Până de curând, puțini oameni puteau să creadă că telefoanele cu butoane familiare vor lăsa loc dispozitivelor care sunt controlate prin atingerea ecranului. Dar vremurile se schimbă și cererea de telefoane cu buton scade treptat, iar pentru smartphone-uri este în creștere.
Termenul „touchscreen” a fost format din două cuvinte – Touch și Screen, care în engleză se traduce prin „touch screen”. Da, așa este - ecranul tactil este ecranul tactil pe care îl atingeți când utilizați smartphone-ul sau tableta. De fapt, ecranele tactile se găsesc nu numai în lumea tehnologiei mobile. Așadar, le-ați putea vedea atunci când depuneți fonduri în contul unui dispozitiv mobil printr-un terminal, la un bancomat, în dispozitivele de bilete etc.
Ecranul tactil își datorează aspectul oamenilor de știință occidentali. Primele mostre s-au născut în a doua jumătate a anilor 60 ai secolului trecut. Pe baza acestui fapt, putem concluziona că ecranul tactil este folosit de peste 40 de ani. Înainte de apariția smartphone-urilor, acestea erau folosite în bancomate etc. În acest moment, fiecare persoană care folosește comunicațiile celulare, navigatorii auto, vizitează bănci și magazine, dă peste această tehnologie, uneori fără să știe măcar cum se numește. Deci, ne-am dat seama ce este un ecran tactil în telefoane. Acesta este în esență același cu un afișaj tactil cu degetul. Este perfect folosit în locul unei tastaturi și este folosit în mod activ în tehnologiile mobile. Avantajele ecranului tactil includ protecția împotriva prafului, umidității și alți factori negativi de mediu, precum și un grad ridicat de fiabilitate. Dacă dispozitivul nostru tactil nu răspunde întotdeauna la atingere sau chiar refuză să facă acest lucru, de exemplu, nu dorește să schimbe luminozitatea pe iPad, cel mai probabil ecranul tactil este defect. Este relativ ieftin (mai ales dacă ne interesează un display rezistiv) și este ușor de înlocuit.
Baza pentru ecran tactil
Baza oricărui ecran tactil este o matrice cu cristale lichide, care este de fapt o copie în miniatură a celei de pe monitor. Pe partea din spate există diode de iluminare din spate, iar pe partea din față există o serie de straturi care înregistrează o apăsare (ecran rezistiv) sau atingere (ecran capacitiv).
O persoană care cunoaște bine ce este un ecran tactil, înțelege că majoritatea dispozitivelor produse folosesc un ecran tactil rezistiv. Acest lucru rezultă din costul lor scăzut și simplitatea relativă a designului. Multe „smartphone-uri” chinezești care au inundat piața au un ecran de tip rezistiv, a cărui tehnologie de fabricație, de altfel, a apărut mai devreme decât cea capacitivă.
Tipuri de ecrane tactile
Ecranele tactile sunt clasificate în ecrane rezistive, matrice, capacitive de proiecție, unde acustice de suprafață, infraroșu, optice, extensometru, DST și cu inducție.
Ecrane tactile rezistive
Subdivizat în patru fire și cinci fire.
Senzorul de ecran rezistiv este format din două plăci de plastic transparente cu o plasă conductivă subțire, care sunt situate pe suprafața unui ecran cu cristale lichide convenționale. Între plăci există un strat dielectric transparent. Programul afișează o interfață grafică interactivă, care este clar vizibilă pe matrice datorită materialelor transparente. Ca răspuns la o solicitare de program, utilizatorul face clic pe punctul de interfață dorit (de exemplu, o imagine de buton). - Dielectricul de plastic diverge, plăcile de plastic se ating, furnizând curent de la un electrod la rețeaua celuilalt. Apariția curentului este înregistrată de controlerul de înregistrare, care, în conformitate cu grila de coordonate, va determina punctul de apăsare. Coordonatele punctului sunt introduse în program și procesate conform algoritmilor stabiliți.
Scut cu patru fire
Ecranul tactil rezistiv constă dintr-un panou de sticlă și o membrană flexibilă din plastic. Atât panoul, cât și membrana sunt acoperite cu un strat rezistiv. Spațiul dintre sticlă și membrană este umplut cu microizolatori, care sunt distribuite uniform pe zona activă a ecranului și izolează în mod fiabil suprafețele conductoare. Când ecranul este apăsat, panoul și membrana sunt închise, iar controlerul, folosind un convertor analog-digital, înregistrează schimbarea rezistenței și o convertește în coordonate tactile (X și Y). În termeni generali, algoritmul de citire este următorul:
La electrodul superior se aplică o tensiune de + 5V, iar cel inferior este împământat. Stânga și dreapta sunt scurtcircuitate, iar tensiunea pe ele este verificată. Această tensiune corespunde coordonatei Y a ecranului.
În mod similar, + 5V și „împământarea” sunt furnizate electrozilor din stânga și din dreapta, coordonatele X sunt citite de sus și de jos.
Sunt disponibile și ecrane tactile cu opt fire. Acestea îmbunătățesc acuratețea urmăririi, dar nu sporesc fiabilitatea.
Scut cu cinci fire
Scutul cu 5 fire este mai fiabil datorită faptului că învelișul rezistiv de pe membrană este înlocuit cu unul conductor (scutul cu 5 fire continuă să funcționeze chiar și cu o membrană tăiată). Luneta are un strat rezistiv cu patru electrozi la colțuri.
Inițial, toți cei patru electrozi sunt legați la pământ, iar membrana este „trasă în sus” de un rezistor la + 5V. Nivelul tensiunii diafragmei este monitorizat constant de un convertor analog-digital. Când nimic nu atinge ecranul tactil, tensiunea este de 5 V.
De îndată ce ecranul este apăsat, microprocesorul simte modificarea tensiunii membranei și începe să calculeze coordonatele atingerii după cum urmează:
Cei doi electrozi din dreapta sunt alimentati cu o tensiune de + 5V, cei din stanga sunt impamantati. Tensiunea de pe ecran corespunde coordonatei X.
Coordonata Y este citită prin conectarea ambilor electrozi de sus la + 5V și a ambilor electrozi de jos la masă.
Ecranele tactile rezistive sunt ieftine și rezistente la murdărie. Ecranele rezistive răspund la atingere cu orice obiect solid neted: mână (goală sau în mănuși), stilou, card de credit, pick. Se folosesc oriunde nu sunt excluse vandalismul si temperaturile scazute: pentru automatizarea proceselor industriale, in medicina, in sectorul serviciilor (POS-terminale), in electronica personala (PDA). Cele mai bune mostre sunt precise la 4096 x 4096 pixeli.
Dezavantajele ecranelor rezistive sunt transmisia scăzută a luminii (nu mai mult de 85% pentru modelele cu 5 fire și chiar mai mică pentru modelele cu 4 fire), durabilitatea scăzută (nu mai mult de 35 de milioane de clicuri pe punct) și rezistența vandalică insuficientă (filmul este ușor de tăiat).
Ecrane tactile Matrix
Designul este similar cu cel rezistiv, dar simplificat la limita. Pe sticlă se aplică conductori orizontali, pe membrană se aplică conductori verticali.
Când atingeți ecranul, conductorii ating. Controlerul determină ce conductoare sunt închise și transmite coordonatele corespunzătoare către microprocesor.
Au o precizie foarte scăzută. Elementele de interfață trebuie să fie special aranjate ținând cont de celulele ecranului matricei. Singurul avantaj este simplitatea, ieftinitatea și nepretenția. De obicei, ecranele matrice sunt interogate rând cu rând (similar cu o matrice de butoane); aceasta vă permite să stabiliți multitouch. Sunt înlocuite treptat cu rezistive.
Ecrane tactile capacitive
Un ecran capacitiv (sau capacitiv de suprafață) exploatează faptul că un obiect mare conduce curent alternativ.
Un ecran tactil capacitiv este un panou de sticlă acoperit cu un material rezistiv transparent (de obicei un aliaj de oxid de indiu / oxid de staniu). Electrozii amplasați la colțurile ecranului aplică o mică tensiune alternativă stratului conductor (la fel pentru toate colțurile). Când atingeți ecranul cu un deget sau alt obiect conducător, are loc o scurgere de curent. În acest caz, cu cât degetul este mai aproape de electrod, cu atât rezistența ecranului este mai mică, ceea ce înseamnă că curentul este mai mare. Curentul din toate cele patru colțuri este înregistrat de senzori și transmis controlerului, care calculează coordonatele punctului de contact.
În modelele anterioare de ecrane capacitive, a fost utilizat curent continuu - acest lucru a simplificat designul, dar cu un contact slab al utilizatorului cu solul, a dus la defecțiuni.
Ecranele tactile capacitive sunt de încredere, aproximativ 200 de milioane de clicuri (aproximativ 6 ani și jumătate de clicuri cu un interval de o secundă), nu permit trecerea lichidelor și tolerează perfect poluarea neconductivă. Transparență la 90%. Cu toate acestea, învelișul conductiv direct pe suprafața exterioară este încă vulnerabil. Prin urmare, ecranele capacitive sunt utilizate pe scară largă în mașinile instalate doar într-o încăpere protejată de intemperii. Nu răspunde la mâinile înmănuși.
Este demn de remarcat faptul că, din cauza diferențelor de terminologie, ecranele capacitive de suprafață și proiectate sunt adesea confundate. Conform clasificării folosite în acest articol, ecranul, de exemplu, iPhone-ul este proiectat-capacitiv, nu capacitiv.
Ecrane tactile capacitive proiectate
O grilă de electrozi este aplicată în interiorul ecranului. Electrodul împreună cu corpul uman formează un condensator; electronica masoara capacitatea acestui condensator (da un impuls de curent si masoara tensiunea).
Samsung a reușit să instaleze electrozi sensibili direct între subpixelii ecranului AMOLED, ceea ce simplifică designul și îmbunătățește transparența.
Transparența unor astfel de ecrane este de până la 90%, intervalul de temperatură este extrem de larg. Foarte rezistent (gât - electronică complexă care se ocupă de presare). Pe PESE poate fi folosită sticlă cu o grosime de până la 18 mm, ceea ce duce la o rezistență extremă la vandalism. Nu reacționează la contaminanții neconductivi, cei conductivi sunt ușor suprimați prin metode software. Prin urmare, ecranele tactile capacitive proiectate sunt utilizate pe scară largă atât în electronicele personale, cât și în mașini, inclusiv în cele instalate pe stradă. Multe soiuri acceptă multitouch.
Ecrane tactile pe unde acustice de suprafață
Ecranul este un panou de sticla cu traductoare piezoelectrice (PEP) situate in colturi. La marginile panoului sunt senzori reflectorizanți și de recepție. Principiul de funcționare al unui astfel de ecran este următorul. Un controler special generează un semnal electric de înaltă frecvență și îl trimite sondei. Sonda convertește acest semnal într-un SAW, iar senzorii reflectorizați îl reflectă în consecință.
Aceste unde reflectate sunt recepționate de senzori corespunzători și trimise sondei. Sonda, la rândul său, primește undele reflectate și le transformă într-un semnal electric, care este apoi analizat de controler. Când atingeți ecranul cu degetul, o parte din energia acustică este absorbită. Receptoarele înregistrează această modificare, iar microcontrolerul calculează poziția punctului de atingere. Reacționează când este atins de un obiect capabil să absoarbă un val (deget, mână înmănușată, cauciuc spumă).
Principalul avantaj al ecranului pe unde acustice de suprafață (SAW) este capacitatea de a urmări nu numai coordonatele unui punct, ci și forța de apăsare (aici, mai degrabă, capacitatea de a determina cu precizie raza sau zona de apăsare). ), datorită faptului că gradul de absorbție al undelor acustice depinde de presiunea la atingerea punctului (ecranul nu se îndoaie sub presiunea degetului și nu se deformează, prin urmare, forța de apăsare nu implică modificări calitative în prelucrarea datelor pe coordonatele impactului de către controler, care fixează doar zona care se suprapune pe traseul impulsurilor acustice).
Acest dispozitiv are o transparență foarte mare deoarece lumina de la dispozitivul de imagistică trece prin sticlă care nu conține acoperiri rezistive sau conductoare. În unele cazuri, sticla nu este folosită deloc pentru a combate strălucirea, iar emițătoarele, receptoarele și reflectoarele sunt atașate direct pe ecranul dispozitivului de afișare. În ciuda complexității designului, aceste ecrane sunt destul de durabile. Potrivit declarației, de exemplu, a companiei americane Tyco Electronics și a companiei taiwaneze GeneralTouch, acestea pot rezista până la 50 de milioane de atingeri la un moment dat, ceea ce depășește resursa unui ecran rezistiv cu 5 fire.
Ecranele cu surfactant sunt utilizate în principal în aparatele de joc, sistemele informaționale păzite și instituțiile de învățământ. De regulă, ecranele de surfactant se disting în obișnuite - 3 mm grosime și rezistente la vandal - 6 mm. Acesta din urmă poate rezista unui pumn lovit de un om obișnuit sau a unei mingi de metal de 0,5 kg care cade de la o înălțime de 1,3 metri (conform Elo Touch Systems). Piața oferă opțiuni de conectare la un computer atât prin interfața RS232, cât și prin interfața USB. În acest moment, cele mai populare sunt controlerele pentru ecranele tactile SAW care suportă atât unul cât și celălalt tip de conexiune - combo (date de la Elo Touch Systems).
Principalul dezavantaj al ecranului bazat pe SAW este funcționarea defectuoasă în prezența vibrațiilor sau atunci când este expus la zgomot acustic, precum și atunci când ecranul este murdar. Orice obiect străin plasat pe ecran (de exemplu, gumă de mestecat) blochează complet funcționarea acestuia. În plus, această tehnologie necesită atingerea cu un obiect care absoarbe neapărat undele acustice - adică, de exemplu, un card bancar din plastic nu este aplicabil în acest caz.
Precizia acestor ecrane este mai mare decât ecranele matrice, dar mai mică decât ecranele capacitive tradiționale. În general, ele nu sunt folosite pentru desen și tastare.
Ecrane tactile cu infraroșu
Principiul de funcționare al panoului tactil cu infraroșu este simplu - grila formată din raze infraroșii orizontale și verticale se întrerupe atunci când atingeți monitorul cu orice obiect. Controlerul determină unde a fost întrerupt fasciculul.
Ecranele tactile cu infraroșu se tem de contaminare și, prin urmare, sunt folosite acolo unde calitatea imaginii este importantă, cum ar fi cărțile electronice. Datorită simplității și mentenanței sale, schema este populară în rândul armatei. Tastaturile interfon sunt adesea realizate pe acest principiu. Acest tip de ecran este folosit în telefoanele Neonode abundente.
Ecrane tactile optice
Panoul de sticlă este echipat cu iluminare cu infraroșu. La granița „sticlă-aer” se obține o reflexie internă completă, la limita „sticlă-obiect străin” se împrăștie lumina. Rămâne să captați modelul de împrăștiere, pentru aceasta există două tehnologii:
În ecranele de proiecție, o cameră este plasată lângă proiector.
Acesta este modul în care funcționează Microsoft PixelSense, de exemplu.
Sau un al patrulea subpixel suplimentar al ecranului LCD este sensibil la lumină.
Ele vă permit să distingeți între apăsarea cu mâna și apăsarea oricăror obiecte, există un multitouch. Sunt posibile suprafețe mari de atingere, până la tablă.
Ecrane tactile cu tensiometru
Reacționează la deformarea ecranului. Precizia ecranelor de extensometru este scăzută, dar rezistă perfect la vandalism. Principalele aplicații sunt bancomatele, automatele de bilete și alte dispozitive de exterior.
Ecrane tactile DST
Ecranul tactil DST (Dispersive Signal Technology) detectează efectul piezoelectric din sticlă. Este posibil să apăsați ecranul cu mâna sau orice obiect.
O caracteristică distinctivă este viteza mare de reacție și capacitatea de a lucra în condiții de poluare puternică a ecranului. Cu toate acestea, degetul trebuie să se miște, degetul staționar nu este observat de sistem.
20.07.2016 14.10.2016 de De cemuchka
Istoricul creării ecranului tactil.
Astăzi, un ecran tactil, sau mai degrabă un ecran cu capacitatea de a introduce informații prin atingere, nu va surprinde pe nimeni. Aproape toate smartphone-urile moderne, tabletele PC, unele cărți electronice și alte gadget-uri moderne sunt echipate cu dispozitive similare. Care este istoria acestui minunat dispozitiv de intrare?
Se crede că părintele primului dispozitiv cu senzor din lume este un profesor american de la Universitatea din Kentucky, Samuel Hirst. În 1970, s-a confruntat cu problema citirii informațiilor dintr-un număr mare de casete de înregistrare. Ideea sa de a automatiza acest proces a fost impulsul pentru crearea primei companii cu ecran tactil din lume - Elotouch. Prima dezvoltare a lui Hirst și asociații săi a fost numită Elograph. A fost lansat în 1971 și a folosit o metodă rezistivă cu patru fire pentru a determina coordonatele punctului de atingere.
Primul dispozitiv computerizat cu ecran tactil a fost sistemul PLATO IV, care a luat naștere în 1972 datorită cercetărilor efectuate în cadrul formării informatice în Statele Unite. Avea un panou tactil, format din 256 de blocuri (16x16) și care lucra cu o grilă de raze infraroșii.
În 1974, Samuel Hirst s-a făcut din nou simțit. Compania pe care a format-o, Elographics, a lansat un panou tactil transparent, iar trei ani mai târziu, în 1977, au dezvoltat un panou rezistiv cu cinci fire. Câțiva ani mai târziu, compania a fuzionat cu cel mai mare producător de electronice Siemens și în 1982 au lansat în comun primul televizor din lume echipat cu ecran tactil.
În 1983, producătorul de echipamente informatice Hewlett-Packard a lansat computerul HP-150, echipat cu un afișaj cu ecran tactil care funcționează pe principiul rețelei în infraroșu.
Primul telefon mobil cu un dispozitiv de intrare sensibil la atingere a fost Alcatel One Touch COM, lansat în 1998. Ea a devenit prototipul smartphone-urilor moderne, deși avea capacități foarte modeste conform standardelor actuale - un mic afișaj monocrom. O altă încercare de a avea un smartphone cu ecran tactil este Ericsson R380. Avea și un afișaj monocrom și era foarte limitat în capacități.
Ecranul tactil a apărut în forma sa modernă în 2002 în modelul Qtek 1010/02 XDA, lansat de HTC. Era un afișaj color, cu o rezoluție destul de bună, care acceptă 4096 de culori. A folosit tehnologia rezistivă de coordonare la atingere. Apple a adus ecranele tactile la un nivel superior. Datorită iPhone-ului ei, dispozitivele cu ecrane tactile au câștigat o popularitate incredibilă, iar dezvoltarea lor Multitouch (detecție la atingere cu două degete) a simplificat foarte mult introducerea informațiilor.
Cu toate acestea, apariția ecranelor tactile nu a fost doar o inovație convenabilă, ci a implicat și unele inconveniente. Dispozitivele electronice echipate cu un senzor sunt mai sensibile la manipularea brutală și, prin urmare, se defectează mai des. Chiar și ecranele din Iphone se sparg. Din fericire, chiar și un specialist necalificat le poate înlocui.
Cum funcționează ecranul tactil.
O astfel de curiozitate precum un ecran tactil - un afișaj cu capacitatea de a introduce informații prin simpla apăsare pe suprafața sa folosind un stilou special sau doar un deget - a încetat de mult să surprindă utilizatorii de gadgeturi electronice moderne. Să încercăm să ne dăm seama cum funcționează.
De fapt, există destul de multe tipuri de ecrane tactile. Ele diferă unele de altele prin principiile care stau la baza muncii lor. Astăzi, piața electronicelor moderne de înaltă tehnologie folosește în principal senzori rezistivi și capacitivi. Există însă și matrice, capacitive de proiecție, folosind unde acustice de suprafață, infraroșii și optice. Particularitatea primelor două, cele mai comune, este că senzorul în sine este separat de afișaj, așa că, dacă se defectează, chiar și un electrician începător îl poate înlocui cu ușurință. Tot ce trebuie să faci este să cumperi un ecran tactil pentru un telefon mobil sau orice alt dispozitiv electronic.
Ecran tactil rezistiv constă dintr-o membrană de plastic flexibilă, pe care de fapt o apăsăm cu degetul, și un panou de sticlă. Suprafețele interioare ale celor două panouri sunt acoperite cu un material rezistiv care este în esență un conductor. Un microizolator este situat uniform între membrană și sticlă. Când apăsăm pe una dintre zonele senzorului, straturile conductoare ale membranei și panoului de sticlă sunt închise în acest punct și are loc contactul electric. Circuitul de control al senzorului electronic convertește semnalul de la apăsare în coordonate specifice pe zona de afișare și le transmite circuitului de control al dispozitivului electronic însuși. Determinarea coordonatelor, sau mai bine zis algoritmul acestuia, este foarte complexă și se bazează pe calculul secvenţial mai întâi a coordonatelor verticale și apoi orizontale ale contactului.
Ecranele tactile rezistive sunt destul de fiabile, deoarece funcționează normal chiar și atunci când panoul superior activ este murdar. În plus, datorită simplității lor, sunt mai ieftin de fabricat. Cu toate acestea, au și dezavantaje. Una dintre principalele este transmisia scăzută a luminii a senzorului. Adică, deoarece senzorul este lipit de afișaj, imaginea nu este la fel de luminoasă și contrastantă.
Ecran tactil capacitiv. Funcționarea sa se bazează pe faptul că orice obiect care are o capacitate electrică, în acest caz degetul utilizatorului, conduce un curent electric alternativ. Senzorul în sine este un panou de sticlă acoperit cu o substanță rezistivă transparentă care formează un strat conductor. Un curent alternativ este aplicat acestui strat folosind electrozi. De îndată ce un deget sau un stilou atinge una dintre zonele senzorului, curentul se va scurge în acel punct. Puterea sa depinde de cât de aproape este contactul de marginea senzorului. Un controler special măsoară curentul de scurgere și calculează coordonatele contactului din valoarea acestuia.
Un senzor capacitiv, ca unul rezistiv, nu se teme de contaminare, în plus, nu se teme de lichid. Totuși, față de precedentul, are o transparență mai mare, ceea ce face ca imaginea de pe display să fie mai clară și mai vie. Dezavantajul unui senzor capacitiv provine din caracteristicile sale de design. Faptul este că partea activă a senzorului, de fapt, este situată pe suprafața însăși, prin urmare este supusă uzurii și deteriorării.
Acum să vorbim despre principiile de funcționare a senzorilor care sunt mai puțin populare astăzi.
Senzori matrici funcționează pe principiul rezistivului, dar diferă de primul în cel mai simplificat design. Benzi conductoare verticale sunt aplicate pe membrană, dungi orizontale sunt aplicate pe sticlă. Sau vice versa. Când se aplică presiune pe o anumită zonă, două benzi conductoare sunt închise și este destul de ușor pentru controler să calculeze coordonatele contactului.
Dezavantajul acestei tehnologii este vizibil cu ochiul liber - acuratețe foarte scăzută și, prin urmare, imposibilitatea asigurării unei rezoluții ridicate a senzorului. Din această cauză, este posibil ca unele elemente ale imaginii să nu coincidă cu locația benzilor conductoare și, prin urmare, făcând clic pe această zonă poate fie să provoace o execuție incorectă a funcției dorite, fie să nu funcționeze deloc. Singurul avantaj al acestui tip de senzori este costul redus al acestora, care, de fapt, vine din simplitate. În plus, senzorii cu matrice nu sunt capricioase de utilizat.
Ecrane tactile capacitive proiectate sunt, parcă, un fel de capacitive, dar funcționează puțin diferit. Pe partea interioară a ecranului este aplicată o rețea de electrozi. Când un deget atinge între electrodul corespunzător și corpul uman, apare un sistem electric - echivalentul unui condensator. Controlerul senzorului emite un impuls de microcurent și măsoară capacitatea condensatorului format. Ca urmare a faptului că în momentul atingerii sunt implicați simultan mai mulți electrozi, este suficient ca controlerul să calculeze locul exact al atingerii (în funcție de cea mai mare capacitate).
Principalele avantaje ale senzorilor capacitivi proiectați sunt transparența ridicată a întregului afișaj (până la 90%), o gamă extrem de largă de temperaturi de funcționare și durabilitatea. Cu acest tip de senzor, sticla de susținere poate avea o grosime de până la 18 mm, ceea ce face posibilă realizarea de afișaje rezistente la șocuri. În plus, senzorul este rezistent la contaminarea neconductivă.
Senzori de unde acustice de suprafață - undele care se propagă pe suprafața unui solid. Senzorul este un panou de sticlă cu traductoare piezoelectrice la colțuri. Esența muncii unui astfel de senzor este următoarea. Senzorii piezoelectrici generează și primesc unde acustice care se propagă între senzori pe suprafața afișajului. Dacă nu există atingere, semnalul electric este convertit în unde și apoi înapoi într-un semnal electric. Dacă apare o atingere, o parte din energia undei acustice va fi absorbită de deget și, prin urmare, nu va ajunge la senzor. Controlerul va analiza semnalul primit și va folosi algoritmul pentru a calcula punctul de atingere.
Avantajele unor astfel de senzori sunt că, folosind un algoritm special, puteți determina nu numai coordonatele atingerii, ci și forța de apăsare - o componentă suplimentară de informații. În plus, dispozitivul de afișare final (afișaj) are o transparență foarte mare, deoarece nu există electrozi conductivi translucizi pe calea luminii. Cu toate acestea, senzorii au și o serie de dezavantaje. În primul rând, aceasta este o structură foarte complexă, iar în al doilea rând, precizia determinării coordonatelor este foarte mult împiedicată de vibrații.
Ecrane tactile cu infraroșu. Principiul funcționării lor se bazează pe utilizarea unei rețele de raze infraroșii (emițători și receptori de lumină). Cam la fel ca în seifurile băncilor din lungmetrajele despre spioni și tâlhari. Când atingeți într-un anumit punct al senzorului, o parte din raze este întreruptă, iar controlerul determină coordonatele contactului folosind date de la receptoarele optice.
Principalul dezavantaj al unor astfel de senzori este o atitudine foarte critică față de curățarea suprafeței. Orice contaminare poate duce la inoperabilitatea sa completă. Deși, datorită simplității designului, acest tip de senzor este folosit în scopuri militare, și chiar și în unele telefoane mobile.
Ecranele tactile optice sunt o continuare logică a celor anterioare. Lumina infraroșie este folosită ca lumină de informare. Dacă nu există obiecte străine pe suprafață, lumina este reflectată și intră în fotodetector. Dacă există o atingere, unele dintre raze sunt absorbite, iar controlerul determină coordonatele contactului.
Dezavantajul acestei tehnologii este complexitatea designului, având în vedere necesitatea de a utiliza un strat suplimentar sensibil la lumină al afișajului. Avantajele includ capacitatea de a determina destul de precis materialul cu care a fost realizată atingerea.
Extensometrele și ecranele tactile DST funcționează pe principiul deformării suprafeței. Precizia lor este destul de scăzută, dar rezistă perfect la stres mecanic, prin urmare sunt utilizate în bancomate, automate de bilete și alte dispozitive electronice publice.
Ecranele de inducție se bazează pe principiul generării unui câmp electromagnetic sub partea superioară a senzorului. Când atingeți cu un stilou special, caracteristica câmpului se schimbă, iar controlerul, la rândul său, calculează coordonatele exacte ale contactului. Sunt utilizate în tabletele artistice de cea mai înaltă clasă, deoarece oferă o precizie mai mare în determinarea coordonatelor.
Nu se întâmplă adesea să ne gândim la modul în care funcționează afișajul dispozitivului din mâinile noastre. Dar, uneori, există momente în care un telefon sau o tabletă achiziționate recent refuză să răspundă la un stilou digital familiar de pe un dispozitiv vechi. În acest caz, devine evident că ecranul noutății este asamblat folosind o altă tehnologie. Aici se reamintește deja că există ecrane rezistive și capacitive, dintre care ultimele le înlocuiesc treptat pe primele.
Este demn de remarcat faptul că puțini oameni sunt conștienți de diferența dintre afișajele capacitive de suprafață și proiectate. Dar ecranele aproape tuturor tabletelor moderne, smartphone-urilor cu Android sau iOS de la Apple sunt precis proiectate-capacitive, datorită cărora este posibilă o funcție deja necesară precum multitouch.
Ecrane capacitive de suprafață
Toate ecranele capacitive în timpul funcționării folosesc faptul că toate obiectele cu capacitate electrică, inclusiv corpul uman, conduc bine curentul alternativ.
Primele copii ale ecranelor tactile capacitive funcționau pe curent continuu, ceea ce a simplificat dispozitivul electronic, în special un convertor analog-digital, dar murdăria de pe ecran sau de pe mâini ducea adesea la defecțiuni. Pentru curent continuu, chiar și o capacitate neglijabilă este un obstacol de netrecut.
Ecranele capacitive, ca și ecranele rezistive, sunt asamblate în cel mai simplu caz din LCD sau AMOLED un ecran care oferă o imagine în partea de jos și un panou tactil activ în partea de sus .
Partea activă a ecranelor capacitive de suprafață este o bucată de sticlă acoperită pe o parte cu un material transparent, de înaltă rezistență. Oxidul de indiu sau oxidul de staniu este utilizat ca această substanță conducătoare de electricitate.
În colțurile ecranului sunt patru electrozi, prin care este furnizată o mică tensiune alternativă, aceeași din toate părțile. Atunci când suprafața ecranului este atinsă cu un obiect conductor de electricitate sau direct cu un deget, are loc o scurgere de curent prin corpul uman. Fluxul de curenți neglijabili este înregistrat simultan în toate cele patru colțuri de senzori, iar microprocesorul determină coordonatele punctului de contact prin diferența dintre valorile curenților.
Scutul capacitiv de suprafață este încă fragil, deoarece stratul său conductor este aplicat pe suprafața exterioară și nu este protejat de nimic. Dar nu la fel de delicat ca rezistiv, deoarece nu există nicio membrană moale subțire pe suprafața sa. Absența unei membrane îmbunătățește transparența afișajului și permite utilizarea unei iluminări de fundal mai puțin luminoase și eficiente din punct de vedere energetic.
Ecrane capacitive proiectate
Acest tip de ecran tactil este capabil să determine simultan coordonatele a două sau mai multe puncte de atingere, adică acceptă funcția multi-touch. Acest tip de afișaje este instalat pe toate dispozitivele mobile moderne.
Ele funcționează pe un principiu similar ecranelor capacitive de suprafață, diferența este că stratul conductor activ este aplicat în interior, și nu pe suprafața exterioară. Acest lucru face ca panoul activ să fie mult mai sigur. Poate fi acoperit cu sticlă de până la 18 mm grosime, făcând astfel ecranul tactil extrem de rezistent la vandalism.
Când atingeți ecranul tactil, se formează o mică capacitate între degetul persoanei și unul dintre electrozii din spatele sticlei. Microcontrolerul sondează cu un curent pulsat în care loc pe grila de electrozi tensiunea a crescut datorită unei capacități formate brusc. Ecranul nu reacționează la picurarea picăturilor de apă, deoarece o astfel de interferență conductivă este ușor de suprimat prin metoda software.
Un dezavantaj comun pentru toate ecranele capacitive este incapacitatea de a lucra cu ele cu orice obiect izolator. Puteți folosi doar un stylus special sau un deget gol. Nu vor reacționa la un stilou confortabil din plastic sau la o mână într-o mănușă caldă.
Gravarea PCB-urilor Fier de lipit miniatural de joasă tensiune de casă O modalitate inteligentă de a dezlipi plăcile
Astăzi nu mai este posibil să surprinzi pe nimeni cu un telefon cu ecran tactil. Controlul manual a devenit la modă, dar puțini oameni se gândesc la ce se întâmplă când atingeți afișajul. Voi explica cum funcționează cele mai comune tipuri de ecrane tactile. Comoditatea și productivitatea lucrului cu tehnologia digitală depind în primul rând de dispozitivele de introducere a informațiilor utilizate, cu ajutorul cărora o persoană controlează echipamentul și descarcă date. Cel mai răspândit și versatil instrument este tastatura, care este acum omniprezentă. Cu toate acestea, nu este întotdeauna convenabil să îl utilizați. De exemplu, dimensiunile telefoanelor mobile nu permit instalarea de chei mari, drept urmare viteza de introducere a informațiilor scade. Această problemă a fost rezolvată prin utilizarea ecranelor tactile. În doar câțiva ani, au revoluționat piața și au început să prindă rădăcini în orice, de la telefoane mobile și cărți electronice până la monitoare și imprimante.
Începutul boom-ului senzorial
Cumpărând noi smartphone, pe corpul căruia nu există un singur buton sau joystick, cu greu te gândești cum îl vei acționa. Din punctul de vedere al utilizatorului, acest lucru nu este dificil: atingeți doar pictograma de pe ecran cu degetul, ceea ce va duce la efectuarea unei acțiuni - deschiderea ferestrei pentru introducerea unui număr de telefon, mesaj sau agenda de adrese. Între timp, acum 20 de ani, astfel de oportunități nu puteau fi decât visate.
Ecranul tactil a fost inventat în Statele Unite în a doua jumătate a anilor 60 a secolului trecut, dar până la începutul anilor 90 a fost folosit în principal în echipamente medicale și industriale pentru a înlocui dispozitivele tradiționale de intrare, a căror utilizare este plină de dificultăți în temeiul anumite conditii de functionare. Odată cu scăderea dimensiunii computerelor și apariția PDA-urilor, a apărut problema îmbunătățirii sistemelor de control ale acestora. În 1998, a apărut primul handheld cu ecran tactil și sistem de introducere și recunoaștere a scrisului de mână. Mesaje Apple Newton, și în curând comunicatori cu ecrane tactile.
În 2006, aproape toți marii producători au început să lanseze smartphone-uri cu ecrane tactile, iar după apariție Apple iPhoneîn 2007, a început un adevărat boom tactil - afișaje de acest tip au apărut în imprimante, cărți electronice, diverse tipuri de computere etc. Ce se întâmplă atunci când atingeți ecranul tactil și cum „știe” dispozitivul exact unde ați dat clic?
Cum funcționează un ecran tactil rezistiv
De-a lungul istoriei de 40 de ani a dezvoltării ecranelor tactile, au fost dezvoltate mai multe tipuri de aceste dispozitive de intrare, bazate pe diferite principii fizice care sunt folosite pentru a determina locația unei atingeri. În prezent, cele mai răspândite sunt două tipuri de afișaje - rezistive și capacitive. În plus, există ecrane care pot înregistra mai multe clicuri în același timp ( Atingere multiplă) sau doar unul.
Ecranele realizate folosind tehnologia rezistivă constau din două părți principale - un strat superior flexibil și un strat inferior rigid. Ca primul, pot fi folosite diverse folii de plastic sau poliester, iar al doilea este din sticlă. Pe părțile interioare ale ambelor suprafețe sunt depuse straturi de membrană flexibilă și un material rezistiv (care are rezistență electrică) care conduc curentul electric. Spațiul dintre ele este umplut cu un dielectric.
La marginile fiecărui strat, există plăci subțiri de metal - electrozi. În stratul din spate cu material rezistiv, acestea sunt situate vertical, iar în stratul frontal - orizontal. În primul caz, li se aplică o tensiune constantă și un curent electric trece de la un electrod la altul. Aceasta are ca rezultat o cădere de tensiune proporțională cu lungimea secțiunii ecranului.
Când atingeți ecranul tactil, stratul frontal se îndoaie și interacționează cu stratul din spate, ceea ce permite controlerului să determine tensiunea de pe acesta și să-l folosească pentru a calcula coordonatele puncte de atingere orizontal (axa X). Pentru a reduce influența rezistenței stratului rezistiv frontal, electrozii aflați în acesta sunt legați la pământ. Apoi se face operația inversă: se aplică tensiune electrozilor stratului frontal, iar cei aflați în stratul din spate sunt împămânțiți - așa este posibil să se calculeze coordonatele punctului de contact de-a lungul verticalei (axa Y). ). Așa funcționează un ecran tactil rezistiv cu patru fire (numit după numărul de electrozi).
Pe lângă cele cu patru fire, există și ecrane tactile cu cinci și opt fire. Acestea din urmă au un principiu de funcționare similar, dar unul superior precizia de pozitionare.
Principiul de funcționare și proiectare a ecranelor tactile rezistive cu cinci fire este oarecum diferit de cel descris mai sus. Stratul de acoperire rezistiv frontal din ele este înlocuit cu un strat conductiv și este utilizat exclusiv pentru citirea valorii tensiunii pe stratul rezistiv posterior. Are patru electrozi la colțurile ecranului, al cincilea electrod este ieșirea stratului conductor frontal. Inițial, toți cei patru electrozi ai stratului din spate sunt alimentați, dar pe stratul frontal este zero. De îndată ce un astfel de ecran tactil este atins, straturile superioare și inferioare sunt conectate la un anumit punct, iar controlerul detectează schimbarea tensiunii pe stratul frontal. Așa determină că ecranul a fost atins. În continuare, cei doi electrozi din stratul din spate sunt legați la pământ, se calculează coordonatele X a punctului de atingere, apoi ceilalți doi electrozi sunt împămânțiți și se calculează coordonata Y a punctului de atingere.
Cum funcționează ecranul tactil capacitiv
Principiul de funcționare al ecranelor tactile capacitive se bazează pe capacitatea corpului uman de a conduce curentul electric, ceea ce indică prezența capacității electrice. În cel mai simplu caz, un astfel de ecran constă dintr-un substrat puternic de sticlă pe care este aplicat un strat de material rezistiv. Patru electrozi sunt plasați în colțurile sale. De sus, materialul rezistiv este acoperit cu un film conductor.
La toți cei patru electrozi se aplică o tensiune alternativă mică. În momentul în care o persoană atinge ecranul, o sarcină electrică curge peste piele către corp și este generat un curent electric. Valoarea sa este proporțională cu distanța de la electrod (colțul panoului) la punctul de contact. Controlerul măsoară curentul la toți cei patru electrozi și, pe baza acestor valori, calculează coordonatele punctului de contact.
Precizia de poziționare a ecranelor capacitive este aproape aceeași cu cea a ecranelor rezistive. În același timp, acestea transmit mai multă lumină (până la 90%) emisă de dispozitivul de afișare. Iar absența elementelor supuse deformării le face mai fiabile: ecranul capacitiv poate rezista la peste 200 de milioane de clicuri la un moment dat și poate funcționa la temperaturi scăzute (până la -15 ° C). Cu toate acestea, învelișul frontal conductor utilizat pentru poziționare este sensibil la umiditate, deteriorări mecanice și murdărie conductivă. Capacitiv ecrane sunt declanșate numai atunci când sunt atinse cu un obiect conducător (mâna fără mănuși sau un stilou special). Ecranele de acest tip, realizate conform tehnologiei clasice, nu sunt, de asemenea, capabile să urmărească mai multe clicuri în același timp.
Această capacitate este oferită de ecranul tactil capacitiv proiectat, care este utilizat în iPhone-uri și dispozitive similare. Are o structură mai complexă decât ecranele capacitive convenționale. Pe un substrat de sticlă se aplică două straturi de electrozi, separate printr-un dielectric și formând o rețea (electrozii sunt amplasați vertical în stratul inferior, iar orizontal în stratul superior). Grila de electrozi împreună cu corpul uman formează un condensator. În punctul de atingere cu un deget, are loc o modificare a capacității sale, controlerul prinde această schimbare, determină la ce intersecție a electrozilor a avut loc și calculează coordonatele punctului de atingere din aceste date.
Astfel de ecrane au și un înalt transparenţăși sunt capabile să funcționeze la temperaturi și mai scăzute (până la -40 ° C). Poluarea conductoare de electricitate îi afectează într-o măsură mai mică, ei reacționează la o mână înmănușată. Sensibilitatea ridicată permite utilizarea unui strat gros de sticlă (până la 18 mm) pentru a proteja astfel de ecrane.
Cum funcționează ecranul tactil rezistiv cu 4 fire
- Stratul rezistiv superior se îndoaie și îl atinge pe cel inferior.
- Controlerul detectează tensiunea la punctul de atingere de pe stratul inferior și calculează coordonata X a punctului de atingere.
- Controlerul detectează tensiunea la punctul de atingere de pe stratul superior și determină coordonata Y a punctului de atingere.
Cum funcționează ecranul tactil rezistiv cu 5 fire
- Atingeți ecranul cu orice obiect dur.
- Stratul conductor superior se îndoaie și atinge partea de jos, indicând atingerea ecranului.
- Doi dintre cei patru electrozi ai stratului inferior sunt legați la pământ, controlerul detectează tensiunea în punctul de contact și calculează coordonatele punctului de-a lungul axei X.
- Ceilalți doi electrozi sunt legați la pământ, controlerul detectează tensiunea la punctul de atingere și calculează coordonata y a punctului.
Avantaje
- Cost scăzut
- Rezistență ridicată la murdărie
- Poate fi atins cu orice obiect dur
Defecte
- Durabilitate scăzută (1 milion de clicuri la un moment dat pentru 4 fire, 35 milioane de clicuri pentru 5 fire) și rezistență la vandal
- Transmisie scăzută a luminii (nu mai mult de 85%)
- Nu acceptă Multitouch
Exemple de dispozitive
- Telefoane (de exemplu, Nokia 5800, НТС Touch Diamond), PDA-uri, computere (de exemplu, MSI Wind Top АЕ1900), echipamente industriale și medicale.
Principiul de funcționare
- Ecranul este atins cu un obiect conductiv (deget, stilou special).
- Curentul curge de la ecran la obiect.
- Controlerul măsoară curentul în colțurile ecranului și determină coordonatele punctului de atingere.
Avantaje
- Durabilitate ridicată (până la 200 de milioane de clicuri), capacitatea de a lucra la temperaturi scăzute (până la -15 ° C)
Defecte
- Susceptibil la umiditate, contaminanți conductivi
- Nu acceptă Multitouch
Exemple de dispozitive
- Telefoane, touchpad-uri (de exemplu, în playerul VZO iRiver), PDA-uri, bancomate, chioșcuri.
Principiul de funcționare
- Ecranul este atins sau apropiat de un obiect conducător, care formează cu el un condensator.
- La punctul de contact, capacitatea electrică se modifică.
- Controlerul înregistrează modificarea și determină la ce intersecție a electrozilor a avut loc. Pe baza acestor date, sunt calculate coordonatele punctului de atingere.
Avantaje
- Durabilitate ridicată (până la 200 de milioane de clicuri), capacitatea de a lucra la temperaturi scăzute (până la -40 ° C)
- Rezistență ridicată la vandal (ecranul poate fi acoperit cu un strat de sticlă de până la 18 mm grosime)
- Transmisie ridicată a luminii (peste 90%)
- Suport Multitouch
Defecte
- Reacționează la atingerea doar a unui obiect conducător (deget, stilou special)
Exemple de dispozitive
- Telefoane (de exemplu, iPhone), touchpad-uri, ecrane de laptop și computer (de exemplu, HP TouchSmart tx2), chioșcuri electronice, bancomate, terminale de plată.
Windows 7
Acum vă puteți controla computerul folosind gesturile „Defilare”, „Înainte/Înapoi”, „Rotire” și „Mărire”. Sistemul de operare Windows 7 este mult mai bine adaptat pentru a funcționa cu ecrane tactile decât toate versiunile anterioare. 06 acest lucru este evidențiat de interfața modificată și bara de activități, în care au apărut pictograme pătrate în locul butoanelor dreptunghiulare simbolizând programele care rulează - este mult mai convenabil să le apăsați cu degetul. În plus, există o nouă caracteristică - Jump Lists, care vă permit să găsiți rapid fișierele deschise recent sau articolele lansate frecvent. Pentru a activa această funcție, trebuie doar să trageți pictograma programului pe Desktop.
Pentru prima dată, sistemului de operare Windows a fost adăugată o opțiune de recunoaștere a gesturilor tactile, de care este legată execuția anumitor funcții. Deci, în Windows 7, a apărut derularea la atingere și, ca, de exemplu, în Apple iPhone, capacitatea de a mări imagini sau documente prin mișcarea a două degete în direcții diferite. Nu fără mișcare, care este responsabilă pentru rotirea imaginii. Operațiuni precum copierea, ștergerea și lipirea pot fi, de asemenea, atribuite gesturi separate. Butoanele de pe tastatură de pe ecran sunt iluminate din spate atunci când sunt atinse, fiind ușor de utilizat pe ecranul tactil. Iar capacitatea de a recunoaște textul scris de mână vă permite să introduceți rapid mesaje mici.
Există o dezbatere constantă despre care telefon are cel mai bun ecran. Mai ales între proprietarii de tehnologie Apple și cei care preferă dispozitivele Android.
Această infografică simplă prezintă frumos beneficiile unui anumit tip de ecran tactil. Sper că atunci când cumpărați un alt smartphone, vă va ajuta să faceți alegerea corectă și să nu plătiți în exces o sumă ordonată.
Deci, există trei tipuri de ecrane tactile: rezistive, capacitive și cu infraroșu
Rezistiv
Telefoane cu ecran rezistiv: Samsung Messager Touch, Samsung Instinct, HTC Touch Diamond, LG Dare
Cum funcționează? Puncte mici separă mai multe straturi de material care transportă curent. Când stratul flexibil superior apasă pe stratul inferior, curentul electric se schimbă și se calculează locul impactului, adică atingerea.
Cât costă să faci? Costurile de producție ale ecranelor tactile rezistive nu sunt foarte mari - $ .
Material ecran. Un strat de material flexibil (de obicei folie de poliester) este plasat deasupra sticlei.
Instrumente de impact. Degete, degete înmănuși sau stilou.
Vizibilitatea în aer liber. Vizibilitate slabă pe vreme însorită.
Posibilitate de multi-gesturi. Nu.
Durabilitate. Pentru costul său, ecranul durează suficient. Se zgârie ușor și este susceptibil la alte daune minore. Se uzează destul de repede și trebuie înlocuit.
Capacitiv
Telefoane cu ecran tactil capacitiv: Huawei Ascend, Sanyo Zio, iPhone, HTC Hero, DROID Eris, Palm Pre, Blackberry Storm.
Cum funcționează? Curentul este transmis din colțurile ecranului. Când degetul atinge ecranul, acesta schimbă direcția curentului și astfel se calculează locul atingerii.
Cât costă să faci? Suficient de scump - $$ .
Material ecran. Sticlă.
Instrumente de impact. Doar degetele fără mănuși.
Vizibilitatea în aer liber. Vizibilitatea este bună într-o zi însorită.
Posibilitate de multi-gesturi. Există.
Durabilitate.
Infraroşu
Telefoane cu ecran tactil cu infraroșu: Samsung U600 (caldă), Neonode N2 (optic).
Cum funcționează? Pentru ca ecranul sensibil la căldură să reacționeze, trebuie să îl atingeți cu un obiect cald. Ecranul optic folosește o grilă de senzori invizibili direct deasupra ecranului. Punctul de tangență este calculat pe baza punctului în care axa x-y a fost încălcată.
Cât costă să faci? Foarte scump - $$$ .
Material ecran. Sticlă.
Instrumente de impact. Optică - degete, mănuși și stilou. Sensibil la căldură - Degete calde fără mănuși.
Vizibilitatea în aer liber. Vizibilitatea pe vreme însorită este bună, dar lumina puternică a soarelui afectează productivitatea și precizia.
Posibilitate de multi-gesturi. Da.
Durabilitate. Servește suficient de mult. Sticla se sparge numai din cauza unor daune grave.
