Princip rada senzora telefona. Kapacitivni i otporni ekrani osetljivi na dodir

Nedavno je malo ko mogao da veruje da će telefoni sa poznatim tasterima ustupiti mesto uređajima kojima se upravlja dodirom ekrana. Ali vremena se mijenjaju i potražnja za telefonima na dugme postepeno opada, dok potražnja za pametnim telefonima raste.

Izraz "touchscreen" formiran je od dvije riječi - Touch i Screen, što se na engleskom prevodi kao "touch screen". Da, tako je – ekran osetljiv na dodir je ekran osetljiv na dodir koji dodirnete kada koristite svoj pametni telefon ili tablet. Zapravo, ekrani osjetljivi na dodir se ne nalaze samo u svijetu mobilne tehnologije. Dakle, mogli ste ih vidjeti kada uplaćujete sredstva na svoj račun mobilnog uređaja putem terminala, na bankomatu, u uređajima za prodaju karata itd.

Ekran osetljiv na dodir duguje svoj izgled zapadnim naučnicima. Prvi uzorci rođeni su u drugoj polovini 60-ih godina prošlog stoljeća. Na osnovu ovoga možemo zaključiti da je ekran osetljiv na dodir u upotrebi više od 40 godina. Prije pametnih telefona, korišteni su u bankomatima itd. U ovom trenutku, svaka osoba koja koristi mobilnu komunikaciju, auto navigatore, posjećuje banke i trgovine, susreće se s ovom tehnologijom, ponekad čak i ne znajući kako se zove. Dakle, otkrili smo šta je ekran osetljiv na dodir u telefonima. U suštini, ovo je isto što i ekran na dodir prstima. Savršeno se koristi umjesto tipkovnice i aktivno se koristi u mobilnim tehnologijama. Prednosti ekrana osetljivog na dodir uključuju zaštitu od prašine, vlage i drugih nepovoljnih faktora okoline, kao i visok stepen pouzdanosti. Ako naš uređaj osjetljiv na dodir ne reagira uvijek na dodir, ili čak odbija da to učini, na primjer, ne želi promijeniti svjetlinu na iPadu, najvjerovatnije je otkazao ekran osjetljiv na dodir. Relativno je jeftin (naročito ako nas zanima otporni ekran), a lako ga je zamijeniti.

Osnova ekrana osetljivog na dodir

Osnova svakog ekrana osetljivog na dodir je matrica od tečnih kristala, koja je zapravo manja kopija one koja se nalazi u monitoru. Sa stražnje strane nalaze se diode pozadinskog osvjetljenja, a na prednjoj strani se nalazi niz slojeva koji snimaju pritisak (otporni ekran) ili dodir (kapacitivni ekran).

Osoba koja je dobro upućena u to što je ekran osjetljiv na dodir razumije da većina proizvedenih uređaja koristi otporni ekran osjetljiv na dodir. To proizilazi iz njihove niske cijene i relativne jednostavnosti dizajna. Mnogi kineski "pametni telefoni" koji su preplavili tržište imaju rezistivni tip ekrana, čija se tehnologija proizvodnje, inače, pojavila ranije nego kapacitivna.

Vrste ekrana osetljivih na dodir

Ekrani osjetljivi na dodir dijele se na otporne, matrične, projektovane kapacitivne, površinske akustične valove, infracrvene, optičke, mjerne, DST i indukcijske ekrane osjetljive na dodir.

Otporni ekrani na dodir

Dijele se na četverožične i petožilne.

Otporni ekranski senzor se sastoji od dvije prozirne plastične ploče s tankom vodljivom mrežicom koje se nalaze na površini uobičajenog zaslona s tekućim kristalima. Između ploča nalazi se prozirni dielektrični sloj. Program prikazuje grafički interaktivni interfejs, koji je zahvaljujući transparentnim materijalima na matrici jasno vidljiv. Kada odgovara na programski zahtjev, korisnik klikne na željenu tačku interfejsa (na primjer, sliku dugmeta). - Plastični dielektrik divergira, plastične ploče dolaze u kontakt, dovode struju od elektrode jedne do mreže druge. Pojavu struje bilježi kontroler snimanja, koji će u skladu sa koordinatnom mrežom odrediti tačku pritiska. Koordinate tačke se unose u program i obrađuju prema utvrđenim algoritmima.

Četvorožični ekran

Otporni ekran osjetljiv na dodir sastoji se od staklene ploče i fleksibilne plastične membrane. Otporni premaz se nanosi i na panel i na membranu. Prostor između stakla i membrane ispunjen je mikroizolatorima, koji su ravnomjerno raspoređeni po aktivnoj površini ekrana i pouzdano izoliraju vodljive površine. Kada se ekran pritisne, panel i membrana se zatvaraju, a kontroler pomoću analogno-digitalnog pretvarača registruje promjenu otpora i pretvara je u koordinate dodira (X i Y). Općenito, algoritam čitanja je sljedeći:

Na gornju elektrodu se primjenjuje napon od +5V, a donja je uzemljena. Lijeva i desna su kratko spojene, a napon na njima se provjerava. Ovaj napon odgovara Y-koordinati ekrana.

Slično, +5V i uzemljenje se napajaju na lijevu i desnu elektrodu, a X-koordinata se očitava odozgo i odozdo.

Tu su i osmožični ekrani osjetljivi na dodir. Oni poboljšavaju tačnost praćenja, ali ne poboljšavaju pouzdanost.

Ekran sa pet žica

Ekran s pet žica je pouzdaniji zbog činjenice da je otporni premaz na membrani zamijenjen provodljivim (5-žični ekran nastavlja raditi čak i s prorezanom membranom). Stražnje staklo ima otporni premaz sa četiri elektrode na uglovima.

U početku su sve četiri elektrode uzemljene, a membrana je otpornikom "povučena" na +5V. Nivo napona na membrani se konstantno prati analogno-digitalnim pretvaračem. Kada ništa ne dodiruje ekran osetljiv na dodir, napon je 5V.

Čim se ekran pritisne, mikroprocesor detektuje promenu napona membrane i počinje da izračunava koordinate dodira na sledeći način:

Na dvije desne elektrode primjenjuje se napon od +5V, a leve su uzemljene. Napon na ekranu odgovara X-koordinati.

Y-koordinata se očitava spajanjem obje gornje elektrode na +5V i uzemljenje obje donje elektrode.

Otporni ekrani osjetljivi na dodir su jeftini i otporni na kontaminaciju. Otporni ekrani reaguju na dodir bilo kojim glatkim, tvrdim predmetom: rukom (golom ili u rukavici), olovkom, kreditnom karticom, pijukom. Koriste se svuda gde su vandalizam i niske temperature mogući: za automatizaciju industrijskih procesa, u medicini, u uslužnom sektoru (POS terminali), u ličnoj elektronici (PDA). Najbolji uzorci pružaju tačnost od 4096x4096 piksela.

Nedostaci otpornih ekrana su slaba propusnost svjetlosti (ne više od 85% za 5-žične modele i još niža za 4-žične modele), niska izdržljivost (ne više od 35 miliona klikova po tački) i nedovoljna otpornost na vandalizam (film lako se reže).

Matrični ekrani osetljivi na dodir

Dizajn je sličan otpornom, ali pojednostavljen do krajnjih granica. Horizontalni provodnici se nanose na staklo, a vertikalni na membranu.

Kada dodirnete ekran, provodnici se dodiruju. Kontroler određuje koji provodnici su kratko spojeni i prenosi odgovarajuće koordinate mikroprocesoru.

Imaju veoma nisku tačnost. Elementi interfejsa moraju biti posebno pozicionirani uzimajući u obzir ćelije matričnog ekrana. Jedina prednost je jednostavnost, jeftinost i nepretencioznost. Obično se matrični ekrani ispituju red po red (slično matrici dugmeta); ovo vam omogućava da postavite multi-touch. Postepeno ih zamjenjuju otporni.

Kapacitivni ekrani osetljivi na dodir

Kapacitivni (ili površinski kapacitivni) ekran koristi prednost činjenice da objekt velikog kapaciteta provodi naizmjeničnu struju.

Kapacitivni ekran osjetljiv na dodir je staklena ploča presvučena prozirnim otpornim materijalom (obično legura indijevog oksida i kalajnog oksida). Elektrode smještene na uglovima ekrana primjenjuju mali naizmjenični napon (isti za sve kutove) na provodljivi sloj. Kada dodirnete ekran prstom ili drugim provodljivim predmetom, struja curi. Štaviše, što je prst bliže elektrodi, to je manji otpor ekrana, što znači da je struja veća. Struja u sva četiri ugla se snima senzorima i prenosi na kontroler, koji izračunava koordinate dodirne tačke.

U ranijim modelima kapacitivnih ekrana korištena je jednosmjerna struja - to je pojednostavilo dizajn, ali ako je korisnik imao loš kontakt sa zemljom, to je dovelo do kvarova.

Kapacitivni ekrani osetljivi na dodir su pouzdani, oko 200 miliona klikova (oko 6 i po godina klikova sa intervalom od jedne sekunde), ne propuštaju tečnosti i odlično podnose neprovodne kontaminante. Transparentnost na 90%. Međutim, provodljivi premaz koji se nalazi direktno na vanjskoj površini je još uvijek ranjiv. Stoga se kapacitivni ekrani široko koriste u mašinama instaliranim samo u prostoriji zaštićenoj od vremenskih prilika. Ne reaguju na ruku u rukavici.

Vrijedi napomenuti da se zbog razlika u terminologiji, ekrani s površinskim i projektiranim kapacitivnim ekranima često brkaju. Prema klasifikaciji korištenoj u ovom članku, ekran, na primjer, iPhone-a je projektovan kapacitivno, a ne kapacitivno.

Projektovani kapacitivni ekrani osetljivi na dodir

Na unutrašnjoj strani ekrana je postavljena mreža elektroda. Elektroda zajedno sa ljudskim tijelom čini kondenzator; elektronika mjeri kapacitivnost ovog kondenzatora (isporučuje strujni impuls i mjeri napon).

Samsung je uspio da instalira osjetljive elektrode direktno između podpiksela AMOLED ekrana, što pojednostavljuje dizajn i povećava transparentnost.

Prozirnost ovakvih ekrana je do 90%, temperaturni raspon je izuzetno širok. Vrlo izdržljiv (usko grlo je složena elektronika koja obrađuje klikove). PESE može koristiti staklo debljine do 18 mm, što rezultira ekstremnom otpornošću na vandalizam. Ne reaguju na neprovodne kontaminante, one se lako potiskuju softverskim metodama. Stoga se projektirani kapacitivni ekrani osjetljivi na dodir naširoko koriste u ličnoj elektronici i u automatima, uključujući i one instalirane na ulici. Mnoge varijante podržavaju multi-touch.

Površinski akustični talasni ekrani osetljivi na dodir

Ekran je staklena ploča s piezoelektričnim pretvaračima (PETs) smještenim u uglovima. Na rubovima panela nalaze se reflektirajući i prijemni senzori. Princip rada takvog ekrana je sljedeći. Specijalni kontroler generira visokofrekventni električni signal i šalje ga sondi. Sonda pretvara ovaj signal u surfaktant, a reflektirajući senzori ga reflektiraju u skladu s tim.

Ove reflektovane talase primaju odgovarajući senzori i šalju u sondu. Sonde, zauzvrat, primaju reflektirane valove i pretvaraju ih u električni signal, koji se zatim analizira od strane kontrolera. Kada prstom dodirnete ekran, dio energije iz akustičnih valova se apsorbira. Prijemnici bilježe ovu promjenu, a mikrokontroler izračunava poziciju dodirne tačke. Reaguje na dodir sa predmetom koji može da apsorbuje talas (prst, ruka u rukavici, porozna guma).

Glavna prednost zaslona površinskih akustičnih valova (SAW) je mogućnost praćenja ne samo koordinata tačke, već i sile pritiska (ovdje, radije, mogućnost preciznog određivanja radijusa ili područja pritiska), zbog činjenice da stepen apsorpcije akustičnih talasa zavisi od pritiska u tački dodira (ekran se ne savija pod pritiskom prsta i nije deformisan, tako da sila pritiska ne povlači za sobom kvalitativne promene u obradi podataka kontrolera na koordinate udara, koji bilježi samo područje koje se preklapa sa putanjom akustičnih impulsa).

Ovaj uređaj ima vrlo visoku transparentnost jer svjetlost sa uređaja za obradu slike prolazi kroz staklo koje ne sadrži otporne ili provodljive premaze. U nekim slučajevima staklo se uopće ne koristi za suzbijanje odsjaja, a emiteri, prijemnici i reflektori su pričvršćeni direktno na ekran uređaja za prikaz. Uprkos složenosti dizajna, ovi ekrani su prilično izdržljivi. Prema, na primjer, američkoj kompaniji Tyco Electronics i tajvanskoj kompaniji GeneralTouch, oni mogu izdržati do 50 miliona dodira u jednom trenutku, što premašuje vijek trajanja 5-žičnog otpornog ekrana.

Ekrani na bazi surfaktanta koriste se uglavnom u slot mašinama, sigurnim informacionim sistemima i obrazovnim institucijama. U pravilu se zasloni s surfaktantima dijele na obične - debljine 3 mm, i one otporne na vandal - 6 mm. Potonji može izdržati udarac šakom prosječnog čovjeka ili pad metalne lopte teške 0,5 kg sa visine od 1,3 metra (prema Elo Touch Systems). Tržište nudi opcije za povezivanje sa računarom kako preko RS232 interfejsa tako i preko USB interfejsa. Trenutno su popularniji kontroleri za ekrane osetljive na dodir sa surfaktantom koji podržavaju obe vrste konekcije – kombinovane (podaci Elo Touch Systems).

Glavni nedostatak ekrana sa surfaktantom je kvar u prisustvu vibracija ili kada je izložen akustičnom šumu, kao i kada je ekran prljav. Bilo koji strani predmet postavljen na ekran (na primjer, žvakaća guma) potpuno blokira njegov rad. Osim toga, ova tehnologija zahtijeva kontakt s objektom koji nužno apsorbira akustične valove - to jest, na primjer, plastična bankovna kartica u ovom slučaju nije primjenjiva.

Preciznost ovih ekrana je veća od matričnih, ali niža od tradicionalnih kapacitivnih. U pravilu se ne koriste za crtanje i unos teksta.

Infracrveni ekrani osetljivi na dodir

Princip rada infracrvenog touch panela je jednostavan - mreža formirana od horizontalnih i vertikalnih infracrvenih zraka se prekida kada bilo koji predmet dodirne monitor. Kontroler određuje lokaciju na kojoj je snop prekinut.

Infracrveni ekrani osetljivi na dodir su osetljivi na kontaminaciju i stoga se koriste tamo gde je kvalitet slike važan, na primer, u e-knjigama. Zbog svoje jednostavnosti i mogućnosti održavanja, shema je popularna u vojsci. Interfonske tastature se često prave po ovom principu. Ovaj tip ekrana se koristi u brojnim Neonode telefonima.

Optički dodirni ekrani

Staklena ploča je opremljena infracrvenim osvjetljenjem. Na interfejsu staklo-vazduh dobija se totalna unutrašnja refleksija na interfejsu staklo-strani predmet, svetlost se raspršuje. Ostaje samo da se uhvati slika raspršenja za to postoje dvije tehnologije:

Kod projekcionih platna kamera se postavlja pored projektora.

Ovako, na primjer, radi Microsoft PixelSense.

Ili je dodatni četvrti podpiksel LCD ekrana učinjen fotoosjetljivim.

Omogućuju vam da razlikujete ručne preše od presa s bilo kojim predmetom, postoji multi-touch. Moguće su velike dodirne površine, do ploče.

Senzori osjetljivi na dodir

Reagirajte na deformaciju ekrana. Preciznost sita za mjerenje naprezanja je niska, ali su vrlo otporna na vandalizam. Glavna primena su bankomati, automati za prodaju karata i drugi uređaji koji se nalaze na ulici.

DST ekrani osetljivi na dodir

Ekran osetljiv na dodir DST (Dispersive Signal Technology) detektuje piezoelektrični efekat u staklu. Moguće je pritisnuti ekran rukom ili bilo kojim predmetom.

Posebnost je velika brzina reakcije i sposobnost rada u uvjetima jako zaprljanih paravana. Međutim, prst se mora pomaknuti; sistem ne primjećuje nepomičan prst.

20.07.2016. 14.10.2016 Zašto

Istorija stvaranja ekrana osetljivog na dodir.

Danas ekran osjetljiv na dodir, odnosno ekran s mogućnošću unosa informacija dodirom, nikoga neće iznenaditi. Gotovo svi moderni pametni telefoni, tablet računari, neki e-čitači i drugi moderni gadgeti opremljeni su sličnim uređajima. Kakva je istorija ovog divnog uređaja za unos informacija?

Vjeruje se da je otac prvog svjetskog uređaja osjetljivog na dodir američki nastavnik na Univerzitetu Kentucky, Samuel Hearst. Godine 1970. suočio se s problemom čitanja informacija sa ogromnog broja magnetofonskih traka. Njegova ideja o automatizaciji ovog procesa postala je poticaj za stvaranje prve svjetske kompanije za ekrane osjetljive na dodir, Elotouch. Prvi razvoj Hirsta i njegovih saradnika nazvan je Elograph. Objavljen je 1971. godine i koristio je četverožičnu otpornu metodu za određivanje koordinata dodirne točke.

Prvi kompjuterizovani uređaj sa ekranom osetljivim na dodir bio je sistem PLATO IV, koji je rođen 1972. godine zahvaljujući istraživanju sprovedenom u okviru računarske edukacije u SAD. Imao je touch panel koji se sastojao od 256 blokova (16x16) i koji je radio pomoću mreže infracrvenih zraka.

Godine 1974. Samuel Hearst je ponovo pokazao svoje prisustvo. Kompanija koju je osnovao, Elographics, objavila je prozirni panel osjetljiv na dodir, a tri godine kasnije, 1977. godine, razvili su petožilni otporni panel. Nekoliko godina kasnije, kompanija se spojila sa najvećim proizvođačem elektronike Siemens i 1982. zajedno su objavili prvi televizor na svetu opremljen ekranom osetljivim na dodir.

1983. godine proizvođač računarske opreme Hewlett-Packard objavio je računar HP-150, opremljen ekranom osjetljivim na dodir koji radi na principu infracrvene mreže.

Prvi mobilni telefon sa uređajem za unos dodirom bio je Alcatel One Touch COM, objavljen 1998. godine. Upravo je ona postala prototip modernih pametnih telefona, iako je po današnjim standardima imao vrlo skromne mogućnosti - mali jednobojni ekran. Još jedan pokušaj pametnog telefona sa ekranom osetljivim na dodir bio je Ericsson R380. Takođe je imao monohromatski ekran i bio je veoma ograničen u svojim mogućnostima.

Ekran osetljiv na dodir u svom modernom obliku pojavio se 2002. godine u modelu Qtek 1010/02 XDA, koji je objavio HTC. Bio je to ekran u punoj boji sa prilično dobrom rezolucijom, podržavajući 4096 boja. Koristio je otpornu tehnologiju senzora dodira. Apple je donio ekrane osjetljive na dodir na viši nivo. Zahvaljujući njenom iPhone-u uređaji sa ekranima osetljivim na dodir stekli su neverovatnu popularnost, a njihov razvoj Multitouch (detekcija dodira sa dva prsta) značajno je pojednostavio unos informacija.

Međutim, pojava ekrana osjetljivih na dodir nije bila samo zgodna inovacija, već je donijela i neke neugodnosti. Elektronski uređaji opremljeni senzorom osjetljiviji su na nepažljivo rukovanje i stoga se češće kvare. Čak se i ekrani iPhonea lome. Srećom, čak i nekvalificirani stručnjak može ih zamijeniti.

Kako funkcioniše ekran osetljiv na dodir?

Takvo čudo kao ekran osjetljiv na dodir - zaslon s mogućnošću unosa informacija jednostavnim pritiskom na njegovu površinu pomoću posebne olovke ili samo prsta - odavno je prestao da izaziva iznenađenje među korisnicima modernih elektronskih naprava. Hajde da pokušamo da shvatimo kako to funkcioniše.

U stvari, postoji prilično veliki broj tipova ekrana osetljivih na dodir. Oni se međusobno razlikuju po principima koji su u osnovi njihovog rada. Danas tržište moderne elektronike visoke tehnologije uglavnom koristi otporne i kapacitivne senzore. Međutim, postoje i matrične, projekcijsko-kapacitivne, koje koriste površinske akustične talase, infracrvene i optičke. Posebnost prva dva, najčešća, je da je sam senzor odvojen od displeja, pa ako se pokvari, čak i električar početnik ga može lako zamijeniti. Sve što treba da uradite je da kupite ekran osetljiv na dodir za svoj mobilni telefon ili bilo koji drugi elektronski uređaj.

Otporni ekran na dodir sastoji se od fleksibilne plastične membrane koju zapravo pritiskamo prstom i staklene ploče. Otporni materijal, u suštini provodnik, nanosi se na unutrašnje površine dva panela. Mikroizolator je ravnomjerno smješten između membrane i stakla. Kada pritisnemo na jedno od područja senzora, provodni slojevi membrane i staklene ploče se zatvaraju na tom mjestu i dolazi do električnog kontakta. Kontrolni krug elektroničkog senzora pretvara signal od pritiska u određene koordinate na području prikaza i prenosi ih u upravljački krug samog elektroničkog uređaja. Određivanje koordinata, odnosno njegovog algoritma je vrlo složeno i zasniva se na sekvencijalnom proračunu prvo vertikalnih, a zatim horizontalnih koordinata kontakta.

Otporni ekrani osjetljivi na dodir su prilično pouzdani jer normalno funkcioniraju čak i ako je aktivni gornji panel prljav. Osim toga, zbog svoje jednostavnosti, jeftinije su za proizvodnju. Međutim, oni imaju i nedostatke. Jedna od glavnih je slaba propusnost senzora svjetlosti. Odnosno, pošto je senzor zalijepljen za ekran, slika nije tako svijetla i kontrastna.

Kapacitivni ekran osetljiv na dodir. Njegov rad se zasniva na činjenici da svaki predmet koji ima električni kapacitet, u ovom slučaju prst korisnika, provodi izmjeničnu električnu struju. Sam senzor je staklena ploča presvučena prozirnom otpornom tvari koja formira provodljivi sloj. Naizmjenična struja se dovodi u ovaj sloj pomoću elektroda. Čim prst ili olovka dotaknu jedno od područja senzora, struja curi na toj lokaciji. Njegova snaga ovisi o tome koliko je kontakt blizu ruba senzora. Poseban kontroler mjeri struju curenja i na osnovu njene vrijednosti izračunava koordinate kontakta.

Kapacitivni senzor, poput otpornog senzora, ne boji se kontaminacije, a ne boji se ni tekućine. Međutim, u poređenju sa prethodnim, ima veću transparentnost, što sliku na ekranu čini jasnijom i svetlijom. Nedostatak kapacitivnog senzora proizlazi iz njegovih karakteristika dizajna. Činjenica je da se aktivni dio senzora, zapravo, nalazi na samoj površini, te je stoga podložan habanju i oštećenju.

Hajde sada da razgovaramo o principima rada senzora koji su danas manje popularni.

Matrični senzori Rade na otpornom principu, ali se razlikuju od prvih po najjednostavnijem dizajnu. Na membranu se nanose vertikalne vodljive trake, a na staklo horizontalne vodljive trake. Ili obrnuto. Kada se pritisne na određeno područje, dvije provodne trake se zatvaraju i kontroleru je prilično lako izračunati koordinate kontakta.

Nedostatak ove tehnologije vidljiv je golim okom - vrlo niska preciznost, a samim tim i nemogućnost obezbjeđenja visoke diskretnosti senzora. Zbog toga se neki elementi slike možda neće poklapati s lokacijom provodničkih traka, pa stoga klik na ovo područje može uzrokovati ili neispravno izvršenje željene funkcije ili uopće ne raditi. Jedina prednost ovog tipa senzora je njihova niska cijena, koja, strogo govoreći, proizlazi iz jednostavnosti. Osim toga, matrični senzori nisu zahtjevni za korištenje.

Projektovani kapacitivni ekrani osetljivi na dodir One su vrsta kapacitivnih, ali rade malo drugačije. Mreža elektroda je nanesena na unutrašnjost ekrana. Kada prst dodirne između odgovarajuće elektrode i ljudskog tijela, stvara se električni sistem - ekvivalent kondenzatoru. Senzorski kontroler isporučuje mikrostrujni impuls i mjeri kapacitivnost rezultirajućeg kondenzatora. Zbog činjenice da se nekoliko elektroda istovremeno aktivira u trenutku dodira, dovoljno je da kontroler jednostavno izračuna tačnu lokaciju dodira (koristeći najveću kapacitivnost).

Glavne prednosti projektovanih kapacitivnih senzora su visoka transparentnost cijelog displeja (do 90%), izuzetno širok raspon radnih temperatura i izdržljivost. Kada se koristi ovaj tip senzora, noseće staklo može dostići debljinu od 18 mm, što omogućava izradu displeja otpornih na udarce. Osim toga, senzor je otporan na neprovodnu kontaminaciju.

Senzori površinskih akustičnih talasa – talasi koji se šire po površini čvrstog tela. Senzor je staklena ploča s piezoelektričnim pretvaračima smještenim na uglovima. Suština rada takvog senzora je sljedeća. Piezoelektrični senzori generišu i primaju akustične talase koji se šire između senzora po površini ekrana. Ako nema kontakta, električni signal se pretvara u valove, a zatim natrag u električni signal. Ako dođe do dodira, dio energije akustičnog vala će apsorbirati prst i stoga neće doći do senzora. Kontroler će analizirati primljeni signal i pomoću algoritma izračunati lokaciju dodira.

Prednosti takvih senzora su u tome što je pomoću posebnog algoritma moguće odrediti ne samo koordinate dodira, već i silu pritiska - dodatnu informacijsku komponentu. Osim toga, konačni uređaj za prikaz ima vrlo visoku transparentnost jer na putu svjetlosti nema prozirnih provodljivih elektroda. Međutim, senzori imaju i niz nedostataka. Prvo, ovo je vrlo složen dizajn, a drugo, vibracije uvelike ometaju preciznost određivanja koordinata.

Infracrveni ekrani osetljivi na dodir. Princip njihovog rada zasniva se na korišćenju koordinatne mreže infracrvenih zraka (emitera i prijemnika svetlosti). Otprilike isto kao u trezorima banaka iz igranih filmova o špijunima i pljačkašima. Kada dodirnete senzor u određenoj tački, neki zraci se prekidaju, a kontroler koristi podatke sa optičkih prijemnika da odredi koordinate kontakta.

Glavni nedostatak ovakvih senzora je njihov vrlo kritičan odnos prema čistoći površine. Svaka kontaminacija može dovesti do njegove potpune nefunkcionalnosti. Iako se zbog jednostavnosti dizajna ovaj tip senzora koristi u vojne svrhe, pa čak i u nekim mobilnim telefonima.

Optički ekrani osjetljivi na dodir su logičan nastavak prethodnih. Infracrveno svetlo se koristi kao informaciono osvetljenje. Ako na površini nema objekata treće strane, svjetlost se reflektira i ulazi u fotodetektor. Ako dođe do kontakta, dio zraka se apsorbira, a kontroler određuje koordinate kontakta.

Nedostatak tehnologije je složenost dizajna zbog potrebe korištenja dodatnog fotoosjetljivog sloja zaslona. Prednosti uključuju mogućnost prilično preciznog određivanja materijala s kojim je napravljen dodir.

DST mjerač deformacije i ekrani osjetljivi na dodir rade na principu deformacije površinskog sloja. Njihova preciznost je prilično niska, ali odlično podnose mehanička opterećenja, pa se koriste u bankomatima, automatima za prodaju karata i drugim javnim elektronskim uređajima.

Indukcijski ekrani su zasnovani na principu generiranja elektromagnetnog polja ispod vrha senzora. Kada se dodirne posebnom olovkom, karakteristika polja se mijenja, a kontroler zauzvrat izračunava točne koordinate kontakta. Koriste se u art tablet računarima najviše klase, jer pružaju veću tačnost u određivanju koordinata.

Nije često da razmišljamo o tome kako funkcionira ekran uređaja u našim rukama. Ali ponekad postoje slučajevi kada nedavno kupljeni telefon ili tablet odbijaju odgovoriti na uobičajenu digitalnu olovku sa starog uređaja. U ovom slučaju postaje očito da je ekran novog proizvoda sastavljen nekom drugom tehnologijom. Ovdje se već sjećamo da postoje otporni i kapacitivni ekrani, od kojih potonji postepeno zamjenjuju prve.

Vrijedi napomenuti da malo ljudi zna razliku između površinski postavljenih i projektovanih kapacitivnih displeja. No, ekrani gotovo svih modernih tableta, pametnih telefona s Androidom ili iOS-om iz Apple-a su projektirano-kapacitivni, zahvaljujući čemu je moguća takva već neophodna funkcija kao što je multi-touch.

Površinski kapacitivni ekrani

Svi kapacitivni ekrani koriste činjenicu da svi objekti s električnim kapacitetom, uključujući ljudsko tijelo, dobro provode izmjeničnu struju.

Prvi primerci kapacitivnih ekrana osetljivih na dodir radili su na jednosmernoj struji, što je pojednostavilo dizajn elektronike, posebno analogno-digitalnog pretvarača, ali je kontaminacija ekrana ili ruku često dovodila do kvarova. Za jednosmjernu struju, čak i beznačajna kapacitivnost je nepremostiva barijera.

Kapacitivni ekrani, baš kao i otporni ekrani, sastavljaju se u najjednostavnijem slučaju LCD ili AMOLED ekran koji daje sliku na samom dnu i aktivni panel na dodir na vrhu .

Aktivni dio površinskih kapacitivnih ekrana je komad stakla presvučen s jedne strane prozirnim materijalom visoke otpornosti. Indijev oksid ili kalaj oksid se koristi kao ova električno vodljiva supstanca.

Na uglovima ekrana nalaze se četiri elektrode kroz koje se dovodi mali naizmjenični napon, identičan sa svih strana. Kada dodirnete površinu ekrana električno provodljivim predmetom ili direktno prstom, struja curi kroz ljudsko tijelo. Tok neznatnih struja se istovremeno bilježi u sva četiri ugla senzorima, a mikroprocesor na osnovu razlike u vrijednostima struja određuje koordinate dodirne tačke.

Površinski kapacitivni štit je još uvijek krhak jer se njegov provodni premaz nanosi na vanjsku površinu i nije ničim zaštićen. Ali ne tako nježan kao otporan, jer na njegovoj površini nema tanke meke membrane. Odsustvo membrane poboljšava transparentnost ekrana i omogućava korištenje manje svijetlog i energetski efikasnog pozadinskog osvjetljenja.

Projektovani kapacitivni ekrani

Ovaj tip ekrana osetljivog na dodir je sposoban da istovremeno odredi koordinate dve ili više dodirnih tačaka, odnosno podržava funkciju multi-touch. Upravo je ovaj tip displeja instaliran na svim modernim mobilnim uređajima.

Oni rade na sličnom principu kao i površinski kapacitivni ekrani, razlika je u tome što se njihov aktivni provodni sloj taloži unutra, a ne na vanjskoj površini. Ovo čini aktivni panel mnogo sigurnijim. Možete ga prekriti staklom debljine do 18 mm, čineći ekran osetljiv na dodir izuzetno otpornim na vandalizam.

Kada dodirnete ekran osetljiv na dodir, stvara se mali kapacitet između prsta osobe i jedne od elektroda iza stakla. Mikrokontroler pulsnom strujom sondira tačno tamo gde je na mreži elektroda povećan napon zbog naglo formirane kapacitivnosti. Ekran ne reaguje na padajuće kapi vode, jer se takve provodljive smetnje lako potiskuju softverom.

Zajednički nedostatak za sve kapacitivne ekrane je nemogućnost rada s njima sa bilo kojim izolacijskim objektima. Možete koristiti samo posebnu olovku ili goli prst. Neće reagovati na udobnu plastičnu olovku ili ruku u toplim rukavicama.

PCB graviranje Domaća minijaturna niskonaponska lemilica Lukav način za odlemljivanje ploča

Danas niko ne može biti iznenađen telefonom sa ekranom osetljivim na dodir. Ručne kontrole su postale moderne, ali malo ljudi razmišlja o tome šta se dešava kada dodirnete ekran. Pojasnit ću kako funkcioniraju najčešći tipovi ekrana osjetljivih na dodir. Pogodnost i produktivnost rada s digitalnom tehnologijom ovise prvenstveno o korištenim uređajima za unos informacija, uz pomoć kojih osoba kontrolira opremu i preuzima podatke. Najrasprostranjeniji i najuniverzalniji instrument je klavijatura, koja je danas široko rasprostranjena. Međutim, nije uvijek zgodno koristiti ga. Na primjer, dimenzije mobilnih telefona ne dozvoljavaju ugradnju velikih ključeva, zbog čega se smanjuje brzina unosa informacija. Ovaj problem je riješen korištenjem ekrana osjetljivog na dodir. U samo nekoliko godina napravili su pravu revoluciju na tržištu i počeli da se implementiraju svuda - od mobilnih telefona i e-knjiga do monitora i štampača.

Početak senzornog buma

Kupovina novog smartfon, čije tijelo nema nijedno dugme ili džojstik, teško da ćete razmišljati o tome kako ćete njime upravljati. Sa stanovišta korisnika, u tome nema ništa komplikovano: samo prstom dodirnite ikonu na ekranu, što će dovesti do neke radnje - otvaranja prozora za unos telefonskog broja, SMS ili adresar. U međuvremenu, prije 20 godina moglo se samo sanjati o takvim prilikama.

Ekran osjetljiv na dodir izumljen je u SAD-u u drugoj polovini 60-ih godina prošlog stoljeća, ali je do ranih 90-ih korišćen uglavnom u medicinskoj i industrijskoj opremi za zamjenu tradicionalnih ulaznih uređaja, čija je upotreba ispunjena poteškoćama pod određenim radni uslovi. Kako se veličina računara smanjivala i pojavljivali PDA uređaji, postavilo se pitanje poboljšanja njihovih kontrolnih sistema. 1998. godine pojavio se prvi ručni uređaj sa ekranom na dodir i sistemom za prepoznavanje unosa i rukopisa Apple Newton MessagePad, a uskoro i komunikatori sa ekranima osjetljivim na dodir.

2006. godine gotovo svi veliki proizvođači počeli su proizvoditi pametne telefone sa ekranima osjetljivim na dodir, a nakon pojave Apple iPhone 2007. godine počeo je pravi bum na dodir - pojavili su se ekrani ovog tipa u štampačima, e-čitačima, raznim vrstama računara itd. Šta se dešava kada dodirnete ekran osetljiv na dodir i kako uređaj „zna” gde ste tačno pritisnuli?

Princip rada otpornog ekrana osetljivog na dodir

Tokom 40-godišnje istorije dodirnih ekrana razvijeno je nekoliko tipova ovih ulaznih uređaja, zasnovanih na različitim fizičkim principima koji se koriste za određivanje lokacije dodira. Trenutno su najrasprostranjenije dvije vrste displeja - otporni i kapacitivni. Pored toga, postoje ekrani koji mogu registrovati više klikova istovremeno ( Multitouch) ili samo jedan.

Ekrani napravljeni pomoću otporne tehnologije sastoje se od dva glavna dijela - fleksibilnog gornjeg sloja i krutog donjeg sloja. Kao prva mogu se koristiti razne plastične ili poliesterske folije, a druga je od stakla. Na unutrašnje strane obje površine nanose se slojevi fleksibilne membrane i otpornog (koji ima električni otpor) materijala koji provodi električnu struju. Prostor između njih ispunjen je dielektrikom.

Na rubovima svakog sloja nalaze se tanke metalne ploče - elektrode. U zadnjem sloju sa otpornim materijalom nalaze se okomito, au prednjem sloju - vodoravno. U prvom slučaju na njih se primjenjuje konstantan napon, a električna struja teče od jedne elektrode do druge. U tom slučaju dolazi do pada napona proporcionalnog dužini dijela ekrana.

Kada dodirnete ekran osetljiv na dodir, prednji sloj se savija i stupa u interakciju sa zadnjim slojem, što omogućava kontroleru da odredi napon na njemu i pomoću njega izračuna koordinate dodirne tačke horizontalno (X osa). Da bi se smanjio utjecaj otpora prednjeg otpornog sloja, elektrode koje se nalaze u njemu su uzemljene. Zatim se izvodi obrnuta operacija: napon se dovodi na elektrode prednjeg sloja, a one koje se nalaze u stražnjem sloju se uzemljuju - tako je moguće izračunati vertikalnu koordinatu dodirne točke (Y osa). Ovo je princip rada četverožilnog (nazvanog po broju elektroda) otpornog ekrana osjetljivog na dodir.

Pored četvorožičnih, tu su i peto- i osmožični ekrani osetljivi na dodir. Potonji imaju sličan princip rada, ali viši tačnost pozicioniranja.

Princip rada i dizajn petožičnih otpornih ekrana osjetljivih na dodir donekle se razlikuju od gore opisanih. Prednji otporni sloj zamijenjen je provodljivim slojem i koristi se isključivo za očitavanje vrijednosti napona na stražnjem otpornom sloju. Ima četiri elektrode ugrađene u uglovima ekrana, peta elektroda je izlaz prednjeg provodnog sloja. U početku su sve četiri elektrode zadnjeg sloja pod naponom, a na prednjem sloju je nula. Čim se dodirne takav ekran osetljiv na dodir, gornji i donji sloj se povezuju u određenoj tački, a kontroler detektuje promenu napona na prednjem sloju. Ovako detektuje da je ekran dodirnut. Zatim se uzemljuju dvije elektrode u stražnjem sloju, izračunava se koordinata X-ose dodirne točke, a zatim se druge dvije elektrode uzemljuju i izračunava se koordinata Y-ose dodirne točke.

Princip rada kapacitivnog ekrana osetljivog na dodir

Princip rada kapacitivnih ekrana osetljivih na dodir zasniva se na sposobnosti ljudskog tela da provodi električnu struju, što ukazuje na prisustvo električne kapacitivnosti. U najjednostavnijem slučaju, takav ekran se sastoji od izdržljive staklene podloge na koju se nanosi sloj otpornog materijala. Na njegovim uglovima su postavljene četiri elektrode. Otporni materijal je na vrhu prekriven provodljivim filmom.

Na sve četiri elektrode primjenjuje se mali naizmjenični napon. Kada osoba dodirne ekran, električni naboj teče kroz kožu do tijela, stvarajući električnu struju. Njegova vrijednost je proporcionalna udaljenosti od elektrode (ugla ploče) do točke kontakta. Kontroler mjeri jačinu struje na sve četiri elektrode i na osnovu ovih vrijednosti izračunava koordinate dodirne tačke.

Preciznost pozicioniranja kapacitivnih ekrana je skoro ista kao kod otpornih ekrana. Istovremeno, prenose više svjetlosti (do 90%) koju emituje uređaj za prikaz. A odsustvo elemenata koji su podložni deformaciji čini ih pouzdanijima: kapacitivni ekran može izdržati više od 200 miliona klikova u jednoj tački i može raditi na niskim temperaturama (do -15 ° C). Međutim, prednji provodljivi premaz koji se koristi za određivanje položaja osjetljiv je na vlagu, mehanička oštećenja i provodljive kontaminante. Kapacitivni ekrani Pokreću se samo kada ih dodirne provodljivi predmet (rukom bez rukavica ili posebnom olovkom). Ekrani ovog tipa napravljeni klasičnom tehnologijom također nisu sposobni pratiti više klikova u isto vrijeme.

Ovu mogućnost imaju projektovani kapacitivni ekrani osetljivi na dodir, koji se koriste u iPhone uređajima i sličnim uređajima. Ima složeniju strukturu u poređenju sa konvencionalnim kapacitivnim ekranima. Dva sloja elektroda nanose se na staklenu podlogu, odvojene dielektrikom i formiraju rešetku (elektrode u donjem sloju su postavljene okomito, a u gornjem - horizontalno). Mreža elektroda zajedno sa ljudskim tijelom čini kondenzator. Na mjestu kontakta s prstom dolazi do promjene njegovog kapaciteta, kontroler detektuje tu promjenu, utvrđuje na kojem presjeku elektroda se dogodila i iz tih podataka izračunava koordinatu dodirne točke.

Takvi ekrani takođe imaju visoke transparentnost i sposobni su za rad na čak nižim temperaturama (do -40 °C). Električno provodljive kontaminante utječu na njih u manjoj mjeri; Visoka osjetljivost omogućava korištenje debelog sloja stakla (do 18 mm) za zaštitu takvih ekrana.

Princip rada četverožičnog otpornog ekrana osjetljivog na dodir

1. Gornji otporni sloj se savija i dolazi u kontakt sa donjim.
2. Kontroler detektuje napon na dodirnoj tački na donjem sloju i izračunava koordinate X-ose dodirne tačke.
3. Kontroler detektuje napon na dodirnoj tački na gornjem sloju i određuje koordinate dodirne tačke duž Y ose.

Princip rada petožičnog otpornog ekrana osetljivog na dodir

1. Ekran se može dodirnuti bilo kojim tvrdim predmetom.
2. Gornji provodni sloj se savija i dolazi u kontakt sa donjim, što ukazuje na dodirivanje ekrana.
3. Dvije od četiri elektrode donjeg sloja su uzemljene, kontroler određuje napon u tački kontakta i izračunava koordinate tačke duž X ose.
4. Ostale dvije elektrode su uzemljene, kontroler određuje napon u tački kontakta i izračunava koordinate tačke duž Y osi.

Prednosti

• Jeftino
• Visoka otpornost na mrlje
• Može se dodirnuti bilo kojim tvrdim predmetom

Nedostaci

• Niska izdržljivost (1 milion klikova u jednoj tački za četverožičnu, 35 miliona klikova za petožičnu) i otpornost na vandalizam
• Slaba transmisija svjetlosti (ne više od 85%)
• Ne podržava Multitouch

Primjeri uređaja

• Telefoni (na primjer, Nokia 5800, NTS Touch Diamond), PDA uređaji, računari (na primjer, MSI Wind Top AE1900), industrijska i medicinska oprema.

Princip rada

1. Ekran se dodiruje provodljivim predmetom (prst, posebna olovka).
2. Struja teče od ekrana do objekta.
3. Kontroler mjeri struju u uglovima ekrana i određuje koordinate dodirne tačke.

Prednosti

• Visoka izdržljivost (do 200 miliona klikova), sposobnost rada na niskim temperaturama (do -15°C)

Nedostaci

• Osjetljiv na vlagu, provodljive zagađivače
• Ne podržava Multitouch

Primjeri uređaja

• Telefoni, touchpadi (na primjer, u iRiver VZO playeru), PDA uređaji, bankomati, kiosci.

Princip rada

1. Provodljivi predmet se dodiruje ili približava ekranu, formirajući s njim kondenzator.
2. Na mjestu kontakta mijenja se električni kapacitet.
3. Regulator registruje promjenu i određuje na kojoj raskrsnici elektroda se dogodila. Na osnovu ovih podataka izračunavaju se koordinate dodirne tačke.

Prednosti

• Visoka izdržljivost (do 200 miliona klikova), sposobnost rada na niskim temperaturama (do -40 °C)
• Visoka otpornost na vandal (zaslon se može prekriti slojem stakla debljine do 18 mm)
• Visoka propusnost svjetlosti (više od 90%)
• Multitouch podržan

Nedostaci

• Reaguju samo na dodir provodnog predmeta (prst, posebna olovka)

Primjeri uređaja

• Telefoni (na primjer, iPhone), dodirne table, ekrani laptopa i računara (na primjer, HP TouchSmart tx2), elektronski kiosci, bankomati, terminali za plaćanje.

Windows 7

Postalo je moguće kontrolisati računar pomoću pokreta „Scroll“, „Naprijed/nazad“, „Rotate“ i „Zoom“. Operativni sistem Windows 7 je mnogo bolje prilagođen za rad sa ekranima osetljivim na dodir od svih prethodnih verzija. 06 o tome svjedoči modificirano sučelje i traka zadataka, u kojima su se pojavile kvadratne ikone umjesto pravokutnih dugmadi koji simboliziraju pokrenute programe - mnogo ih je zgodnije pritisnuti prstom. Osim toga, pojavila se nova funkcija - liste za skokove, koje vam omogućavaju da brzo pronađete nedavno otvorene datoteke ili često pokretane stavke. Da biste aktivirali ovu funkciju, jednostavno prevucite ikonu programa na radnu površinu.

Po prvi put, operativnom sistemu Windows dodata je opcija za prepoznavanje gestova dodira, koji su povezani sa izvršavanjem pojedinih funkcija. Tako se u Windows 7 pojavilo pomicanje dodirom i, isto kao, na primjer, u Apple iPhone-u, mogućnost povećanja slika ili dokumenata pomicanjem dva prsta u različitim smjerovima. Postojao je i pokret odgovoran za rotiranje slike. Operacijama kao što su kopiranje, brisanje i lijepljenje također se mogu dodijeliti zasebni pokreti. Dugmad tastature na ekranu svetle kada se dodirnu, što olakšava upotrebu na ekranu osetljivom na dodir. A mogućnost prepoznavanja rukom pisanog teksta omogućava vam da brzo unesete male poruke.

Stalno se vodi debata o tome koji telefon ima bolji ekran. Pogotovo između vlasnika Apple opreme i onih koji preferiraju uređaje na Android platformi.

Ova jednostavna infografika prekrasno razlaže sve prednosti svakog tipa ekrana osjetljivog na dodir. Nadam se da će vam prilikom kupovine sljedećeg pametnog telefona pomoći da napravite pravi izbor i da ne preplatite urednu sumu.

Dakle, postoje tri tipa ekrana osetljivih na dodir: otporni, kapacitivni i infracrveni.

Resistive

Telefoni sa otpornim ekranima: Samsung Messager Touch, Samsung Instinct, HTC Touch Diamond, LG Dare

Kako oni rade? Male tačke razdvajaju nekoliko slojeva materijala koji prenose struju. Kada gornji fleksibilni sloj pritisne donji sloj, električna struja se mijenja i izračunava se mjesto udara, odnosno dodira.

Koliko košta proizvodnja? Cijena proizvodnje otpornih ekrana osjetljivih na dodir nije jako visoka - $ .

Materijal ekrana. Na staklo se postavlja sloj fleksibilnog materijala (obično poliesterski film).

Alati uticaja. Prsti, prsti u rukavicama ili olovka.

Vidljivost na ulici. Slaba vidljivost po sunčanom vremenu.

Mogućnost višestrukih pokreta. br.

Trajnost. Za svoju cijenu, ekran traje dosta dugo. Lako se ogrebe i podložan drugim manjim oštećenjima. Prilično se brzo istroši i zahtijeva zamjenu.

Kapacitivni

Telefoni sa kapacitivnim ekranima osetljivim na dodir: Huawei Ascend, Sanyo Zio, iPhone, HTC Hero, DROID Eris, Palm Pre, Blackberry Storm.

Kako oni rade? Struja se emituje iz uglova ekrana. Kada prst dodirne ekran, on mijenja smjer struje i tako se izračunava lokacija dodira.

Koliko košta proizvodnja? Prilično skupo - $$ .

Materijal ekrana. Staklo.

Alati uticaja. Samo prsti bez rukavica.

Vidljivost na ulici. Vidljivost po sunčanom danu je dobra.

Mogućnost višestrukih pokreta. Jedi.

Trajnost.

Infracrveni

Telefoni sa infracrvenim ekranom osetljivim na dodir: Samsung U600 (grijanje), Neonode N2 (optički).

Kako oni rade? Da bi ekran osetljiv na toplotu reagovao, potrebno je da ga dodirnete toplim predmetom. Optički ekran koristi mrežu nevidljivih senzora direktno iznad ekrana. Tačka dodira se izračunava na osnovu tačke u kojoj je narušena osa x-y.

Koliko košta proizvodnja? Vrlo skupo - $$$ .

Materijal ekrana. Staklo.

Alati uticaja. Optički - prsti, rukavice i olovka. Osetljivi na toplotu - topli prsti bez rukavica.

Vidljivost na ulici. Vidljivost po sunčanom vremenu je dobra, ali jaka sunčeva svjetlost utiče na produktivnost i preciznost.

Mogućnost višestrukih pokreta. Da.

Trajnost. Traje dosta dugo. Staklo se lomi samo od ozbiljnih oštećenja.