowe ekrany dotykowe są niezawodne, około 200 milionów kliknięć (około 6 i pół roku kliknięć w odstępie jednej sekundy), nie przepuszczają płynów i doskonale tolerują zanieczyszczenia nieprzewodzące. Przejrzystość na poziomie 90%. Jednak powłoka przewodząca znajdująca się bezpośrednio na zewnętrznej powierzchni jest nadal wrażliwa. Dlatego ekrany pojemnościowe są szeroko stosowane w maszynach, które są instalowane tylko w pomieszczeniu chronionym przed warunkami atmosferycznymi. Nie reaguje na dłoń w rękawiczce.
Warto zauważyć, że ze względu na różnice w terminologii często myli się ekrany powierzchniowe i projekcyjno-pojemnościowe. Zgodnie z klasyfikacją zastosowaną w tym artykule, ekran, na przykład iPhone'a, jest pojemnościowy, a nie pojemnościowy.
Projektowane pojemnościowe ekrany dotykowe
Siatka elektrod jest umieszczona na wewnętrznej stronie ekranu. Elektroda wraz z ludzkim ciałem tworzy kondensator; elektronika mierzy pojemność tego kondensatora (stosuje impuls prądowy i mierzy napięcie).
Samsung był w stanie zainstalować wrażliwe elektrody bezpośrednio między subpikselami ekranu AMOLED, co upraszcza konstrukcję i zwiększa przejrzystość.
Przejrzystość takich ekranów sięga 90%, zakres temperatur jest niezwykle szeroki. Bardzo wytrzymały (wąskim gardłem jest skomplikowana elektronika przetwarzająca kliknięcia). W POSE można zastosować szkło o grubości do 18 mm, co zapewnia ekstremalną odporność na akty wandalizmu. Nie reagują na zanieczyszczenia nieprzewodzące, przewodzące są łatwo tłumione metody oprogramowania. Dlatego ekrany dotykowe projekcyjno-pojemnościowe są szeroko stosowane w elektronice osobistej i automatach vendingowych, także tych instalowanych na ulicy. Wiele odmian obsługuje multitouch.
Ekrany dotykowe oparte na powierzchniowych falach akustycznych
Ekran to szklany panel z przetwornikami piezoelektrycznymi (PT) umieszczonymi w narożach. Wzdłuż krawędzi panelu znajdują się czujniki odblaskowe i odbiorcze. Zasada działania takiego ekranu jest następująca. Specjalny kontroler generuje sygnał elektryczny o wysokiej częstotliwości i przesyła go do PET. PET przekształca ten sygnał w SAW, a czujniki refleksyjne odpowiednio go odbijają.
Te odbite fale są odbierane przez odpowiednie czujniki i wysyłane do PET. Sondy z kolei odbierają odbite fale i przetwarzają je na sygnał elektryczny, który jest następnie analizowany przez sterownik. Kiedy dotykasz ekranu palcem, część energii fal akustycznych jest pochłaniana. Odbiorniki rejestrują tę zmianę, a mikrokontroler oblicza pozycję punktu styku. Reaguje na dotyk przedmiotu zdolnego do pochłaniania fali (palec, dłoń w rękawiczce, porowata guma).
Główną zaletą ekranu na powierzchniowych falach akustycznych (SAW) jest możliwość śledzenia nie tylko współrzędnych punktu, ale także siły docisku (tu raczej możliwość dokładnego określenia promienia lub obszaru docisku) , ze względu na to, że stopień pochłaniania fal akustycznych zależy od nacisku w punkcie dotyku (ekran nie ugina się pod naciskiem palca i nie odkształca się, dlatego siła docisku nie pociąga za sobą zmian jakościowych w przetwarzanie przez kontrolera danych o współrzędnych uderzenia, który ustala tylko obszar blokujący drogę impulsów akustycznych).
To urządzenie ma bardzo wysoką przezroczystość, ponieważ światło z urządzenia wyświetlającego przechodzi przez szkło, które nie zawiera powłok rezystancyjnych ani przewodzących. W niektórych przypadkach szkło w ogóle nie jest używane do zwalczania olśnienia, a emitery, odbiorniki i reflektory są przymocowane bezpośrednio do ekranu urządzenia wyświetlającego. Pomimo złożoności konstrukcji, ekrany te są dość trwałe. Według np. amerykańskiej firmy Tyco Electronics i tajwańskiej firmy GeneralTouch mogą wytrzymać do 50 milionów dotknięć w jednym punkcie, co przekracza zasoby 5-przewodowego ekranu rezystancyjnego.
Ekrany do surfaktantów są używane głównie w: jednoręki bandyta, w chronionych systemach odniesienia i instytucje edukacyjne. Z reguły ekrany surfaktantów dzielą się na zwykłe - o grubości 3 mm i wandaloodporne - 6 mm. Ten ostatni może wytrzymać uderzenie przez przeciętnego człowieka lub upuszczenie przez 0,5 kg metalową kulkę z wysokości 1,3 metra (według Elo Touch Systems). Rynek oferuje opcje podłączenia do komputera zarówno przez interfejs RS232, jak i przez interfejs USB. Na ten moment bardziej popularne są kontrolery do ekranów dotykowych SAW, które obsługują oba typy połączeń – combo (dane z Elo Touch Systems).
Główną wadą ekranu w SAW są awarie w obecności wibracji lub pod wpływem hałasu akustycznego, a także w przypadku zabrudzenia ekranu. Każdy obcy przedmiot umieszczony na ekranie (na przykład guma do żucia) całkowicie blokuje jego działanie. Oprócz, ta technologia wymaga dotknięcia przedmiotu, który koniecznie pochłania fale akustyczne - czyli np. plastikowa karta bankowa nie ma w tym przypadku zastosowania.
Dokładność tych ekranów jest wyższa niż matrycowych, ale niższa niż tradycyjnych pojemnościowych. Do rysowania i wprowadzania tekstu zwykle nie są używane.
Ekrany dotykowe na podczerwień
Zasada działania podczerwieni Panel dotykowy proste — siatka utworzona przez poziome i pionowe promienie podczerwone zostaje przerwana, gdy dotkniesz monitora dowolnym przedmiotem. Sterownik określa, gdzie wiązka została przerwana.
Ekrany dotykowe na podczerwień boją się zanieczyszczenia i dlatego są używane tam, gdzie ważna jest jakość obrazu, np. w e-książki. Ze względu na swoją prostotę i łatwość konserwacji schemat jest popularny wśród wojska. Często na tej zasadzie wykonywane są klawiatury interkomowe. Ten typ Ekran jest używany w wielu telefonach Neonode.
Optyczne ekrany dotykowe
Szklany panel dostarczany jest z oświetleniem w podczerwieni. Na granicy „szkło-powietrze” uzyskuje się całkowite odbicie wewnętrzne, na granicy „szkło-obcy” światło ulega rozproszeniu. Pozostaje uchwycić obraz rozpraszania, do tego istnieją dwie technologie:
W ekranach projekcyjnych kamera umieszczona jest obok projektora.
Tak działa na przykład Microsoft PixelSense.
Lub dodatkowy czwarty subpiksel ekranu LCD staje się światłoczuły.
Pozwalają odróżnić naciskanie ręczne od naciskania dowolnymi przedmiotami, jest multi-dotyk. Możliwe są duże powierzchnie dotykowe, aż do tablicy.
Ekrany dotykowe tensometrów
Reaguj na zniekształcenia ekranu. Dokładność ekranów tensometrycznych nie jest wysoka, ale bardzo dobrze znoszą akty wandalizmu. Głównym zastosowaniem są bankomaty, automaty biletowe i inne urządzenia znajdujące się na ulicy.
Ekrany dotykowe DST
Ekran dotykowy DST (Dispersive Signal Technology) rejestruje efekt piezoelektryczny w szkle. Możesz nacisnąć ekran ręką lub dowolnym przedmiotem.
Cechą wyróżniającą jest duża szybkość reakcji i możliwość pracy w warunkach dużego zanieczyszczenia ekranu. Jednak palec musi się poruszyć, system nie zauważa nieruchomego palca.
Tablety, dużo smartfonów, a także monitory, wyświetlacze włączone sprzęt AGD wyposażone w ekrany dotykowe. Technologia ta cieszy po pierwsze atrakcyjnym designem, a po drugie funkcjonalnością i prostotą. Ponadto teraz nie ma potrzeby marnowania miejsca na rozmieszczenie przycisków, co również jest bardzo wygodne. Przeczytaj o rodzajach ekranów, ich budowie, zasadach działania, zaletach i wadach w naszym artykule.
Najpopularniejsze typy czujników
Czujniki rezystancyjne
Czujnik rezystancyjny składa się z plastikowej membrany (jako pierwsza) i panelu ze szkła (jako druga warstwa). Pomiędzy tymi warstwami układany jest mikroizolator, mający na celu ochronę powierzchni przewodzących przed sobą. Elektrody znajdują się na powierzchniach warstw (w pierwszej warstwie biegną poziomo, w drugiej - pionowo). Naciskając ekran prowokujesz zamykanie warstw, specjalny czujnik odczytuje Twoje tłoczenie i zamienia je na sygnał, który jest przesyłany do procesora. W rezultacie ekran reaguje na zadanie ustawione przez dotyk – na przykład uruchamia wideo, otwiera dokument i tak dalej.
Ta technologia jest uważana za dość prostą, dlatego na produkcję ekranów rezystancyjnych nie wydaje się zbyt dużo pieniędzy. W rezultacie produkty z nimi często okazują się być w budżecie segment cenowy, co jest główną zaletą technologii z ekranami rezystancyjnymi. Technologia wyświetlacza rezystancyjnego jest prezentowana w w dużych ilościach i asortyment. Wśród wad tego typu czujników jest brak obsługi wielu gestów, słaba widoczność na słońcu/przy jasnym świetle, niska odporność na zużycie i niska dokładność.
Czujniki pojemnościowe
Ta technologia jest bardziej zaawansowana - obsługuje multi-touch, ma przyzwoitą widoczność w jasnym świetle i lepszą odporność na zużycie, wyższy poziom dokładności. Wadą jest wyższa cena urządzeń z ekranami pojemnościowymi, negatywna reakcja na kontakt z płynami.
Jak działa ten rodzaj ekranu dotykowego? Kluczową rolę odgrywają tu elektrody umieszczone w rogach wyświetlacza i przekazujące sobie zmienne przepływy prądu. W rezultacie powstaje rodzaj siatki prądowej. Naciskając na ekranie, osoba przesuwa kierunek prądu, co pozwala systemowi określić miejsce naciśnięcia i odpowiednio obliczyć i wykonać wymagane polecenie. Ciało ludzkie w tym przypadku, wraz z samym ekranem, działa jako przewodniki prądu. Wyświetlacz składa się ze szkła pokrytego materiałem rezystancyjnym, aby zapewnić sprawny kontakt elektryczny.
czujniki podczerwieni
Rama ekranu (wykonana ze szkła) zawiera odbiorniki i emitery promieni podczerwonych. Podczas pracy tworzą siatkę podczerwieni na powierzchni wyświetlacza. Klikając w ekran, zablokujemy dostęp do niektórych belek - system obliczy to miejsce i rozważy odpowiednie zadanie, które będzie musiał wykonać.
Wadami są niezbyt wysoka dokładność (szczególnie w jasnym świetle), „strach” przed zanieczyszczeniem i wysoki koszt produktów z wyświetlaczami na podczerwień. Wśród zalet - dobra widoczność w słońcu, trwałość.
Mniej popularne typy czujników
Czujniki matrycowe
System matrycy jest podobny do działania czujnika w modele rezystancyjne wyświetlacze. Do membrany przykładane są tylko pionowe przewody prądowe, a do szkła przewody poziome. Naciśnięcie powoduje zamknięcie, które system przelicza, a następnie konwertuje na wykonanie określonego zadania.
Ekrany matrycowe są dziś rzadko używane, ponieważ są uważane za bardzo niedokładne, a przez to nieproduktywne.
Ekrany na falach powierzchniowo-akustycznych
Przetworniki piezoelektryczne są wbudowane w różne rogi szklanego panelu. Wzdłuż obwodu wyświetlacza znajdują się czujniki, które odbierają i odbijają sygnały. Specjalny kontroler zapewnia wysoką częstotliwość generowania sygnału. Naciśnięcie wyświetlacza prowokuje wykonanie zadania.
Urządzenie wejściowe, czyli ekran, który reaguje na jego dotknięcie. Jest wiele różne rodzaje ekrany dotykowe, które działają na różnych zasadach fizycznych. Ale rozważymy tylko te, które znajdują się w telefonach komórkowych i innym przenośnym sprzęcie.
Jak działają rezystancyjne ekrany dotykowe
Rezystancyjne ekrany dotykowe występują w dwóch odmianach: czteroprzewodowej i pięcioprzewodowej. Rozważ zasadę działania każdego z typów osobno.
4-przewodowy ekran rezystancyjny
Jak działa 4-przewodowy rezystancyjny ekran dotykowy
Rezystancyjny ekran dotykowy składa się ze szklanego panelu i elastycznej plastikowej membrany. Zarówno panel jak i membrana posiadają powłokę rezystancyjną. Przestrzeń pomiędzy szkłem a membraną wypełniona jest mikroizolatorami, które są równomiernie rozmieszczone na aktywnej powierzchni ekranu i niezawodnie izolują powierzchnie przewodzące. Po naciśnięciu ekranu panel i membrana są zamknięte, a sterownik z Analogowy do cyfrowego konwertera rejestruje zmianę oporu i przekształca ją na współrzędne dotykowe (X i Y). Ogólnie algorytm odczytu wygląda następująco:
- Do górnej elektrody przykładane jest napięcie +5V, dolna jest uziemiona. Lewy i prawy są zwarte i sprawdzane jest napięcie na nich. To napięcie odpowiada współrzędnej Y ekranu.
- Podobnie +5V i „masa” są dostarczane do lewej i prawej elektrody, współrzędna X jest odczytywana od góry i od dołu.
Pięcioprzewodowy ekran rezystancyjny
Ekran pięciodrutowy jest bardziej niezawodny ze względu na to, że powłoka rezystancyjna na membranie została zastąpiona przewodzącą (sito pięciodrutowe nadal działa nawet przy przeciętej membranie). Tylna szyba ma powłokę rezystancyjną z czterema elektrodami w rogach.
Jak działa 5-przewodowy rezystancyjny ekran dotykowy
Początkowo wszystkie cztery elektrody są uziemione, a membrana jest „podciągana” przez rezystor do +5V. Poziom napięcia na membranie jest stale monitorowany Analogowy do cyfrowego konwertera. Gdy nic nie dotyka ekranu dotykowego, napięcie wynosi 5V.
Zaraz po naciśnięciu ekranu mikroprocesor wykrywa zmianę napięcia membrany i zaczyna obliczać współrzędne dotyku w następujący sposób:
- Na dwie prawe elektrody podawane jest napięcie +5V, lewe są uziemione. Napięcie na ekranie odpowiada współrzędnej X.
- Współrzędną Y odczytuje się, podłączając obie elektrody górne do +5 V i obie elektrody dolne do uziemienia.
Jak działają pojemnościowe ekrany dotykowe
Ekran pojemnościowy (lub pojemnościowy powierzchniowy) wykorzystuje fakt, że obiekt o dużej pojemności przewodzi prąd zmienny.
Zasada działania pojemnościowego ekranu dotykowego
Pojemnościowy ekran dotykowy to szklany panel pokryty przezroczystym materiałem rezystancyjnym (zwykle ze stopu tlenku indu i tlenku cyny). Elektrody umieszczone w rogach ekranu przykładają niewielkie napięcie przemienne (takie same dla wszystkich rogów) do warstwy przewodzącej. Podczas dotykania ekranu palcem lub innym przewodzącym przedmiotem następuje upływ prądu. Jednocześnie im bliżej elektrody znajduje się palec, tym mniejsza rezystancja ekranu, co oznacza, że prąd jest większy. Prąd we wszystkich czterech rogach jest rejestrowany przez czujniki i przesyłany do kontrolera, który oblicza współrzędne punktu styku.
Wcześniejsze modele ekranów pojemnościowych wykorzystywały prąd stały - uprościło to konstrukcję, ale przy słabym kontakcie użytkownika z podłożem prowadziło do awarii.
Pojemnościowe ekrany dotykowe są niezawodne, z 200 milionami kliknięć (około 6 i pół roku kliknięć w odstępie jednej sekundy), wodoszczelne i nieprzewodzące zanieczyszczeń. Przejrzystość na poziomie 90%. Jednak powłoka przewodząca jest nadal wrażliwa. Dlatego ekrany pojemnościowe są szeroko stosowane w automatach vendingowych instalowanych w chronionym obszarze. Nie reaguje na dłoń w rękawiczce.
Zasada działania projekcyjnych pojemnościowych ekranów dotykowych
Siatka elektrod jest umieszczona na wewnętrznej stronie ekranu. Elektroda wraz z ludzkim ciałem tworzy kondensator; elektronika mierzy pojemność tego kondensatora (stosuje impuls prądowy i mierzy napięcie).
Zasada działania projektowanego pojemnościowego ekranu dotykowego
Przejrzystość takich ekranów sięga 90%, zakres temperatur jest niezwykle szeroki. Bardzo wytrzymały (wąskim gardłem jest skomplikowana elektronika przetwarzająca kliknięcia). Szkło POE może być wykonane ze szkła o grubości do 18 mm, co zapewnia ekstremalną odporność na akty wandalizmu. Nie reagują na zanieczyszczenia nieprzewodzące, przewodzące są łatwo tłumione metodami programowymi. Dlatego w automatach instalowanych na ulicy stosuje się ekrany dotykowe projekcyjno-pojemnościowe. Wiele modeli reaguje na dłoń w rękawiczce. W nowoczesnych modelach projektanci osiągnęli bardzo dużą dokładność - jednak projekty wandaloodporne są mniej dokładne.
POE reagują nawet na zbliżenie ręki – próg ustawiany jest programowo. Odróżnij naciskanie ręką od naciskania długopisem przewodzącym. Niektóre modele obsługują wielodotyk. Dlatego ta technologia jest wykorzystywana w touchpadach i ekranach multi-touch.
Warto zauważyć, że ze względu na różnice w terminologii często myli się ekrany powierzchniowe i projekcyjno-pojemnościowe. Zgodnie z klasyfikacją zastosowaną w tym artykule ekran iPhone'a jest pojemnościowy.
Wniosek
Każdy z rodzajów ekranów dotykowych ma swoje zalety i wady, dla jasności rozważ tabelę.
| Rezystancyjny 4-przewodowy | Rezystancyjny 5-przewodowy | pojemnościowy | Przewidywany-pojemnościowy | |
|---|---|---|---|---|
| Funkcjonalność | ||||
| dłoń w rękawiczce | TAk | TAk | Nie | TAk |
| stały obiekt przewodzący | TAk | TAk | TAk | TAk |
| stały nieprzewodzący obiekt | TAk | TAk | Nie | Nie |
| Wielodotykowy | Nie | TAk | TAk | TAk |
| Pomiar siły | Nie | Nie | Nie | TAk |
| Najwyższa przejrzystość, % | 75 | 85 | 90 | 90 |
| Precyzja | Wysokość | Wysokość | Wysokość | Wysokość |
| Niezawodność | ||||
| Żywotność, miliony kliknięć | 10 | 35 | 200 | ∞ |
| Ochrona przed brudem i płynami | TAk | TAk | TAk | TAk |
| Odporność na wandalizm | Nie | Nie | Nie | TAk |
Artykuł został napisany na podstawie materiałów strony
Ekran dotykowy- Jest to urządzenie do wprowadzania informacji, czyli ekran, który reaguje na jego dotknięcie.
Główny charakterystyka porównawcza ekrany dotykowe.
| Rezystancyjny | pojemnościowy | Przewidywany-pojemnościowy | surfaktant | IR |
| - | + | + | - | + |
| 75-85 | 90 | 90 | 95 | 100 |
| Wysoka | Wysoka | Wysoka | Wysoka | Wysoka |
| - | - | + | + | - |
| + | - | + | + | + |
| + | + | + | - | + |
| + | - | - | - | + |
| + | + | + | - | - |
Pierwszą najbardziej oczywistą zaletą technologii dotykowych jest intuicyjność i naturalność samej akcji – dotykania ekranu dłonią.
Drugą niewątpliwą zaletą urządzeń opartych na ekranach dotykowych jest kompaktowość. Instalacja monitorów dotykowych jakościowo podniesie efektywność obsługi w kinach, restauracjach, hotelach, lotniskach, instytucjach administracyjnych, gdzie każdy centymetr miejsca pracy jest cenny. Monitor dotykowy (zwłaszcza jeśli jest to monitor ciekłokrystaliczny) pozwala zaoszczędzić maksymalną ilość miejsca na powierzchni roboczej.
Szybkość pracy może być nie tylko kwestią prestiżu, ale także kwestią żywotną, w dosłownym tego słowa znaczeniu. Wyobraź sobie, co może oznaczać zdobyta sekunda, gdy wymagana jest najszybsza reakcja, na przykład dyspozytor centrum bezpieczeństwa. W ten sposób, szybki dostęp to trzecia zaleta ekranów dotykowych.
Czwartą zaletą czujników jest redukcja kosztów. Zainstalowanie monitora dotykowego może znacznie zwiększyć szybkość i dokładność działań pracownika pracującego przy komputerze oraz skrócić czas potrzebny na szkolenie pracowników.
Ekran dotykowy - rodzaje:
Rezystancyjny ekran dotykowy.
W tej konstrukcji ekran jest płytą szklaną lub akrylową pokrytą dwiema warstwami przewodzącymi. Warstwy są oddzielone niewidocznymi przekładkami, które uniemożliwiają stykanie się sieci przewodów pionowych i poziomych. W momencie dociśnięcia warstwy stykają się i sterownik rejestruje sygnał elektryczny. Współrzędne tłoczenia są określane na podstawie przecięcia przewodów, na których zarejestrowano uderzenie.
Wniosek
- Komunikatory
- Telefony komórkowe
- Terminale POS
- Komputer typu tablet
- Przemysł (urządzenia sterujące)
- Wyposażenie medyczne
Pojemnościowy (elektrostatyczny) ekran dotykowy.
W działaniu ekranu pojemnościowego człowiek uczestniczy nie tylko mechanicznie, ale także elektrycznie. Przed dotknięciem ekran ma pewien ładunek elektryczny. Dotknięcie palcem zmienia obraz ładunku, „ciągnąc” część ładunku do punktu nacisku. Czujniki ekranu umieszczone we wszystkich czterech rogach monitorują przepływ ładunku w ekranie, określając w ten sposób współrzędne „wycieku” elektronów.
Ekrany pojemnościowe są również wysoce niezawodne (nie ma elastycznych membran) i mają wysoki stopień przezroczystości. To prawda, że nie nadają się do pracy z rysikiem lub rękawiczką - trzeba nacisnąć ekran „gołym palcem”. Ale niezawodność ekranu pojemnościowego jest imponująca – do miliarda kliknięć w tym samym miejscu.
Wniosek
- W bezpiecznych pomieszczeniach
- Kioski informacyjne
- Niektóre bankomaty
Akustyczny ekran dotykowy.
Takie ekrany zbudowane są z miniaturowych piezoelektrycznych emiterów dźwięku, które nie są słyszalne dla człowieka. Szkło takiego ekranu nieustannie wibruje niepostrzeżenie pod wpływem emiterów zainstalowanych w trzech rogach ekranu. Specjalne odbłyśniki w szczególny sposób rozprowadzają falę akustyczną na całej powierzchni ekranu. Dotknięcie ekranu zmienia wzorzec propagacji drgań akustycznych, który jest rejestrowany przez czujniki. Zmieniając charakter oscylacji można obliczyć współrzędne wprowadzanych zakłóceń naciskając ekran. Dodatkowo analizując stopień zmiany drgań można obliczyć siłę nacisku ekranu. Jest to przydatne podczas projektowania systemów sterowania dla urządzeń przemysłowych, na przykład do płynnej zmiany prędkości obrotowej silników i innych parametrów. Wśród zalet ekranów akustycznych jest brak powłok, co zwiększa niezawodność i przejrzystość ekranu.
Te akustyczne ekrany dotykowe są wykorzystywane głównie w automatach do gier, bezpiecznych systemach informatycznych oraz instytucjach edukacyjnych. Z reguły ekrany rozróżnia się na zwykłe - o grubości 3 mm i wandaloodporne - 6 mm. Te ostatnie wytrzymują uderzenie pięścią przeciętnego mężczyzny lub upuszczenie metalowej kulki o wadze 0,5 kg z wysokości 1,3.
Główną wadą ekranu są awarie w obecności wibracji lub pod wpływem hałasu akustycznego, a także przy zabrudzeniu ekranu. Każdy obcy przedmiot umieszczony na ekranie (na przykład guma do żucia) całkowicie blokuje jego działanie. Ponadto technologia ta wymaga dotknięcia przedmiotu, który z konieczności pochłania fale akustyczne.
Ekran dotykowy na podczerwień.
Ekrany dotykowe na podczerwień to ramka wokół monitora, w której zainstalowane są emitery i odbiorniki promieniowania podczerwonego. Wadami tej konstrukcji są niska rozdzielczość czujników i możliwość fałszywych alarmów w wyniku zewnętrznego oświetlenia. Ale przy dużych rozmiarach ekranu ta technologia jest nadal niezbędna. Ponadto wszystkie powyższe typy wyświetlaczy dotykowych podlegają tzw. „dryfowi punktu aktywnego”.
Ekrany dotykowe na podczerwień boją się zanieczyszczenia i dlatego są używane tam, gdzie ważna jest jakość obrazu. Ze względu na swoją prostotę i łatwość konserwacji schemat jest popularny wśród wojska. Ten typ ekranu jest również używany w telefonach komórkowych.
Wielodotykowy,
nie jest typem ekranu dotykowego. W swej istocie technologia multi-touch – będąca luźnym tłumaczeniem frazy multi-touch – jest dodatkiem do ekranu dotykowego (najczęściej zbudowanym zgodnie z zasadą projektowanej pojemności), pozwalającym na rozpoznawanie przez ekran wielu punktów dotyku na nim . W rezultacie ekran wielodotykowy staje się zdolny do rozpoznawania gestów.
Ekran dotykowy - widoki.
W naszych czasach ekrany dotykowe już dawno przestały być egzotyczne. Z zewnątrz wszystkie wyglądają podobnie, ale czy te wyświetlacze naprawdę są takie same? Przyjrzyjmy się konstrukcji głównych typów wrażliwych ekranów, ich zaletom, wadom i zakresowi.
Obecnie najszerzej stosowane są czujniki oparte na technologiach pojemnościowych i rezystancyjnych oraz ich odmiany.
"Wielodotykowy"
To nazwa technologii, która pozwala rozpoznać wciśnięcie ekranu dotykowego w kilku punktach jednocześnie. Otwiera to nowe możliwości w zarządzaniu urządzeniami. Przykładem zastosowania technologii multi-touch jest interfejs Apple iPhone.
Pojemnościowe ekrany dotykowe
 | Na przykład: Telefon Tne Prada firmy LG |
Pojemnościowy wyświetlacz dotykowy faktycznie reaguje na dotyk. Jest to szklany panel pokryty przezroczystą masą przewodzącą. W rogach panelu umieszczone są cztery elektrody, do których doprowadzany jest prąd przemienny. W momencie, gdy użytkownik dotknie palcem takiego ekranu, ładunek elektryczny z warstwy przewodzącej przepływa przez skórę do ludzkiego ciała. Kontroler ekranu mierzy siłę wynikowego prądu przez wszystkie cztery elektrody - jest proporcjonalna do odległości od narożnika panelu do punktu styku. Porównując uzyskane wartości, możesz znaleźć dokładne współrzędne punktu styku. Czujniki działające zgodnie z tą zasadą można rozróżnić „dotykiem” – wyzwalane są lekkim dotykiem, a na naciśnięcie opuszkiem palca reagują szybciej i wyraźniej niż paznokciem. Co więcej, nie reagują na naciskanie przez inne przedmioty, zwłaszcza jeśli są nieprzewodzące. Dlatego telefonu z takim ekranem nie da się obsługiwać ręką w rękawiczce. Ponadto wraz ze spadkiem temperatury zmienia się charakterystyka elektryczna czujnika, a ekran zaczyna działać gorzej. Dodajemy, że ta zasada jest zwykle stosowana w touchpadach do laptopów.
 |
|
 | Na przykład: Apple iPhone |
Projektowane ekrany pojemnościowe
Istnieje inny rodzaj czujnika pojemnościowego - ekran pojemnościowy projekcyjny. Z tyłu znajduje się siatka elektrod. W miejscu dotknięcia dłoni zmienia się pojemność elektryczna (zgodnie z prawami elektrodynamiki ciało ludzkie jest kondensatorem), sterownik określa, na którym przecięciu elektrod to się stało i oblicza współrzędne. Takie ekrany oprócz wysokiej przezroczystości i trwałości mają jeszcze dwie ważne zalety – szklane podłoże można wykonać dowolnie mocne (i raczej grube), poza tym obsługują „multi-touch”. Minus - mniejsza dokładność w porównaniu z konwencjonalną technologią pojemnościową.
Rezystancyjne ekrany dotykowe
 |
|
 | Na przykład: HTC Touch Diamond |
Czujnik rezystancyjny de facto reaguje na nacisk. Ekran składa się z dwóch płyt, pomiędzy którymi znajduje się kompozycja nieprzewodząca prądu elektrycznego. Jeśli dotkniesz palcem zewnętrznej elastycznej (i przezroczystej) płytki (lub innego przedmiotu - w tym przypadku nie ma to znaczenia), płytki zamykają się i w miejscu styku zaczyna płynąć prąd. Aby określić miejsce dotyku, kontroler ekranu mierzy napięcie w parach między elektrodami umieszczonymi na krawędziach panelu. Taki ekran nazywamy ekranem 4-przewodowym (są też ekrany 5-przewodowe, które mają pewne różnice).
Cechą charakterystyczną ekranu rezystancyjnego jest to, że jego obsługa wymaga wysiłku fizycznego, lepiej rozpoznaje nacisk paznokciem niż małą podkładką i reaguje na wszelkie przedmioty dotykające powierzchni. Urządzenia z ekranami rezystancyjnymi są często wyposażone w rysiki. Taki wyświetlacz zapewnia większą dokładność sterowania (rysikiem naprawdę można trafić w piksel, podczas gdy palec na ekranie pojemnościowym może trafić tylko w dość duży obszar), ale dzięki ciągłemu kontaktowi z obiektami stałymi, elastyczna płytka jest szybko pokryte rysami. Większość urządzeń mobilnych jest wyposażona w ekrany rezystancyjne.
Inne rodzaje ekranów dotykowych
Istnieje wiele technologii czujników, często dość egzotycznych. Na przykład za pomocą siatki promieni podczerwonych lub nawet generując wibracje ultradźwiękowe. Ta ostatnia jest znana jako technologia powierzchniowych fal akustycznych. Istnieją systemy oparte na kamerach śledzących ruch (obsługiwany jest tu także multi-touch) oraz na powłokach tenso, których odkształcenie zmienia opór elektryczny.
