Принцип работы сенсорного экрана

Эта технология огромную популярность обрела среди мобильных устройств. Резистивный сенсорный экран представляет собой LSD дисплей с двумя прозрачными пластинами, которые наложены на него. Разделены эти пластины диэлектрическим слоем. Нижняя пластина достаточно жестко прикреплена на самом экране, а вот верхняя — более гибка, что позволяет без проблем нажимать на нее. На две поверхности, которые обращены друг к другу, нанесены проводники, что и обеспечивает возможность формирования эл. сигнала при нажатии.

Техника не стоит на месте и одним из доказательств этого являются экраны компьютеров, телефонов и прочих предметов. Если раньше устройства позволяли лишь выводить изображение на экран, то на сегодняшний день посредствам сенсоров можно взаимодействовать непосредственно с самим устройством.

Некоторое время назад сенсорными экранами были оснащены некоторые виды карманных компьютеров, но в настоящий момент данной функцией обладают всевозможные телефоны, фотокамеры, видеокамеры и другие устройства.

Но за всей этой простотой скрывается огромная работа и сложный процесс. Сами сенсорные экраны подразделяются на четыре вида, о которых и хотелось бы вам немного рассказать.

Ёмкостные панели, уже с 2009 года начали активно вытеснять резистивные, благодаря лучшим потребительским характеристикам. Лучшая реакция на пальцы, прочность, долговечность, надёжность, нет нужды в использовании защитных плёнок как на резистивных экранах.

Ёмкостный сенсорный экран — технология, принцип работы. Преимущества и недостатки.

Принцип работы ёмкостного сенсорного экрана.

На стеклянную или пластиковую панель наносится резистивный материал, нанесённый сеткой, специальным образом — посегментно (обычно оксид олова).

По углам экрана расположены электроды, которые подают постоянный, слабый ток на панель. Так же, по краям находятся датчики, которые регистрируют утечки токов, если к экрану прикасается что-то с большей ёмкостью, чем сама сенсорная панель. Чем ближе к месту утечки датчик, тем больше ток утечки.

Таким образом, датчики с помощью нехитрых расчётов контролёра, могут легко определить точку касания относительно друг друга.

Ёмкостные сенсорные экраны, предназначены для работы с пальцем человека и реагируют только на предметы имеющие высокий ёмкостный потенциал. Со стилусами работа возможна, но со специальными, предназначенными именно для ёмкостных экранов. Из минусов таких стилусов, можно отметить — высокую цену и относительно крупные габариты.

Наибольшую популярность, получили сенсорные панели с использованием закалённого стекла Gorilla Glass (компания Corning ® ) . Данное стекло, царапается только абразивными материалами и невосприимчиво к царапинам от металлов, пластмасс & etc.

Ёмкостные панели, уже с 2009 года начали активно вытеснять резистивные, благодаря лучшим потребительским характеристикам. Лучшая реакция на пальцы, прочность, долговечность, надёжность, нет нужды в использовании защитных плёнок как на резистивных экранах.

Есть и пара минусов : относительно плохая работа при минусовых температурах, невозможность использовать сенсорный экран с любыми, неспециализированными указывающими предметами (карандаш, медиатор & etc) и в перчатках.

Довольно важное преимущество ёмкостных тачскринов — это способность данного типа экранов сохранять практически 90 % от изначальной яркости дисплея. Из-за этого изображения на ёмкостном экране смотрятся более чёткими, чем на тачскринах, имеющих резистивную конструкцию.

Будущее: волновые сенсорные дисплеи

На концах осей координатной сетки экрана из стекла располагается два преобразователя. Один из них является передающим, второй — принимающим. На стеклянной основе имеются и рефлекторы, «отражающие» электрический сигнал, который передаётся от одного к другому преобразователю.

Видео про принцип работы сенсорных экранов на ПАВ:

Gmail Facebook Twitter Link

Tell your friends about Wikiwand!

Gmail Facebook Twitter Link

  • Home
  • About Us
  • Press
  • Site Map
  • Terms Of Service
  • Privacy Policy
  • Введение
  • История
  • Применение
    1. Достоинства и недостатки в карманных устройствах
    2. Достоинства и недостатки в стационарных устройствах
  • Принципы работы сенсорных экранов
    1. Резистивные сенсорные экраны
    2. Матричные сенсорные экраны
    3. Поверхностно-ёмкостные сенсорные экраны
    4. Проекционно-ёмкостные сенсорные экраны
    5. Сенсорные экраны на поверхностно-акустических волнах
    6. Инфракрасные сенсорные экраны
    7. Оптические сенсорные экраны
    8. Тензометрические сенсорные экраны
    9. Сенсорные экраны DST
    10. Индукционные сенсорные экраны
    11. Сводная таблица
  • См. также
  • Примечания
  • Ссылки

Suggest as cover photo

Would you like to suggest this photo as the cover photo for this article?

Thank you for helping!

Your input will affect cover photo selection, along with input from other users.

  • низкая себестоимость;
  • устойчивость к воздействию внешней среды, за исключением отрицательных температур;
  • хорошая реакция на соприкосновение с любым неострым подходящим предметом.

Принцип работы емкостных сенсорных экранов

В первых моделях использовался постоянный ток. Это упрощало конструкцию, однако, давало сбои, если пользователь не имел контакта с поверхностью земли. По надежности указанные девайсы превышают резистивные аналоги примерно в 60 раз (рассчитаны на 200 миллионов нажатий). Уровень прозрачности – 0,9, минимальная рабочая температура – до -15 °C.

  • отсутствие реакции на руку в перчатке и большинство посторонних предметов;
  • покрытие с проводником расположено в верхнем слое, что обуславливает подверженность механическому воздействию;
  • они пригодны для эксплуатации в терминалах, находящихся в закрытых помещениях.

Проекционно-ёмкостные экраны также имеют высокую прозрачность (90%-92%) и способны работать при низких температурах (до — 40 °С). Проводящие электрический ток загрязнения влияют на них в меньшей степени, чем обычные ёмкостные, также они реагируют на руку в перчатке. Высокая чувствительность позволяет использовать для защиты таких экранов толстый слой стекла. Бывают ёмкостные сенсорные стёкла и плёнки, в зависимости от того, куда наносится сенсорный слой электродов из ITO или микропроволок.

  • О нас
  • Производители
    • 3M Touch Systems
    • Displax
    • Elo Touch Systems
    • Fujitsu
    • General Touch
    • Green Touch
    • IRTouch (Huaxin)
    • KeeTouch
    • Master Touch
    • Onetouch
    • PQ Labs
    • TouchKit
    • Visual Planet
    • ZaagTech
    • Zytronic
    • Прочие
  • Комплектующие
    • Контроллеры
    • Провода и кабели
    • Стилусы
    • Сенсорные стёкла
      • Резистивные
      • Ёмкостные
      • Инфракрасные
      • ПАВ
      • Индукционные
    • Сенсорные плёнки
  • Технический раздел
    • История
    • Сенсорные технологии
      • Резистивные
      • Ёмкостные
      • Экран на ПАВ
      • Инфракрасные
      • Индуктивные
      • Оптические
      • Ёмкостные Zytronic
      • Прочие
    • Статьи
    • Сервисный центр
      • Ремонт терминалов
      • Мобильная электроника
      • Пайка и монтаж
    • Консультация
    • Документация, чертежи
    • Драйвера
      • 3M Touch
      • Digital Vision
      • Displax
      • EloTouch
      • Fujitsu
      • GeneralTouch
      • GreenTouch
      • IRTouch (Huaxin)
      • Keetouch
      • LeadingTouch
      • MasterTouch
      • OneTouch
      • PQ Labs
      • ProTouch
      • TimeLink
      • TouchKit PCT
      • V-Touch
      • ZaagTech
      • Zytronic
    • Сенсорные новости
  • Разработки
  • Прайс-лист
  • Контакты

Связаться с нами: +7 (499) 347-19-95 [email protected]

Ваша корзина пуста.

Start by browsing through our departments. When you find something you like, simply click «Add to Cart»!

Сенсорные экраны

Мониторы

Доставка

Прочее

Ёмкостные сенсорные экраны

Ёмкостный сенсорный экран бывает двух технологий — поверхностно-ёмкостный и проекционно-ёмкостный. Поверхностно-ёмкостный сенсор представляет собой стеклянную панель, чувствительный элемент которой представляет собой стекло, на поверхность которого нанесено тонкое прозрачное проводящее покрытие. Поверх проводящего слоя наносится защитное покрытие. Между проводящим и защитным покрытиями по краям экрана расположены узкие печатные электроды, равномерно распределяющие низковольтное электрическое поле по проводящему покрытию.

Технология производства следующая: на подложку из стекла наносится два слоя электродов, разделенные диэлектриком и формирующие решетку (электроды в нижнем слое расположены вертикально, а в верхнем – горизонтально). Сетка электродов вместе с телом человека образует конденсатор. В месте касания пальцем происходит изменение его емкости, контроллер улавливает это, и вычисляет по этим данным координаты точки касания.

Проекционно-ёмкостные экраны также имеют высокую прозрачность (90%-92%) и способны работать при низких температурах (до — 40 °С). Проводящие электрический ток загрязнения влияют на них в меньшей степени, чем обычные ёмкостные, также они реагируют на руку в перчатке. Высокая чувствительность позволяет использовать для защиты таких экранов толстый слой стекла. Бывают ёмкостные сенсорные стёкла и плёнки, в зависимости от того, куда наносится сенсорный слой электродов из ITO или микропроволок.

Вы можете посмотреть наш каталог проекционно-ёмкостных сенсорных панелей для терминалов здесь, кроме них ещё есть ёмкостные сенсорные плёнки при использовании гибкой полимерной подложки вместо стекла, а также мы поставляем проекционно-ёмкостные тачскрины от первой компании, их применивших — Apple Inc. — для плееров, мобильных телефонов и планшетов.

3.Волновые (Surface acoustic wave)

Хочу все знать

Поговорим о принципах работы трех типов сенсорных экранов, которые вы можете встретить в современном устройстве.

Итак, сенсорные экраны перестали быть слишком дорогими. Кроме того, тачскрины стали намного «отзывчивее» и касания пользователя теперь распознают превосходно. Это проложило им широкую дорогу к широким массам пользователей. В настоящее время известны три основных конструкции тачскринов:

1.Резистивные или попросту «упругие» (Resistive)

3.Волновые (Surface acoustic wave)

О резистивном тачскрине. Недавнее прошлое

Резистивная система представляет собою обычное стекло, покрытое слоем проводника электричества и упругой металлической «пленкой», тоже обладающей токопроводящими свойствами. Между этими двумя слоями при помощи специальных распорок оставляют пустое пространство. А поверхность экрана покрыта материалом, защищающим его от царапин.

Во время работы пользователя с тачскрином, электрический заряд проходит через оба слоя. Каким образом все происходит? Пользователь касается экрана в определенной точке и упругий верхний слой приходит в соприкосновение с проводниковым слоем. Причем именно в этой точке. Затем компьютер определяет координаты точки, которой коснулся пользователь.

Когда координаты уже известны устройству, специальный драйвер переводит прикосновение в известные операционной системе команды. Здесь уместна аналогия с драйвером обычной компьютерной мышки. Он занимается тем же самым: объясняет операционной системе, что именно хотел ей сказать пользователь нажатием кнопки или перемещением манипулятора. С экранами этого типа чаще всего используют специальные стилусы.

Резистивные экраны можно обнаружить в сравнительно немолодых устройствах. Именно таким сенсорным дисплеем был оборудован IBM Simon, древнейший из сознанных нашей цивилизацией смартфонов.

Устройство емкостного экрана. Цифровое настоящее

В тачскринах этой конструкции стеклянная основа покрыта слоем, играющим роль вместилища-накопителя электрического заряда. Своим касанием пользователь высвобождает часть электрического заряда в определенной точке. Это уменьшение определяется микросхемами, расположенными в каждом из углов экрана. Компьютер вычисляет разницу электрических потенциалов между различными частями экрана, и информация о касании во всех подробностях немедленно передается в программу-драйвер тачскрина.

Важным преимуществом емкостных тачскринов является способность этого типа экранов сохранять почти 90 % изначальной яркости дисплея. В экранах резистивного типа сохраняется лишь порядка 75 % изначального света. По этой причине изображения на емкостном экране выглядят значительно более четким, чем на тачскринах резистивной конструкции.

Волновые сенсорные дисплеи. Яркое будущее

На концах осей X и Y координатной сетки стеклянного экрана располагается по преобразователю. Один из них передающий, а второй принимающий. На стеклянной основе располагаются и рефлекторы, «отражающие» электрический сигнал, передаваемый от одного преобразователя к другому.

Некоторые особенности различных тачскринов

Самыми дешевыми и наименее четко передающими картинку сенсорными экранами являются резистивные. Кроме того, они же самые уязвимые. Любой острый предмет может повредить нежную резистивную «пленочку». Волновые тачскрины являются самыми дорогими среди себе подобных. Резистивная конструкция скорее относится к прошлому, волновая — к будущему, а емкостная — к настоящему. Хотя грядущее никому не известно и можно лишь предполагать, что та или иная технология имеет некоторые перспективы.

А теперь, если читателям еще не наскучили технические подробности и инженерные тонкости, при наличии желания и свободного времени, они могут отправиться в гости к создателям Xbox One — игровой приставки, которой создатели Windows сумели удивить мир.

Активная часть поверхностно-емкостных дисплеев представляет собой кусочек обычного стекла, покрытый с одной стороны прозрачным и с большим сопротивлением материалом. В роли этого электропроводящего вещества используется оксид индия или оксид олова.

Несмотря на тот факт, что сенсорный дисплей создали в 70-х годах прошлого века, широкое применение он получил уже в нынешнем веке, благодоря их применению в миниатюрных цифровых гаджетах удалось исключить кнопочную клавиатура и мышь.

На сегодняшний день известны несколько технологий изготовления тачскринов. В рамках нашей статьи рассмотрим их более подробно.

В принципах работы емкостного дисплея лежит тот факт, что тело биологического объекта (человека) имеет определенную емкость. Такой тип дисплеев в своей основе обладает стеклянной панелью с нанесенным на нее специальным токопроводящим покрытием. По углам дисплея на это специализированное покрытие поступает небольшой электрический потенциал.

Активная часть поверхностно-емкостных дисплеев представляет собой кусочек обычного стекла, покрытый с одной стороны прозрачным и с большим сопротивлением материалом. В роли этого электропроводящего вещества используется оксид индия или оксид олова.

По углам экрана имеются четыре электрода, через которые поступает небольшое переменное напряжение, одинаковое со всех сторон. При касании поверхности дисплея стилусом или пальцем появляется незначительная токовая утечка через тело человека. Протекание этих микротоков регистрируется во всех четырех углах специальными датчиками, а микроконтроллер по разности измеренных токовых величин вычисляет координаты места касания.

Поверхностно-емкостной экран всё ещё хрупок, так как его проводящее покрытие нанесено на внешнюю поверхность и ничем не защищено. Но не такой нежный, как резистивный, поскольку на его поверхности нет тонкой мягкой мембраны. Отсутствие мембраны улучшает прозрачность дисплея, и позволяет применять менее яркую и энергоэкономную подсветку.

Достоинства таких емкостных сенсорных экранов в огромном ресурсе касаний (более 200 миллионов), и хорошей светопропускаемостью дисплея. Из минусов можно добавить, что такой экран не работает с стилусом или когда на руки надеты перчатки.

Этот разновидность емкостного сенсорного экрана способна одновременно вычислять координаты двух и более точек в местах касания, то есть использует функцию мультитач. Именно этот тип дисплея устанавливаются почти на все современные мобильные устройства и гаджеты.

Работают они по почти аналогичному с поверхностно-емкостными экранами принципу действия, отличие состоит в том, что активный проводящий слой у них внутри, а не на внешней части поверхности. Благодаря этому факту активная емкостная панель получается значительно более защищенной.

Такой тип дисплеев состоит из стеклянной панели с имеющейся на его противоположной стороне сетки из электродов. В момент касания пальцем к такому дисплею электрод на обратной стороне вместе с пальцем и слоем стекла-диэлектрика составляют определенную емкость, через которую идет переменный ток. Микропроцессор при очередном опросе сетки электродов фиксирует наличие в них протекающего тока и определяет емкость.

Достоинства такого сенсора высокая прозрачность дисплея, долгий срок эксплуатации, а кроме того он способен реагировать даже на палец в перчатке.

Минус, пожалуй, только один — такие дисплеи достаточно дороги в производстве, и требуют сложной электроники, что также влияет на надежность всего устройства.

Благодаря высокой антивандальной стойкости такие дисплеи получили широкое распространение в современных банкоматах и платежных автоматах.

Основой сенсорного дисплея, выполненного по резистивной технологии является жесткое стеклянное основание и достаточно гибкий внешний слой. На обои эти поверхности нанесен токопроводящий слой материала, а между ними расположен слой, изолирующий в режиме отсутствия нажатия одну поверхность от другой. При нажатии на дисплей проводящие слои замыкаются, и микроконтроллер по заложенной в нем программе определяет координаты точки прикосновения.

Этот тип дисплеев наиболее прост при изготовление, неприхотлив и достаточно прост в эксплуатации. Достаточно хорошо реагирует на все виды механических нажатий как стилусом, так и пальцем и т.п.

Так как смартфон или планшетный компьютер как правило не имеет кнопок управления, то при неисправностях сенсора все функции мобильного телефона теряются сразу. Проблемы обычно появляются после падения телефона или попадания внутрь планшета влаги, хотя иногда сенсор перестает работать сам по себе. В рамках данной статьи рассмотрим способы устранения проблем с сенсорным экраном современных гаджетов.

Дисплеи применяемые в смартфонах компании Apple используют нестандартные разрешения :

Экран (дисплей или дисплейный модуль) – один из главных элементов конструкции современного мобильного телефона (смартфона).

Характеристики экрана (дисплея) включают в себя следующие параметры:

  • Диагональ экрана .
  • Разрешение экрана — количество точек (пикселей) по вертикали и горизонтали. Разрешение экрана по горизонтали и вертикали.
  • Плотность пикселей — PPI (произносится как пи-пи-ай. сокращение для англ. pixels per inch) — единица измерения разрешающей способности экрана (дисплея) при выводе графики. Измеряется числом пикселей, приходящихся на дюйм поверхности.
  • Технология производства .
  • Тип конструкции тачскрина (сенсорного покрытия, реагирующего на касания).

Размер экрана по диагонали.

Обычно измеряется в дюймах (1 дюйм равен 2.54 см). Диагональ экрана большинства смартфонов составляет от 3,5 до 6 дюймов. Чем больше диагональ экрана, тем больше размеры смартфона и егоэнергопотребление.

Разрешение экрана – одна из самых важных характеристик телефона. Размеры выражают в виде максимального количества пикселей по горизонтали и вертикали экрана телефона, например: 1334×750, означает, что по вертикали экрана 1334 пиксела, а по горизонтали 750 пикселей.

Плотность пикселей — PPI

Плотность пикселей — PPI (произносится как пи-пи-ай. сокращение для англ. Pixels Per Inch) — единица измерения разрешающей способности экрана (дисплея) при выводе изображения. Измеряется числом пикселей, приходящихся на дюйм поверхности.

Retina (от лат. retina — сетчатка) Display — дисплей для мобильных устройств с высоким разрешением. Данные дисплеи используются в устройствах Apple, они отличаются высокой плотностью пикселей (300 ppi и выше). На этих дисплеях человеческий глаз не способен заметить, что изображение состоит из пикселей.

Сегодня наиболее распространены следующие разрешения дисплея:

Дисплеи применяемые в смартфонах компании Apple используют нестандартные разрешения :

  • 960×640 для 3.5″ — модели iPhone 4 / 4S
  • 1136×640 для 4″ — модели iPhone 5 / 5C / 5S / SE
  • 1334×750 для 4.7″ — модели iPhone 6 /6S / 7
  • 1920×1080 для 5.5″ — модели iPhone 6 Plus / 6S Plus

Технологии производства, виды дисплеев смартфонов

Сегодня можно выделить два основных направления в технологиях производства экранов:

  • LCD — Жидкокристаллические (ЖК) матрицы
  • OLED, AMOLED — На органических светодиодах

LCD матрицы делятся на несколько типов:

Теоретически такие дисплеи почти по всем параметрам превосходят LCD, но на практике – не всегда удается достичь идеальной картинки. К недостаткам стоит отнести низкую надежность.

Super AMOLED дисплей – попытка разработать экран специально для сенсорных смартфонов. В нем тачскрин представляет одно целое с отображающей поверхностью. За счет уменьшения толщины достигается большая яркость, лучшая цветопередача и углы обзора, но снижается механическая прочность изделия.

Типы сенсорных экранов

Наиболее распространенными являются два вида дисплеев:

  • Резистивные
  • Емкостные

Резистивные — состоят из двух слоев, на поверхности которых нанесены прозрачные дорожки проводников. Вычисление координаты нажатия происходит за счет изменения сопротивления тока в месте касания. Сейчас такие экраны почти не применяются, их сфера использования – ограничена бюджетными моделями. Достоинством резистивных тачскринов являются дешевизна и возможность нажатия любым предметом. Недостатки – низкая долговечность, устойчивость к царапинам, потеря яркости экрана.

Емкостные сенсоры — отличаются большей яркостью, устойчивостью к царапинам (за счет применения стекла), но более сложен в производстве и не реагирует на касания предметами. В основе работы технологии – вычисление координаты утечек тока при нажатии пальцем. Такие тачскрины состоят из одного слоя стекла, на внутреннюю поверхность которого нанесен токопроводящий слой, или стекла и сенсорной пленки.

Для предотвращения загрязнения на тачскрин смартфонов наносят олеофобное покрытие.

Принцип действия проекционно-ёмкостного сенсора

Нечасто мы задумываемся о том, как работает дисплей устройства лежащего у нас в руках. Но иногда бывают случаи, когда недавно купленный телефон или планшет отказывается реагировать на привычное цифровое перо от старого девайса. В этом случае, становится очевидным, что экран новинки собран по какой-то другой технологии. Тут уже вспоминается, что есть резистивные экраны и емкостные, последние из которых постепенно вытесняют первых.

Стоит заметить, что мало кто знает о различии между поверхностно- и проекционно-емкостными дисплеями. А ведь экраны почти всех современных планшетов, смартфонов с Android или iOS от Apple относятся именно к проекционно-емкостным, благодаря которым и возможна такая уже необходимая функция, как мультитач.

Поверхностно-емкостные экраны

Все емкостные скрины при работе используют тот факт, что все предметы, обладающие электрической емкостью, тело человека в том числе, хорошо проводят переменный ток.

Первые экземпляры емкостных тач-скринов работали на постоянном токе, что упрощало устройство электроники, аналого-цифрового преобразователя в частности, но загрязненность экрана или рук часто приводила к сбоям. Для постоянного тока даже ничтожное емкостное сопротивление является непреодолимой преградой.

Емкостные экраны так же, как и резистивные собраны в простейшем случае из LCD или AMOLED экрана, дающего изображение в самом низу и сенсорной активной панели поверху.

Активная часть поверхностно-емкостных экранов представляет собой кусок стекла, покрытый на одной стороне прозрачным, с высоким сопротивлением материалом. В качестве этого электропроводящего вещества применяется оксид индия или оксид олова.

Принцип действия поверхностно-ёмкостного сенсора

По углам экрана расположены четыре электрода, через которые подается небольшое переменное напряжение, одинаковое со всех сторон. При касании поверхности экрана электропроводящим предметом или напрямую пальцем появляется утечка тока через тело человека. Протекание ничтожно малых токов регистрируется одновременно во всех четырех углах датчиками, а микропроцессор по разности величин токов определяет координаты места касания.

Поверхностно-емкостной экран всё ещё хрупок, так как его проводящее покрытие нанесено на внешнюю поверхность и ничем не защищено. Но не такой нежный, как резистивный, поскольку на его поверхности нет тонкой мягкой мембраны. Отсутствие мембраны улучшает прозрачность дисплея, и позволяет применять менее яркую и энергоэкономную подсветку.

Проекционно-ёмкостные экраны

Этот тип сенсорного экрана способен определять одновременно координаты двух и более точек прикосновения, то есть поддерживает функцию мультитач. Именно этого типа дисплеи устанавливаются на все современные мобильные устройства.

Работают они по схожему с поверхностно-емкостными экранами принципу, отличие заключается в том, что активный проводящий слой у них нанесен внутри, а не на внешней поверхности. Благодаря чему активная панель получается значительно более защищенной. Можно закрыть её стеклом толщиной вплоть до 18 мм, таким образом, сделав сенсорный экран крайне вандалоустойчивым.

Принцип действия проекционно-ёмкостного сенсора

При прикосновении к сенсорному экрану, между пальцем человека и одним из электродов за стеклом образуется небольшая ёмкость. Микроконтроллер прощупывает импульсным током, в каком именно месте на сетке электродов возросло напряжение из-за внезапно образовавшейся ёмкости. На стекающие капли воды экран не реагирует, так как такие проводящие помехи легко подавляются программным методом.

Общим недостатком для всех емкостных экранов является невозможность работать с ними любыми изолирующими предметами. Можно только специальным стилусом или голым пальцем. На удобное пластмассовое перо или руку в теплой перчатке они не среагируют.

Автор: Виталий Петрович, Лисичанск, Украина.

В общих чертах алгоритм считывания таков: На верхний электрод подаётся напряжение +5В, нижний заземляется. Левый с правым соединяются накоротко и проверяется напряжение на них. Это напряжение соответствует Y-координате экрана. Аналогично на левый и правый электрод подаётся +5В и «земля», с верхнего и нижнего считывается X-координата. Существуют также восьмипроводные сенсорные экраны. Они улучшают точность отслеживания, но не повышают надёжности.

Се?нсорный экран — устройство ввода информации; представляет собой экран, реагирующий на прикосновения к нему.

История

В 1974 году тот же Херст сумел сделать элограф прозрачным, в 1977 — разработал пятипроводной экран. Объединившись с Siemens, в Elographics сумели сделать выпуклую сенсорную панель, подходившую к кинескопам того времени. На всемирной ярмарке 1982 года Elographics представила телевизор с сенсорным экраном.

В 1983 году вышел компьютер HP-150 с сенсорным экраном на ИК-сетке. Впрочем, в те времена сенсорные экраны применялись преимущественно в промышленной и медицинской аппаратуре. В потребительские устройства (телефоны, КПК и т. д.) сенсорные экраны вошли как замена крохотной клавиатуре, когда появились устройства с большими (во всю переднюю панель) ЖК-экранами. Первая карманная игровая консоль с сенсорным экраном — Nintendo DS, первое массовое устройство, поддерживающее мультитач — iPhone.

Применение

Сенсорные экраны используются в платёжных терминалах, информационных киосках, оборудовании для автоматизации торговли, карманных компьютерах, операторских панелях в промышленности.

Принципы работы сенсорных экранов

Существует множество разных типов сенсорных экранов, которые работают на разных физических принципах.

Резистивные сенсорные экраны

Четырёхпроводной экран

В общих чертах алгоритм считывания таков: На верхний электрод подаётся напряжение +5В, нижний заземляется. Левый с правым соединяются накоротко и проверяется напряжение на них. Это напряжение соответствует Y-координате экрана. Аналогично на левый и правый электрод подаётся +5В и «земля», с верхнего и нижнего считывается X-координата. Существуют также восьмипроводные сенсорные экраны. Они улучшают точность отслеживания, но не повышают надёжности.

Пятипроводной экран

Пятипроводной экран более надёжен за счёт того, что резистивное покрытие на мембране заменено проводящим (5-проводной экран продолжает работать даже с прорезанной мембраной). На заднем стекле нанесено резистивное покрытие с четырьмя электродами по углам. Изначально все четыре электрода заземлены, а мембрана «подтянута» резистором к +5В. Уровень напряжения на мембране постоянно отслеживается аналогово-цифровым преобразователем. Когда ничто не касается сенсорного экрана, напряжение равно 5 В.

Как только на экран нажимают, микропроцессор улавливает изменение напряжения мембраны и начинает вычислять координаты касания следующим образом: На два правых электрода подаётся напряжение +5В, левые заземляются. Напряжение на экране соответствует X-координате. Y-координата считывается подключением к +5В обоих верхних электродов и к «земле» обоих нижних.

Особенности

Резистивные сенсорные экраны дёшевы и обладают максимальной стойкостью к загрязнению. Резистивные экраны реагируют на прикосновение любым гладким твёрдым предметом: рукой (голой или в перчатке), пером, кредитной картой, тупым концом скальпеля. Их используют везде, где вандализм и низкие температуры полностью исключены: для автоматизации промышленных процессов, в медицине, в сфере обслуживания (POS-терминалы), в персональной электронике (КПК). Лучшие образцы обеспечивают точность в 4096×4096 пикселей.

Недостатками резистивных экранов являются низкое светопропускание (не более 85 % для 5-проводных моделей и ещё более низкое для 4-проводных), низкая долговечность (не более 35 млн нажатий в одну точку) и недостаточная вандалоустойчивость (плёнку легко разрезать).

Матричные сенсорные экраны

Конструкция и принцип работы

Конструкция аналогична резистивной, но упрощена до предела. На стекло нанесены горизонтальные проводники, на мембрану — вертикальные. При прикосновении к экрану проводники соприкасаются. Контроллер определяет, какие проводники замкнулись, и передаёт в микропроцессор соответствующие координаты.

Особенности

Имеют очень низкую точность. Элементы интерфейса приходится специально располагать с учётом клеток матричного экрана. Единственное достоинство — простота, дешевизна и неприхотливость. Обычно матричные экраны опрашиваются по строкам (аналогично матрице кнопок); это позволяет наладить мультитач. Постепенно заменяются резистивными.

Ёмкостные сенсорные экраны

Конструкция и принцип работы

Ёмкостный (или поверхностно-ёмкостный) экран использует тот факт, что предмет большой ёмкости проводит переменный ток. Ёмкостный сенсорный экран представляет собой стеклянную панель, покрытую проводящим прозрачным материалом indium tin oxide (ITO). Электроды, расположенные по углам экрана, подают на проводящий слой небольшое переменное напряжение (одинаковое для всех углов).

При касании экрана пальцем или другим проводящим предметом появляется утечка тока. При этом чем ближе палец к электроду, тем меньше сопротивление экрана, а значит, сила тока больше. Ток во всех четырёх углах регистрируется датчиками и передаётся в контроллер, вычисляющий координаты точки касания. В более ранних моделях ёмкостных экранов применялся постоянный ток — это упрощает конструкцию, но при плохом контакте пользователя с землёй приводит к сбоям.

Особенности

Ёмкостные сенсорные экраны надёжны (порядка 200 млн нажатий), не пропускают жидкости и отлично терпят непроводящие загрязнения. Прозрачность на уровне 90 %. Впрочем, проводящее покрытие всё ещё уязвимо. Поэтому ёмкостные экраны широко применяются в автоматах, установленных в охраняемом помещении. Не реагируют на руку в перчатке.

Мультитач невозможен — четырьмя замерами тока нельзя зафиксировать две и более точки утечки.

Проекционно-ёмкостные сенсорные экраны

Конструкция и принцип работы

На внутренней стороне экрана нанесена сетка электродов. Электрод вместе с телом человека образует конденсатор; электроника измеряет ёмкость этого конденсатора (подаёт импульс тока и измеряет напряжение).

Особенности

Прозрачность таких экранов до 90 %, температурный диапазон чрезвычайно широк. Очень долговечны (узкое место — сложная электроника, обрабатывающая нажатия). На ПЁЭ может применяться стекло толщиной вплоть до 18 мм, что приводит к крайней вандалоустойчивости. На непроводящие загрязнения не реагируют, проводящие легко подавляются программными методами. Поэтому проекционно-ёмкостные сенсорные экраны применяются в автоматах, устанавливаемых на улице. Многие модели реагируют на руку в перчатке.

В современных моделях конструкторы добились очень высокой точности — правда, вандалоустойчивые исполнения менее точны. Отличают нажатие рукой от нажатия проводящим пером. В некоторых моделях поддерживается мультитач. Поэтому такая технология применяется в тачпадах и мультитач-экранах. Стоит заметить, что из-за различий в терминологии часто путают поверхностно- и проекционно-ёмкостные экраны. По классификации, применённой в данной статье, экран iPhone является проекционно-ёмкостным.

Сенсорные экраны на поверхностно-акустических волнах

Конструкция и принцип работы

Экран представляет собой стеклянную панель с пьезоэлектрическими преобразователями (ПЭП) находящимися по углам. По краям панели находятся отражающие и принимающие датчики.

Особенности

Экраны на ПАВ применяются в основном в игровых автоматах, в охраняемых справочных системах и образовательных учреждениях.

Сетка инфракрасных лучей

Принцип работы инфракрасной сенсорной панели прост — сетка, сформированная горизонтальными и вертикальными инфракрасными лучами, прерывается при касании к монитору любым предметом. Контроллер определяет место, в котором луч был прерван.

Особенности

Инфракрасные сенсорные экраны боятся загрязнений и поэтому применяются там, где важно качество изображения. Из-за простоты и ремонтопригодности схема популярна у военных. Данный тип экрана применется в мобильных телефонах компании Neonode.

Оптические сенсорные экраны

Стеклянная панель снабжена инфракрасной подсветкой. На границе «стекло-воздух» получается полное внутреннее отражение, на границе «стекло — посторонний предмет» свет рассеивается. Остаётся заснять картину рассеяния, для этого существуют две технологии: В проекционных экранах рядом с проектором ставится камера. Так устроен, например, Microsoft Surface. Либо светочувствительным делают дополнительный четвёртый субпиксель ЖК-экрана.

Особенности

Позволяют отличить нажатия рукой от нажатий какими-либо предметами, есть мультитач. Такая технология позволяет делать сколь угодно большие «сенсорные» поверхности, вплоть до классной доски.

Тензометрические сенсорные экраны

Реагируют на деформацию экрана. Точность тензометрических экранов невелика, зато они отлично выдерживают вандализм. Применение аналогично проекционно-ёмкостным: банкоматы, билетные автоматы и прочие устройства, расположенные на улице.

Индукционные сенсорные экраны

Индукционный сенсорный экран — это графический планшет со встроенным экраном. Такие экраны реагируют только на специальное перо. Применяются, когда требуется реакция именно на нажатия пером (а не рукой): художественные планшеты класса high-end, некоторые модели планшетных ПК.

Источники
http://brigo.ru/useful/sensorekran/
http://www.xtechx.ru/c40-visokotehnologichni-spravochnik-hitech-book/capacitive-touch-screen/
http://tehnoobzor.com/tests-reviews/to-laptops/141-sensornye-ekrany.html
http://www.wikiwand.com/ru/%D0%A1%D0%B5%D0%BD%D1%81%D0%BE%D1%80%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D1%8D%D0%BA%D1%80%D0%B0%D0%BD
http://abc-import.ru/sotovye-telefony/6144-sensornyj-jekran-princip-raboty-tehnologija-i-istorija-izobretenija/
http://www.touchtechn.ru/technical-section/touch-technologies/capacitive.html
http://masterok.livejournal.com/3319202.html
http://www.texnic.ru/shems/mobil/tools/m009.htm
http://repairscreen.ru/touch-screen-types-principle-of-operation-of-the-screen-and-the-touchscreen
http://volt-index.ru/electronika-dlya-nachinayushih/ustroystvo-emkostnogo-sensornogo-ekrana.html
http://unitsys.ru/extra/stati/sensorniy-ekran

Оцените статью
( Пока оценок нет )
Как Это Работает?
Добавить комментарий