Как работает стилус Galaxy Note.
С первого дня пользования меня очень интересовал вопрос - как же на обычном емкостном экране, которые воспринимает только определенную площадь прикосновения удалось добиться работы тонкого стилуса, да еще с кнопкой и несколькими степенями нажатия?
В этой статье я попытаюсь ответить на этот вопрос, рассказав немного об интересных технических решениях, примененных в этом телефоне.
Для начала вспомним теорию.
Емкостный экран определяет точку касания по току утечки при заряде конденсатора, в роли одной обкладки которого выступает экран телефона а другой - тело человека. На обратную сторону стекла в вашем смартфоне нанесены тонкие линии из прозрачного проводящего материала(их можно увидеть, если посмотреть под определенным углом на экран при хорошем освещении).
Емкостный сенсор: мини-конденсаторы(в виде буквы Н) и проводники между ними.
Контроллер сенсорного экрана много раз в секунду заряжает и разряжает эти конденсаторы ограниченным током, каждый раз замеряя емкость каждого из них, и сравнивая ее со стандартной емкостью, записанной в памяти. Как только вы прикасаетесь пальцем к стеклу, вы становитесь такой большой обкладкой конденсатора, которую можно зарядить.
Естественно, для этого потребуется энергия, за которой зорко следит контроллер. Как только он обнаруживает, что какая-либо ячейка начинает потреблять много энергии (много - это по сравнению с обычным потреблением, но даже для обычного светодиода это крохи), что при ограниченном токе оборачивает увеличением времени заряда - он понимает, что к стеклу чем-то прикоснулись.
На основании информации от нескольких конденсаторов можно вычислить по достаточно сложным формулам место и площадь касания. Или нескольких касаний, количество одновременно определяемых касаний ограничено только контроллером и размерами экрана(очень трудно вместить 20 пальцев на экране в 3").
Такая технология имеет ряд ограничений. По нескольким причинам, таких как невозможность расположить элементы достаточно плотно(уменьшается прозрачность), ограниченной проводимости стекла, и необходимости отсекать помехи от случайных касаний, наводок, грязи на экране и т.п. пришлось довольствоваться минимальной площадью касания 5х5 мм.
К тому же, объект, который касается экрана должен иметь достаточную собственную емкость, сравнимую с емкостью человеческого тела. Что мы получаем в итоге? Невозможность пользоваться в перчатках(большинство из них обладают достаточно большим сопротивлением, чтобы уменьшить ток утечки до минимума, который не определяется контроллером), необходимость в крупных стилусах, которые обязательно должны быть связаны гальванически с телом пользователя(поэтому большинство из них имеют металлический корпус).
Какие же системы ввода работают с стилусами, могут различать силу нажатия, и имеют отличную точность? Это электромагнитно-антенные системы, которые используются в подавляющем большинстве графических планшетов
Графический планшет Wacom со стилусом:
Принцип их работы тоже не запредельно сложен - стилус передает на определенной частоте, а антенна внутри планшета принимает. Контроллер может узнать точное положение благодаря хитрой форме антенны, а информация о давлении на стилус передается частотой или кодовыми посылками.
Хитрая антенна внутри графического планшета:
Точно такая же система реализована внутри Galaxy Note(как I, так и II). Сверху находится стекло, на обратной стороне которого - емкостный сенсор, под ним - экран, а под ним - приемно-передающая антенна для стилуса.
Вот, чтоб было понятнее - я нарисовал картинку.
А вот и контроллер сенсорного экрана от Wacom(синий) который заведует всем этим хитрым хозяйством, и шлейф к антенне(зеленый):
Однако, примерного описания технологии вовсе недостаточно для удовлетворения моего любопытства. Еще бы чуть-чуть, и я бы решился разобрать стилус, но нашел сайт товарища microsin-a, который уже сделал это. Фотографии разобранного стилуса принадлежат ему.
Вот как оно выглядит сбоку:
Часть корпуса снята наждачной бумагой. Батареек нет, следовательно перо питается от экрана. Приемно-передающая катушка ближе: 
А вот уже без корпуса:
И плата:
Схема очень простая, в какой-то мере даже «топорная». Но красивая и без излишних усложнений.
Простейший колебательный контур с изменяемой резонансной частотой. Частоту можно изменить либо изменением емкости(дополнительный конденсатор подключается через кнопку, и соответственно, реагирует на ее нажатие), либо через изменение индуктивности - за счет изменения расстояния между двумя частями сердечника, на котором намотана катушка.
А расстояние изменялось из-за давления на кончик стилуса - оно передавалось на мягкую силиконовую прокладку, и приводило к изменении ее формы. а следовательно и зазора.
Да что я рассказываю, у меня фотка есть:
Оно самое, 1 - кольцо-прокладка, 2 - вторая часть сердечника, 3 - наконечник.
Наконечник тоже состоит из двух частей - пластиковой опоры и фторопластового наконечника: 
Что интересно - стилусу с такой конструкцией не нужен экран как таковой, для определения касания - его достаточно поднести к экрану и нажать на кончик пальцем, и контроллер все равно зарегистрирует нажатие.
Если закрепить кончик стилуса скотчем - можно рисовать взмахами, не притрагиваясь к экрану.
А подписаться на меня, чтоб не пропустить новые статьи, можно в моем профиле (кнопка «подписаться»)
Сейчас сенсорные емкостные экраны вытесняют резистивные все активнее. Этот вид обладает очевидными преимуществами: сенсор данного типа является более прочным и долговечным за счет того, что гибкая резистивная мембрана в нем заменена сеткой электродов. Емкостной экран поддерживает больше касаний, чем его собрат, он прозрачнее, и только для него сейчас реализована технология мультитач, популярная на сегодняшний день.
Необходимость стилуса
Сложность заключается в том, что при помощи пальцев работать с интерфейсом не всегда удобно, а в этом случае других вариантов нет. Это достаточно сильно заметно при рисовании или вводе рукописного текста на экране планшета, а также в зимнее время, когда перчатки на улице снимать совсем не хочется, а необходимо произвести определенные манипуляции. В такие моменты многим бы пригодился стилус для емкостного экрана. Многие могут помнить об удобстве использования подобного манипулятора, если они когда-то владели смартфонами с резистивными экранами. Он позволяет осуществлять более точные манипуляции. Но на прикосновения обычного стилуса емкостной экран не отвечает, так как для работы с ним требуется определенная емкость, принимающая и проводящая электрический ток с низким вольтажем. Производители мобильных телефонов готовы предложить и стилус для емкостного экрана. Он может быть разным на вид, а изготавливают его из специальных токопроводящих материалов. Стилус для емкостного экрана обладает достаточно простым устройством, что позволяет самостоятельно его изготовить.
Разновидности
Рынок мобильных гаджетов предлагает модели стилусов четырех типов:
В форме кисти;
На губке;
Резиновый;
Пластиковый.
Доступные варианты
Модель стилуса SPMP 1019, предназначенная для экранов iPhone, iPad, HTC и Samsung, относится ко второй категории. Данная модель считается недорогой, а высокое качество обеспечивается благодаря использованию корпуса из металла. Наличие зацепки, аналогичной той, что на шариковой ручке, позволяет удобно закреплять его. Его недостатком можно считать недолговечность. Данный гаджет не утратит тактильных свойств при пониженной температуре. На данный момент самый удобный стилус для емкостного экрана выполнен из токопроводящей резины. Он обладает такими конструктивными особенностями, которые дают цельное ощущение прикосновения пальцами к экрану. Тактильная отдача таких устройств считается самой высокой. Степень нажатия легко регулируется.
Из написанного ранее вам должно быть понятно, что рынок готов предоставить огромное многообразие вариантов данного устройства. Однако вопрос о том, как сделать стилус для емкостного экрана, может беспокоить очень многих. Тут можно порекомендовать следующий набор инструментов: канцелярская кнопка рельефной формы, пилочка, металлическая ручка, олово, паяльник, клей, медный провод, самоклейка, батарейка. Провод должен быть припаян к кнопке, после чего заготовку стоит просунуть в корпус ручки, а на конце приклеить. На кнопку наклеить самоклейку, а остатки спилить. Второй конец провода следует закрепить к батарейке, закрыть корпус ручки. Стилус для емкостного экрана готов!
В наши дни в моде сенсорные экраны, и кажется, что stylus превратился в пережиток прошлого,благодаря новым технологиям и лучшему реагированию пальца на экране смартфона. Но когда дело доходит до phablets,таких как Samsung Galaxy,настройка стилуса S-Pen,является безусловно полезной для более точных и чётких действий (и жирный минус экрана).
Конечно, есть недостатки, использования стилуса,и есть вопросы. В отличие от пальца, S-Ручка может быть неисправной и превратится в огромную проблему, не давая вам, что точно ей пользоваться и быстро к ней как-то привыкнуть. Так что, если у вас проблемы и волнение с лёгкими касаниями, или того хуже,нужно сильно нажимать на вашу ручку для регистрации,вот что вы можете сделать.
Я твердо верю “если вы угадали,то это будет работать ” теория середины 80-х годов. Если вы нажмёте на любую неисправность устройства с только нужной силой и без гнева на него, как правило, исправляет эту проблему. И это касается Применение S-Пера также. Возьмите стилус,и захлопните его прилично жестко на плоской поверхности. Это так просто. Теперь, если он не работает, вы можете взять более технические и менее энергетические маршруты,чтобы помочь настроить ваш Samsung S-Pen.
Установите потенциометр
Потенциометр – это,электро-механический преобразователь, преобразующий движения вашего пера в электрическое сопротивление (или что-то подобное). В основном это то, что делает ваш стилус работающим на экране.
И, угадайте, что?
Вы можете открыть свой силус и корректирвоать его под себя,независимо от того,какой у вас тсилус.Это будет работать для Samsung Galaxy Note’s, Galaxy Note II и для Galaxy Note 10.1,у которых есть S-Pen ,или почти любой другой стилус с кнопкой. Это не будет работать на любом регулярном Stylus без кнопок.
Вам нужно снять кнопку на корпусе S-Pen. Вы можете просто срезать её бритвой. И не волнуйтесь,её можно вернуть на место, не проблема.
Когда эта кнопка отключена, вы будете иметь доступ к потенциометру.
Потенциометр СЛЕВА на картинке выше и ниже-то, что вам будет нужно - Настройка.
С помощью бритвы или маленькой отвертки, вы можете поворачивать потенциометр по часовой стрелке, для уменьшения чувствительности и против часовой стрелки,чтобы увеличить её.Испытайте его и посмотрите,если он работает по вашему вкусу,затем установите кнопку снова.
Этот совет может также работать и с кучей других стилусов с кнопками, не только с фирменной версией Samsung , но не будет работать на регулярных проводящих стилусах, поскольку всё, что они делают, – это имитация пальцев.
P.P.S. Если у вас возникли какие-либо проблемы или Вам нужна дополнительная помощь,не стесняйтесь спрашивать.У нас особый, выделенный поток установленный на нашем сайте для борьбы с любыми вопросами,которые вы можете иметь.
Подписаться на уведомления об обновлениях по электронной почте
С первого дня пользования меня очень интересовал вопрос - как же на обычном емкостном экране, которые воспринимает только определенную площадь прикосновения удалось добиться работы тонкого стилуса, да еще с кнопкой и несколькими степенями нажатия?
В этой статье я попытаюсь ответить на этот вопрос, рассказав немного об интересных технических решениях, примененных в этом телефоне.
Для начала вспомним теорию.
Емкостный экран определяет точку касания по току утечки при заряде конденсатора, в роли одной обкладки которого выступает экран телефона а другой - тело человека. На обратную сторону стекла в вашем смартфоне нанесены тонкие линии из прозрачного проводящего материала(их можно увидеть, если посмотреть под определенным углом на экран при хорошем освещении).
Емкостный сенсор: мини-конденсаторы(в виде буквы Н) и проводники между ними.
Контроллер сенсорного экрана много раз в секунду заряжает и разряжает эти конденсаторы ограниченным током, каждый раз замеряя емкость каждого из них, и сравнивая ее со стандартной емкостью, записанной в памяти. Как только вы прикасаетесь пальцем к стеклу, вы становитесь такой большой обкладкой конденсатора, которую можно зарядить.
Естественно, для этого потребуется энергия, за которой зорко следит контроллер. Как только он обнаруживает, что какая-либо ячейка начинает потреблять много энергии (много - это по сравнению с обычным потреблением, но даже для обычного светодиода это крохи), что при ограниченном токе оборачивает увеличением времени заряда - он понимает, что к стеклу чем-то прикоснулись.
На основании информации от нескольких конденсаторов можно вычислить по достаточно сложным формулам место и площадь касания. Или нескольких касаний, количество одновременно определяемых касаний ограничено только контроллером и размерами экрана(очень трудно вместить 20 пальцев на экране в 3").
Такая технология имеет ряд ограничений. По нескольким причинам, таких как невозможность расположить элементы достаточно плотно(уменьшается прозрачность), ограниченной проводимости стекла, и необходимости отсекать помехи от случайных касаний, наводок, грязи на экране и т.п. пришлось довольствоваться минимальной площадью касания 5х5 мм.
К тому же, объект, который касается экрана должен иметь достаточную собственную емкость, сравнимую с емкостью человеческого тела. Что мы получаем в итоге? Невозможность пользоваться в перчатках(большинство из них обладают достаточно большим сопротивлением, чтобы уменьшить ток утечки до минимума, который не определяется контроллером), необходимость в крупных стилусах, которые обязательно должны быть связаны гальванически с телом пользователя(поэтому большинство из них имеют металлический корпус).
Какие же системы ввода работают с стилусами, могут различать силу нажатия, и имеют отличную точность? Это электромагнитно-антенные системы, которые используются в подавляющем большинстве графических планшетов
Графический планшет Wacom со стилусом:
Принцип их работы тоже не запредельно сложен - стилус передает на определенной частоте, а антенна внутри планшета принимает. Контроллер может узнать точное положение благодаря хитрой форме антенны, а информация о давлении на стилус передается частотой или кодовыми посылками.
Хитрая антенна внутри графического планшета:
Точно такая же система реализована внутри Galaxy Note(как I, так и II). Сверху находится стекло, на обратной стороне которого - емкостный сенсор, под ним - экран, а под ним - приемно-передающая антенна для стилуса.
Вот, чтоб было понятнее - я нарисовал картинку.
А вот и контроллер сенсорного экрана от Wacom(синий) который заведует всем этим хитрым хозяйством, и шлейф к антенне(зеленый):
Однако, примерного описания технологии вовсе недостаточно для удовлетворения моего любопытства. Еще бы чуть-чуть, и я бы решился разобрать стилус, но нашел сайт товарища microsin-a, который уже сделал это. Фотографии разобранного стилуса принадлежат ему.
Вот как оно выглядит сбоку:
Часть корпуса снята наждачной бумагой. Батареек нет, следовательно перо питается от экрана. Приемно-передающая катушка ближе:
А вот уже без корпуса:
И плата:
Схема очень простая, в какой-то мере даже «топорная». Но красивая и без излишних усложнений.
Простейший колебательный контур с изменяемой резонансной частотой. Частоту можно изменить либо изменением емкости(дополнительный конденсатор подключается через кнопку, и соответственно, реагирует на ее нажатие), либо через изменение индуктивности - за счет изменения расстояния между двумя частями сердечника, на котором намотана катушка.
А расстояние изменялось из-за давления на кончик стилуса - оно передавалось на мягкую силиконовую прокладку, и приводило к изменении ее формы. а следовательно и зазора.
Да что я рассказываю, у меня фотка есть:
Оно самое, 1 - кольцо-прокладка, 2 - вторая часть сердечника, 3 - наконечник.
Наконечник тоже состоит из двух частей - пластиковой опоры и фторопластового наконечника:
Что интересно - стилусу с такой конструкцией не нужен экран как таковой, для определения касания - его достаточно поднести к экрану и нажать на кончик пальцем, и контроллер все равно зарегистрирует нажатие.
Если закрепить кончик стилуса скотчем - можно рисовать взмахами, не притрагиваясь к экрану.
А подписаться на меня, чтоб не пропустить новые статьи, можно в моем профиле (кнопка «подписаться»)
