Tehnologii cu ecran tactil. Tehnologie tactilă cu infraroșu

Dezvoltarea tehnologiilor de senzori

Tehnologiile tactile invadează în mod activ limba rusă piata calculatoarelor. Debutul acestor sisteme a avut loc în urmă cu mai bine de patru ani, dar creșterea rapidă a pieței a început abia în această vară, când au apărut chioșcurile de informații cu ecran tactil la stațiile de metrou din Moscova, marile hoteluri și gările de tren. Unele dintre ele au fost instalate ca parte a Urbanului Sistem informatic Moscova”, celălalt - ca proiecte ale companiilor individuale.

Toate aceste chioșcuri au o interfață convenabilă și cu adevărat ușor de utilizat, care permite chiar și unui utilizator fără experiență să gestioneze cu ușurință un sistem informatic complex.

Ecranele tactile vă permit să obțineți o astfel de simplitate și comoditate. Tehnologia tactilă a apărut pentru prima dată în urmă cu mai bine de 25 de ani, când specialiștii companiei americane ELO TouchSystems au dezvoltat tehnologia cu electrozi rezistivi, care le permite să obțină o combinație rară de fiabilitate ridicată și precizie garantată cu o adaptabilitate uimitoare. Această dezvoltare a dat impuls dezvoltării tehnologiilor de senzori. Pe piață au început să apară ecrane tactile care utilizează principiul undelor acustice de suprafață (ELO TouchSystems), modificări ale capacității distribuite (MicroTouch), unde infraroșii și tehnologia rezistivă cu 4 electrozi (un număr de companii din Taiwan).

Să luăm în considerare caracteristicile diferitelor tipuri de implementări ale interfeței tactile.

Tehnologie rezistivă cu 5 electrozi

Spațiul dintre sticlă și plastic este separat de microizolatori ("puncte"), patentați de ELO TouchSystems, care sunt distribuite uniform pe zona activă a ecranului. Ele izolează în mod fiabil suprafețele conductoare. Când sunt apăsate, aceste suprafețe intră în contact una cu cealaltă. Modificarea rezistenței este înregistrată de controler și transmisă computerului. Avantajul AccuTouch este fiabilitatea sa ridicată. Ecranul este complet insensibil la murdărie și medii agresive. Ecranul tactil AccuTouch se conectează la un controler care procesează semnalele de pe suprafața ecranului și le convertește în coordonate tactile (X și Y) care sunt transmise către magistrala de sistem computer și sunt procesate ca semnale standard„șoareci”.

Principiul undelor acustice de suprafață (SAW)

Un ecran bazat pe acest principiu (IntelliTouch) este realizat sub forma unui panou de sticla cu traductoare piezoelectrice situate in colturile ecranului. Un controler special le trimite un semnal electric de înaltă frecvență, care este convertit în unde acustice. Undele sunt reflectate de o serie de senzori situati de-a lungul marginilor panoului. Senzorii de recepție colectează undele reflectate și le trimit înapoi la traductoare, care convertesc datele primite într-un semnal electric care este analizat de controler. Particularitatea acestei tehnologii este că coordonatele de atingere sunt calculate nu numai de-a lungul axelor X și Y, ci și de-a lungul axei Z.

Principiul modificării capacității distribuite

Ecranul este realizat sub forma unui panou de sticlă cu un strat conductor aplicat, adică suprafața ecranului este o capacitate distribuită care se schimbă atunci când este atins. Aceste modificări sunt înregistrate și procesate de controler, care calculează apoi coordonatele atingerii.

Tehnologia undelor infrarosii

Ecranul este realizat sub forma unui cadru cu rânduri de emițători infraroșii care creează o rețea. Apariția unui obiect străin în rețea este înregistrată de controlor, procesată și transmisă computerului.

Din punct de vedere structural, ecranele tactile sunt realizate sub forma unei baze de sticlă care urmărește curbura suprafeței unui tub catodic sau a matricei cu cristale lichide a unui monitor. Există pe piață ecrane sferice, FST, cilindrice și plate, permițându-vă să alegeți cea mai buna varianta pentru orice monitor.

Excepție fac ecranele care folosesc unde infraroșii și ecranele SecureTouch „rezistente la vandalism” de la ELO. Primele, așa cum am menționat deja, sunt realizate sub forma unui cadru care este plasat pe monitor. Cele doua sunt instalate în fața monitorului. Acest lucru se datorează faptului că SecureTouch este un ecran tactil putere crescută. Dezvoltat cu tehnologia surfactanților, SecureTouch este proiectat să reziste la impacturi puternice. Va continua să funcționeze în ciuda zgârieturilor care ar deteriora orice alt ecran tactil și poate rezista la impactul obiectelor grele. SecureTouch se bazează pe sticlă recoaptă sau călită, cu o grosime de 0,25 sau 0,5 inchi.

Ecranele tactile din această clasă sunt testate conform specificației UL (UL-1950). O bilă de oțel de un kilogram este aruncată de mai multe ori pe suprafața ecranului de la o înălțime de 51,5 inchi (aproximativ 131 cm). SecureTouch trece testul fără deteriorare sau zgârieturi la suprafață.

La începutul acestui an a apărut un alt tip de ecran tactil. Acestea sunt ecrane Scribex de la ELO. Scribex face posibilă introducerea de informații scrise de mână în sistem informatic. Acest lucru rezolvă problemele stringente ale aplicațiilor bancare și de tranzacționare. Noua soluție ajută utilizatorii să evite dificultățile care apar la autorizarea accesului și completarea diferitelor documente folosind tastatura. Ecranele sunt realizate folosind tehnologia rezistivă cu 5 electrozi. Rezoluția ridicată și viteza mare de scanare vă permit să introduceți o semnătură cu o calitate suficientă pentru identificarea de către majoritatea programelor.

Ele emulează complet un mouse standard. Driverul vă permite să setați moduri de răspuns la apăsare, eliberare, atingere dublă și chiar butonul drept al mouse-ului. În prezent, driverele sunt disponibile pentru DOS, Windows 3.x, Windows 95, Windows NT și o serie de sisteme UNIX, OS/2, Apple Macintosh.

Există multe tipuri de controlere disponibile ecrane tactile, diferă unele de altele prin modul în care comunică cu computerul. Controlerele PC-Bus sunt introduse în slotul de expansiune placa de baza, serial - conectați-vă la portul serial. Acesta din urmă poate fi fie extern, fie intern, încorporat direct în monitor. O serie de controlere PCMCIA sunt disponibile pentru utilizare pe laptop-uri.

Tehnologia de introducere prin atingere are o serie de proprietăți care o fac indispensabilă în multe aplicații. Prima dintre ele este implementarea atitudinii inerente genetic de a „atinge un obiect de interes”. Este firesc ca oamenii să atingă un obiect pentru a obține mai multe informații despre acesta. Acest lucru se întâmplă în mod intuitiv și nu duce la conflictul intern pe care le provoacă uneori inputul tradițional. Această proprietate rezolvă în mod ideal problema unei interfețe ușor de utilizat în sistemele de referință și informații concepute pentru acces în masă.

A doua proprietate - protectie maxima din erorile operatorului. Mulți oameni își amintesc probabil tastaturile înregistrate pe casele de marcat din magazine. Aşezarea iraţională a cheilor şi sarcini mari duce la erori de introducere. Prin urmare, casierii au găsit o soluție simplă și au acoperit cheile rar folosite cu cutii de chibrituri.

Când utilizați intrarea tactilă, tastatura de pe ecranul monitorului este generată de software. Acest lucru vă permite să nu supraîncărcați operatorul și să afișați numai acele taste care sunt utilizate în acest moment. În plus, puteți alege dimensiune optimăși culoarea tastelor.

Introducerea tactilă reduce, de asemenea, probabilitatea de hacking și activități neautorizate pe un sistem informatic.

Acestea și alte caracteristici fac ca tehnologia tactilă să fie optimă pentru utilizarea ca terminale POS, în medicină, în industrie (terminal de control al proceselor), în aplicații de acces în masă, în afaceri de securitate (sistem de identificare și țintire a dispozitivelor de urmărire), în aplicații financiare.

Deja acum, soluțiile bazate pe introducerea tactilă sunt folosite cu succes în diverse organizații din Moscova, Sankt Petersburg și multe alte orașe.

Compania de sisteme QUARTA Touch, http://www.quarta.msk.ru/ucc/ -

Număr de diferite dispozitive electronice, echipat cu display-uri tactile, crește în fiecare an. Cu toate acestea, nu toate ecranele tactile sunt create egale. În prezent, există mai multe opțiuni pentru implementarea unor astfel de soluții. În acest articol ne vom uita la caracteristicile și domeniul de aplicare diverse tehnologii, folosit pentru a crea ecrane tactile.

Poate fi greu de crezut, dar istoria ecranelor tactile a început acum aproape patru decenii. În 1971, angajatul Universității din Kentucky, Sam Hurst, a proiectat un panou tactil, care a fost brevetat sub numele de „elograf”. Pentru a dezvolta și promova dispozitive de acest tip, Sam Hirst a fondat compania Elographics. În 1974, angajații săi au reușit să creeze un prototip de afișaj echipat cu un panou tactil transparent. În 1977, Elographics a primit un brevet pentru un design de panou tactil rezistiv cu cinci fire, o soluție care rămâne foarte populară mai mult de trei decenii mai târziu. Compania funcționează în continuare, deși sub un alt nume: în 1994 a fost redenumită Elo TouchSystems, iar ulterior a devenit parte a holdingului Tyco Electronics.

Cu aceasta vom finaliza scurta excursie istorică și vom continua să luăm în considerare diverse solutii, permițându-vă să implementați funcția de introducere prin atingere.

Tehnologie rezistivă

Prezentare generală se deschide cu tehnologia rezistivă. De în general Este ceea ce a contribuit la popularitatea actuală a dispozitivelor electronice portabile cu ecrane tactile. Chiar și odată cu apariția modelelor mai avansate, tehnologia rezistivă încă ocupă o poziție de lider pe piață. panouri tactile. Potrivit agenției de analiză DisplaySearch, la sfârșitul anului 2009, ponderea panourilor tactile bazate pe tehnologie rezistivă în termeni cantitativi se ridica la 50% din totalul ofertei globale.

În prezent, există două opțiuni principale pentru implementarea panourilor tactile rezistive - cu patru și cinci fire.

În primul rând, să ne uităm la principiul de funcționare al unui panou rezistiv bazat pe tehnologia cu patru fire. Deasupra substratului de sticlă sau plastic este o membrană subțire, flexibilă, realizată din material transparent. Suprafețele membranei și substratul față în față au o acoperire transparentă care conduce curentul electric. Contactul membranei cu substratul este împiedicat de izolatoarele miniaturale amplasate între ele. Perechi de electrozi metalici situati pe laturi opuse sunt atasati de substrat si membrana (Fig. 1). În acest caz, electrozii cu membrană sunt plasați perpendicular pe electrozii substratului.

Orez. 1. Schema unui panou rezistiv cu patru fire

Când apăsați pe suprafața ecranului tactil, membrana din acest loc intră în contact cu substratul, rezultând un contact electric între straturile conductoare (Fig. 2). Citirea coordonatelor punctului de presare se realizează secvenţial. În primul rând, unul dintre electrozii substratului este conectat la o sursă de curent continuu, iar celălalt este împământat. Electrozii membranei sunt scurtcircuitați (Fig. 3), iar controlerul măsoară tensiunea pe aceștia, determinând astfel una dintre coordonate (în în acest caz,- orizontală). Curentul este apoi aplicat electrozilor de membrană, iar controlerul măsoară tensiunea pe electrozii substratului conectați, înregistrând a doua coordonată.

Orez. 2. Când este apăsată, membrana se îndoaie și se închide
cu sprijin la punctul de contact

Orez. 3. Citirea orizontală (sus)
și coordonatele verticale ale punctului de presare
dintr-un panou rezistiv cu patru fire

În cazul unui panou cu cinci fire, electrozii sunt instalați pe fiecare parte a substratului, iar al cincilea este conectat la membrană (Fig. 4). La presare, membrana intră în contact cu substratul; controlerul furnizează alternativ presiune constantăîn perechi de electrozi corespunzători axei orizontale și verticale (Fig. 5). Pe baza tensiunii de pe electrodul conectat la membrană, controlerul determină coordonatele punctului de presare.

Orez. 4. Schema unui panou rezistiv cu cinci fire

Orez. 5. Circuit electric pentru citire orizontală (sus)
și coordonatele verticale ale punctului de presare dintr-un panou rezistiv cu cinci fire

Există, de asemenea, o tehnologie cu opt fire (în acest caz, electrozii sunt atașați la fiecare dintre cele patru părți ale substratului și membranei), dar această soluție este rar folosită din cauza costului mai mare.

Panourile tactile bazate pe tehnologie rezistivă au un design simplu și un cost redus - aceștia sunt factorii care determină popularitatea unor astfel de soluții. În plus, panourile rezistive răspund numai la presiunea exercitată de un obiect pe suprafața tactilă. Datorită acestui fapt, puteți controla interfața folosind atât degetele (inclusiv cele care poartă mănuși), cât și diverse obiecte - un stylus, un chibrit etc. Astfel de panouri au o întârziere redusă de răspuns (aproximativ 10 ms) și rămân operaționale chiar și în prezență. de diferite tipuri de contaminare la suprafață. De asemenea, menționăm că este posibil să se producă panouri tactile rezistive atât cu finisaj lucios, cât și mat. Primele oferă mai mult înaltă definiție imagini, dar în același timp strălucesc foarte mult, iar atunci când apăsați suprafața tactilă cu degetele, își pierd rapid și aspectul îngrijit. Finisajul mat neutralizează eficient strălucirea și este mai puțin susceptibil la amprentele digitale. Adevărat, imaginea în acest caz pare mai puțin clară și contrastantă.

Dacă vorbim despre diferențele dintre tehnologiile cu patru și cinci fire, atunci prima câștigă din punct de vedere al costului, iar a doua oferă mai mult resursă mare(până la zeci de milioane de clicuri la un moment dat). Tehnologia cu opt fire oferă o precizie mai mare în determinarea coordonatelor punctului de presare, cu toate acestea, așa cum sa menționat deja, producția unor astfel de panouri este mult mai costisitoare în comparație cu modelele cu patru și cinci fire.

Desigur, panourile rezistive au și anumite dezavantaje. Ele sunt mai susceptibile la deteriorări mecanice decât alte structuri - la urma urmei, pentru a opera, trebuie să aplicați o anumită forță și este ușor să exagerați. Cel mai vulnerabil element al structurii este membrana flexibilă, care este în mod regulat supusă deformării. Dacă integritatea membranei este deteriorată (apare o ruptură sau o tăietură), panoul eșuează.

Panourile rezistive sunt inferioare unui număr de dispozitive în ceea ce privește precizia în determinarea coordonatelor punctului de presiune și, în plus, necesită recalibrare periodică. Chiar și cele mai bune exemple de panouri rezistive au o transmisie a luminii de aproximativ 85%, reducând astfel luminozitatea și contrastul inițial al imaginii. Datorită prezenței mai multor suprafețe între ecran și vizualizator (substrat, membrană și strat protector), utilizarea unui panou tactil rezistiv duce inevitabil la o deteriorare a clarității imaginii (acest dezavantaj este mai inerent în design-urile cu finisaj mat). ).

Până de curând, dezavantajele ecranelor bazate pe tehnologie rezistivă includeau incapacitatea de a percepe presiunea în mai multe puncte simultan. Cu toate acestea, datorită evoluțiilor recente, această limitare a fost depășită. De exemplu, panourile tactile rezistive de la Fujitsu Components America, demonstrate în timpul forumului SID 2010, sunt capabile să accepte până la 32 de clicuri în diferite puncte de pe ecran simultan.

În prezent, ecranele tactile bazate pe tehnologie rezistivă sunt utilizate pe scară largă în PDA-uri, telefoane mobile, playere media portabile, terminale POS, precum și în industria și Echipament medical.

Tehnologia capacitivă

De ceva vreme, oamenii de știință au descoperit că din punctul de vedere al ingineriei electrice, corpul uman este un condensator și de o capacitate destul de mare. Această proprietate a corpului nostru este folosită în ecranele tactile bazate pe tehnologie capacitivă sau, așa cum se numește uneori, electrostatică.

Touchpad de acest tip este realizat pe un substrat transparent (sticlă sau plastic). Suprafața exterioară a plăcii este acoperită cu un strat conductiv, iar un electrod conectat la controler este fixat în fiecare dintre cele patru colțuri ale sale (Fig. 6). În timpul funcționării, controlerul furnizează impulsuri slabe electrozilor. curent alternativ. Dacă atingeți suprafața ecranului tactil cu degetul (conectați un condensator), curentul se va scurge. Cantitatea de curent de scurgere este invers proporțională cu distanța de la punctul de presiune la electrod. Comparând mărimea curentului de scurgere prin fiecare dintre cei patru electrozi, controlerul calculează coordonatele punctului de presare.

Orez. 6. Schema dispozitivului panou capacitiv

Datorită absenței membranelor flexibile, panourile capacitive au o fiabilitate mai mare în comparație cu panourile rezistive (resursa este de câteva sute de milioane de clicuri). În plus, datorită mai puțin elemente optice panourile capacitive au o transmisie mai mare a luminii (aproximativ 90%). Principalul dezavantaj al panourilor de acest tip este necesitatea de a oferi contact electricîntre suprafaţă şi corpul uman. De exemplu, dacă apăsați pe un astfel de ecran cu un stilou din material dielectric sau cu un deget înmănușat, nu va funcționa. În plus, funcționarea normală a panoului capacitiv poate fi perturbată dacă suprafața este contaminată cu substanțe care conduc curentul electric.

În prezent, panourile tactile bazate pe tehnologie capacitivă sunt utilizate în afișajele chioșcurilor de informații și ATM-urilor, precum și în echipamentele industriale.

Tehnologia capacitivă proiectată

În acest moment, această soluție ocupă locul al doilea în clasamentul de popularitate al tehnologiilor tactile, pe locul doi după panourile rezistive. Din punct de vedere structural, panoul bazat pe tehnologie de proiectie-capacitiva este format din doua placi de sticla, intre care se afla o grila de electrozi subtiri (Fig. 7). În timpul funcționării, controlerul trimite impulsuri scurte la fiecare dintre electrozi. Când un deget este aproape de suprafața tactilă, apare un efect similar cu conectarea unui condensator mare (al cărui rol în acest caz este jucat de corpul uman) la electrozii din apropiere. Măsurând mărimea căderii de tensiune (rezultată din scurgerea curentului prin condensator), controlerul determină coordonatele punctului de atingere.

Orez. 7. Schema panoului capacitiv proiectat

Panourile tactile bazate pe tehnologie capacitivă proiectată au întreaga linie avantaje care au contribuit la o creștere semnificativă a popularității lor în anul trecut. În special, sunt durabile, au o transmisie ridicată a luminii (aproximativ 90%), sunt rezistente la murdărie și deteriorări mecanice ale suprafeței de lucru și sunt capabile să funcționeze într-un interval larg de temperatură.

Tehnologia capacitivă de proiecție este capabilă să ofere o precizie foarte mare în determinarea coordonatelor punctului de presare, cu toate acestea, trebuie avut în vedere că acest parametru depinde direct de grosimea stratului de protecție. Cu cât este mai gros, cu atât este mai puțin precis și invers.

În plus, panourile tactile de acest tip vă permit să percepeți clicuri în mai multe puncte de pe ecran simultan. În funcție de setările controlerului, panoul poate răspunde nu numai la atingere, ci și la un deget adus pe suprafața de lucru. În consecință, este posibil să îl controlați cu o mână înmănușată.

Principalul dezavantaj al panourilor capacitive de proiecție este complexitatea componente electronice pentru a procesa informații despre clicuri și, prin urmare, un cost de producție destul de ridicat. În plus, costul panourilor capacitive proiectate crește considerabil pe măsură ce dimensiunea și rezoluția ecranului crește. Factorii enumerați împiedică răspândirea panourilor tactile de acest tip în dispozitivele ieftine, precum și în dispozitivele cu ecrane marime mare.

Panourile capacitive proiectate sunt bune la detectarea presiunii punctului, dar nu sunt cele mai bune pentru funcțiile care implică tragerea de obiecte GUI sau desenarea pe ecran. Ca și în cazul panourilor rezistive, dispozitivele de acest tip necesită recalibrare periodică.

În prezent, panourile tactile bazate pe tehnologia capacității proiectate sunt folosite în telefoane mobile, playere media digitale, chioșcuri de informații și touchpad-uri de pe PC-urile portabile. Popularitatea acestei soluții crește rapid. Astfel, potrivit agenției DisplaySearch, anul trecut ponderea panourilor tactile bazate pe tehnologie capacitivă de proiecție s-a ridicat la 31% din numărul total de produse livrate.

Tehnologii optice

Un grup separat de ecrane tactile este format din dispozitive bazate pe tehnologii optice. Popularitatea unor astfel de soluții este încă scăzută: conform rezultatelor de anul trecut, ponderea panourilor optice tactile a fost de doar 3% din totalul ofertei globale. Cu toate acestea, potențialul unor astfel de dispozitive nu a fost încă dezvăluit pe deplin.

Senzor IR cu o serie de optocuple fixe

Principiul de funcționare al acestei soluții este destul de simplu. Modulul care încadrează ecranul conține linii de LED-uri IR cu lentile de focalizare pe ambele părți, iar liniile de fotodiode sau fototranzistoare sunt situate pe părțile opuse (Fig. 8). Când LED-urile sunt aprinse, deasupra suprafeței ecranului se formează o grilă invizibilă formată din raze infraroșii. Când orice obiect se apropie de suprafața ecranului, blochează razele care se intersectează în acel punct. Absența unui fascicul este detectată de elementele fotosensibile ale optocuplelor, prin modificarea stării în care controlerul determină coordonatele punctului de atingere.

Orez. 8. Diagrama unui senzor IR cu o serie de optocuple fixe

Astfel de senzori sunt utilizați în principal în panourile de afișare cu marime mare ecran. Cert este că rezoluția unor astfel de senzori este limitată dimensiuni fizice elemente optocupler și parametrii lentilei de focalizare. De regulă, pasul rețelei optice este de aproximativ 2-3 mm și, chiar și atunci când este instalat pe un afișaj de 32 de inci, rezoluția unui senzor cu un astfel de design nu va depăși 320x240 pixeli.

Cu toate acestea, au și senzorii IR cu o serie de optocuple fixe avantaje incontestabile. Deoarece nu există interferențe între ecranul de afișare și observator (sticlă, conductori suplimentari etc.), instalarea unui astfel de senzor nu afectează indicatorii precum luminozitatea, contrastul, claritatea și acuratețea culorii. În plus, un senzor de acest tip poate fi fabricat sub forma unui modul detașabil atașat la oricare Panou de afișare cu un ecran de dimensiunea adecvată (spre deosebire de panourile capacitive și rezistive, care, de regulă, sunt combinate într-un singur modul cu afișaj).

Din motive evidente, un senzor IR cu elemente fixe nu necesită calibrare. În plus, puteți folosi degetele și orice obiecte de dimensiuni adecvate pentru a controla elementele de interfață.

Dezavantajele includ costul destul de ridicat al unor astfel de dispozitive, precum și necesitatea curățării regulate a elementelor optice de praf și murdărie pentru a asigura stabilitatea funcționării acestora. Este posibil ca acest tip de ecran tactil să nu funcționeze corect dacă este expus la lumina directă a soarelui pe fotocelule.

Mai este o nuanță. Pentru multe modele de senzori IR, planul în care se află elementele optocuplerului este situat la o oarecare distanță de suprafața ecranului. Ca urmare, atunci când se utilizează un obiect care nu este strict perpendicular pe planul ecranului, apar erori în determinarea coordonatelor.

În prezent, panourile LCD și cu plasmă cu senzori IR sunt folosite în echipamentele de prezentare, în institutii de invatamant, centre de situație etc.

Senzor IR cu mecanism de măturare a fasciculului

O dezvoltare a ideii de înregistrare a atingerii fără contact folosind raze IR a devenit o tehnologie IR cu un fascicul în mișcare. În loc de o serie de optocuple, se folosește o singură sursă de radiație IR (LED sau laser semiconductor) și un mecanism de scanare care asigură mișcarea fasciculului, cu de mare viteză scanarea suprafetei de lucru. Dacă nu există niciun obstacol, fasciculul este împrăștiat. Dacă există vreun obstacol pe calea fasciculului, fasciculul este reflectat de acesta și capturat de o fotodiodă. Pe baza unei modificări a stării fotodiodei, controlerul înregistrează atingerea în punctul corespunzător.

Spre deosebire de senzorii IR cu optocuple fixe, designul descris poate fi implementat sub forma unui modul foarte compact - care, la rândul său, îi permite să fie utilizat cu ușurință în dispozitivele portabile. O caracteristică unică a acestei tehnologii este capacitatea de a o utiliza cu imagini proiectate și dimensiunea Zona de lucru poate varia într-o gamă destul de largă. Datorită absenței interferențelor, funcționarea senzorului optic nu afectează caracteristicile imaginii. În plus, costul unor astfel de senzori este scăzut.

Printre dezavantaje, remarcăm rezoluția nu foarte mare, oportunități limitate pentru recunoașterea mai multor atingeri în același timp și o eroare destul de mare în determinarea coordonatelor punctului de atingere la marginile ecranului, unde unghiul de incidență al fasciculului este minim.

Primele dispozitive comerciale care au folosit senzori optici cu mecanism de măturare au fost tastaturile virtuale (Fig. 9). Dispozitivul de dimensiuni mai ușoare vă permite să înlocuiți o tastatură hardware atunci când lucrați cu un laptop sau un computer de buzunar. ÎN În ultima vreme Dezvoltatorii de proiectoare multimedia, precum și dispozitivele portabile cu proiectoare încorporate, manifestă un interes crescut pentru astfel de senzori (Fig. 10).

Orez. 9. Tastatură virtuală fără fir pentru PDA-uri
si telefoane mobile

Orez. 10. Senzor IR cu mecanism de scanare
fascicul vă permite să implementați funcția de introducere tactilă
pentru imaginile proiectate

NextWindow Senzor IR

Această tehnologie a fost dezvoltată de NextWindow și este utilizată în panourile sale tactile. Spre deosebire de perechea de soluții descrise mai sus, unde suprafața tactilă este virtuală, tehnologia NextWindow presupune utilizarea unui obiect fizic în această calitate - o placă de sticlă sau plastic. Pe trei laturi, la capetele plăcii, sunt instalate surse de radiații IR (linii de LED-uri), iar pe două părți colțurile superioare există senzori optici care funcționează în domeniul IR (Fig. 11).

Orez. 11. Diagrama senzorului IR NextWindow

Când atingeți suprafața cu un deget sau cu orice obiect, modelul de propagare a radiației IR se schimbă. Aceste modificări sunt înregistrate de senzori optici, pe baza modificărilor citirilor cărora controlerul calculează coordonatele punctului de atingere.

Avantajele acestei soluții sunt transmisia ridicată a luminii a panoului (mai mult de 92%), capacitatea de a înregistra atingeri în două puncte simultan și rezoluția ridicată. Senzorii de acest tip sunt foarte stabili și nu necesită calibrare periodică în timpul funcționării.

Printre dezavantaje, se poate remarca designul destul de complex al controlerului și, în consecință, nu cel mai mic cost al unor astfel de dispozitive.

Panourile tactile cu acest design sunt cele mai potrivite pentru echiparea afișajelor cu ecrane de dimensiuni mari (de la 20 de inci în diagonală sau mai mult). Pe baza tehnologiei NextWindow, sunt produse ambele panouri de afișare cu ecran tactil integrat și module detașabile.

Senzori optici bazati pe camere video

În dispozitivele în care imaginea de pe ecran este formată folosind metoda de proiecție din spate, un senzor optic bazat pe camera video digitala. În cel mai simplu caz, se folosește o cameră video care funcționează în domeniul IR (Fig. 12). Imaginea de pe ecran în acest caz nu este o piedică, deoarece este proiectată în domeniul vizibil și camera o percepe pur și simplu.

Orez. 12. Diagrama unui senzor optic cu o cameră video în dispozitive
imaginea de pe ecran este formată prin metoda retroproiecției

Suprafața interioară a ecranului este iluminată cu raze infraroșii. În absența oricăror obiecte pe suprafața ecranului, razele IR trec prin sticlă fără piedici. Dacă razele ating suprafața, ele sunt reflectate de obstacolul care apare și camera video surprinde o pată (sau mai multe pete) pe un fundal uniform. Imaginea rezultată este procesată de un software care calculează coordonatele punctelor de atingere.

Un astfel de senzor poate conține, de asemenea, mai multe camere video - acest lucru face posibilă creșterea fiabilității și implementarea acestuia caracteristici suplimentare. De exemplu, în dispozitivul Microsoft Surface (Fig. 13), sunt instalate cinci camere video pentru a deservi un senzor de acest tip. Pe lângă înregistrarea atingerilor și gesturilor, acestea oferă un sistem de recunoaștere a obiectelor. Pentru a face acest lucru, pe partea inferioară a obiectelor utilizate cu acest dispozitiv sunt aplicate semne alb-negru în miniatură, care amintesc de numerele de pe domino. Folosind aceste etichete, software-ul poate determina tipul de obiect și poate efectua automat acțiunea asociată acestuia - deschide un document cu o descriere, lansează o aplicație etc.

Orez. 13. Caracteristica Microsoft Surface
intrarea tactilă este implementată folosind camere video,
instalat în interiorul carcasei

Senzorul optic cu camera video nu are niciun efect asupra calitatii imaginii de pe ecran. Alte avantaje ale acestei soluții includ capacitatea de a procesa mai multe atingeri simultan; folosind ambele degete și diverse obiecte (și în orice combinație) pentru a lucra interfata grafica. Rezoluția unui astfel de senzor poate varia mult în funcție de rezoluția camerei video și a sistemului optic utilizat. În plus, același senzor cu modificări minime poate fi folosit pentru a lucra cu ecrane de diferite dimensiuni.

Datorită costului ridicat și dimensiunilor mari, senzorii optici bazați pe o cameră video nu sunt potriviți pentru utilizarea în dispozitive portabile. Sistemul necesită o calibrare atentă după instalare și ajustări regulate pentru a asigura o precizie acceptabilă.

După cum sa menționat deja, senzorii optici bazați pe cameră sunt potriviți doar pentru a fi utilizați în afișajele de retroproiecție, iar acest lucru le limitează foarte mult domeniul de aplicare. În prezent, această clasă de dispozitive este foarte mică: cererea de televizoare de proiecție este în scădere rapidă, iar dispozitive precum Microsoft Surface sunt produse în cantități microscopice.

Tehnologii bazate pe proprietățile undelor acustice

Până acum, niciuna dintre tehnologiile care folosesc proprietățile undelor acustice pentru a implementa funcția de introducere tactilă nu a devenit larg răspândită. Cu toate acestea, astfel de soluții sunt interesante nu numai datorită principiului lor original de funcționare, ci și datorită unui număr de avantaje importante.

Tehnologia undelor acustice de suprafață

După cum sugerează și numele, funcționarea acestei soluții se bazează pe proprietățile de propagare a undelor acustice de suprafață (SAW). Un panou tactil pe bază de surfactant este o placă de sticlă care este montată în fața ecranului de afișare cu un spațiu mic. Traductoarele piezoelectrice (PET) și senzorii de recepție sunt instalați în colțurile plăcii, iar reflectoarele sunt instalate la margini (Fig. 14). În timpul funcționării, controlerul furnizează un semnal electric de înaltă frecvență traductoarelor piezoelectrice, care, la rândul lor, excită unde acustice de suprafață în domeniul ultrasonic (cu o frecvență de ordinul mai multor megaherți) în placa de sticlă. Aceste unde sunt distribuite uniform de reflectoare pe toată grosimea plăcii și apoi sunt captate de senzori de recepție, care le transformă într-un semnal electric citit de controler. Când atingeți suprafața tactilă, o parte din energia undelor acustice de suprafață este absorbită (un deget sau alt obiect în acest caz acționează ca un amortizor, împiedicând propagarea liberă a undelor). Prin modificarea semnalelor citite de senzorii de recepție, controlerul determină coordonatele punctului de atingere.

Orez. 14. Diagrama unui panou tactil bazat pe tehnologia surfactantului

Panourile tactile bazate pe tehnologia surfactanților se disting prin fiabilitatea lor (pot rezista la zeci de milioane de clicuri la un moment dat), transmisia ridicată a luminii (mai mult de 90%) și capacitatea de răspuns la atingerile făcute atât de degete, cât și de diverse obiecte. În unele implementări, această tehnologie vă permite să determinați nu numai coordonatele, ci și forța de apăsare.

Printre dezavantajele panourilor tactile de acest tip, este necesar să se remarce sensibilitatea la contaminarea suprafeței de lucru (murdăria afectează propagarea undelor acustice) și precizia nu foarte mare a determinării coordonatelor punctului de presare. De asemenea, este posibil ca panoul tactil să funcționeze defectuos în condiții de zgomot și vibrații puternice, ceea ce limitează semnificativ capacitatea de a folosi dispozitive de acest tip în aer liber.

Există mai multe opțiuni pentru implementarea panourilor tactile pe bază de surfactanți - IntelliTouch, SecureTouch, iTouch etc. Principala zonă de aplicare a panourilor tactile bazate pe tehnologia surfactanților sunt în prezent chioșcurile de informații, terminalele etc. Datorită caracteristicilor tehnice ale acestei soluții, este recomandabil să o folosești în afișaje cu ecran de dimensiuni mari (19 inchi sau mai mult).

Tehnologia de recunoaștere a pulsului acustic

Tehnologia Acoustic Pulse Recognition (APR), creată de Elo TouchSystems, este dezvoltare ulterioară idei utilizate în panourile pe bază de surfactanți. Cu toate acestea, principiul de funcționare al panourilor tactile bazate pe tehnologia APR diferă semnificativ de dispozitivele bazate pe agenți tensioactivi.

Suprafața tactilă este o placă de sticlă. Pe părțile laterale sunt instalate patru traductoare piezoelectrice, transformându-le pe cele răspândite pe toată grosimea sticlei unde sonoreîntr-un semnal electric (Fig. 15).

Orez. 15. Diagrama unui panou tactil bazat pe tehnologia APR

Principiul de funcționare al panoului APR se bazează pe faptul că sunetul generat atunci când atingeți fiecare punct de pe suprafața tactilă este unic. Când atingeți suprafața tactilă, este generat un impuls sonor care se deplasează de-a lungul panoului de sticlă. După ce a ajuns la marginea panoului, pulsul afectează sonda, care o transformă într-un semnal electric și o transmite controlerului. Acesta din urmă compară semnalele provenite de la senzori cu semnalele de referință stocate în memorie, înregistrate la atingerea diverse puncte panouri. Dacă imaginea sonoră nu corespunde standardelor stocate în memorie, controlerul nu înregistrează presa - așa este implementat sistem eficient filtrarea zgomotului extern și vibrațiilor.

Panourile tactile bazate pe tehnologia APR oferă o precizie mai mare (în comparație cu dispozitivele pe bază de surfactant) în determinarea coordonatelor punctului de atingere și sunt mult mai puțin susceptibile la influență zgomot străin si vibratii. Apăsarea se poate face fie cu degetele, fie cu diverse obiecte. Astfel de panouri au o rată mare de transmisie a luminii (mai mult de 90%) și rămân operaționale chiar și în prezența zgârieturilor și a murdăriei pe suprafața tactilă. Panourile tactile bazate pe tehnologia APR oferă stabilitate ridicată și nu necesită recalibrare în timpul funcționării. Această soluție este extrem de scalabilă: poate fi utilizată în panouri de afișare cu ecrane de dimensiuni mici și mari.

Astăzi, principala zonă de aplicare a tehnologiei APR sunt chioșcurile digitale și terminalele POS. Livrările de soluții comerciale cu afișaje tactile bazate pe tehnologia APR au început relativ recent - la sfârșitul anului 2006.

Tehnologia cu ultrasunete

Pentru a opera acest tip de ecran tactil, se folosește un stilou special, care conține un generator, un emițător de unde ultrasonice și o sursă de energie în miniatură. Doi senzori care răspund la ultrasunete sunt montați pe cadrul afișajului în apropierea colțurilor superioare ale ecranului (Fig. 16). Când vârful stiloului atinge suprafața ecranului, un comutator este activat și stiloul începe să emită unde ultrasonice. Controlerul înregistrează timpul de răspuns al fiecărui senzor și, pe baza diferenței acestor valori, calculează coordonatele punctului de atingere.

Orez. 16. Schema unui dispozitiv de afișare cu senzor ultrasonic

Principalele avantaje ale acestei soluții sunt ușurința de implementare (nu sunt necesare modificări ale designului panoului de afișare), costul redus și absența interferențelor care afectează calitatea imaginii. Acest design are o scalabilitate bună: un senzor de acest tip poate fi utilizat cu ecrane diferite dimensiuni(sunt necesare doar modificări minore ale programului controlerului).

Principalul dezavantaj este necesitatea folosirii unui stilou special. In afara de asta, această decizie oferă o precizie nu foarte mare în determinarea coordonatelor punctului de presare (±0,5 mm) și necesită spațiu suplimentar pentru a plasa senzori pe cadru în jurul ecranului. Prin urmare, senzor ultrasonic practic nepotrivit pentru utilizarea în dispozitive portabile.

Ca exemplu dispozitiv serial, echipat cu un sistem de intrare tactilă cu ultrasunete, poate fi citat ca un monitor LCD de 17 inchi lansat la începutul anului 2006 Samsung SyncMaster 720TD (Fig. 17). Senzorii senzori din acest model au fost realizați sub formă de șaibe cilindrice situate în colțurile superioare ale cadrului monitorului.

Orez. 17. Monitorul LCD SyncMaster 720TD este echipat cu a
intrare tactilă bazată pe tehnologie cu ultrasunete

Tehnologia rezonanței electromagnetice

În concluzie, merită menționată tehnologia de rezonanță electromagnetică dezvoltată de Wacom pentru utilizarea în tabletele grafice (digitizatoare). În 1998, în linia de produse a companiei a apărut primul model de afișaj LCD cu tabletă grafică încorporată, Cintiq 18sx. Wacom produce în prezent două serii de ecrane tactile - Cintiq și PL (Fig. 18).

Orez. 18. LCD seria Wacom Cintiq echipat cu
tabletă grafică încorporată

Panourile tactile bazate pe tehnologia de rezonanță electromagnetică oferă o precizie de poziționare foarte mare și, de asemenea, vă permit să primiți Informații suplimentare de la senzorii stiloului încorporați - în acest fel puteți înregistra presiunea, unghiul de înclinare, tipul vârfului etc.

Acest design vă permite să urmăriți locația stiloului chiar și atunci când vârful acestuia se află la o distanță de 1-2 cm de suprafața de lucru. Datorită acestui fapt, panoul tactil poate fi instalat sub modulul de afișare LCD - fără a face compromisuri caracteristici optice afişa.

Din păcate, există o serie de neajunsuri. Panourile tactile bazate pe tehnologia de rezonanță electromagnetică funcționează doar cu un stilou special și necesită calibrare periodică în timpul funcționării. În plus, datorită complexității designului, astfel de produse sunt destul de scumpe de fabricat, iar prețul crește semnificativ pe măsură ce dimensiunea ecranului crește.

Panourile tactile bazate pe această tehnologie consumă multă energie electrică și sunt o sursă de interferențe electromagnetice care pot deteriora munca normala situat în apropiere echipamente fără fir(telefoane mobile, puncte de acces etc.).

Aparent, în următorii ani, tehnologia rezonanței electromagnetice va rămâne o soluție concentrată în principal pe segmentul mic de afișaje tactile scumpe folosite pentru lucrul cu aplicații profesionale ( editori grafici, sisteme de modelare 3D, sisteme CAD etc.).

Tehnologii tactile 27 mai 2011

Butoane și roți mai convenabile

Mă întreb dacă ai ghicitHenry Edward RobertsȘiMartin Cooper,creând primul computer personal din lumeși un telefon mobil, ohaceaP Va trece aproximativ o jumătate de secol și utilizarea deja familiară a dispozitivelor de comunicare - tastaturi, șoareci și joystick-uri - va dispărea în fundal?

Astăzi, un mod complet diferit de interacțiune între o persoană și un staționar sau laptop- Acest tehnologii cu senzori, care și-au găsit o utilizare activă în chioșcurile de informare tactile cu autoservire și terminalele de plată și au simplificat semnificativ procesul de „comunicare” dintre consumator și echipamentele de înaltă tehnologie. Echipamentele moderne cu ecran tactil au devenit atât de atractive și intuitive încât chiar și utilizatorii neinstruiți le pot utiliza.

Tehnologiile tactile se bazează pe influența a patru tipuri de unde de bază: rezistive, acustice de suprafață, capacitive de suprafață și infraroșu și permit unei persoane să participe direct (de contact) la solicitarea de informații, efectuarea de plăți și comenzi etc.

După cum arată practica, este important ca clienții noștri să cunoască mai multe despre tehnologiile tactile, așa că pe site-ul nostru publicăm o descriere a tehnologiilor tactile de bază care au stat la baza dezvoltării ecranelor tactile:

Tehnologie tactilă rezistivă.

Principiul de funcționare al unui ecran rezistiv se bazează pe acțiunea undelor rezistive. Acest ecran are o structură multistrat și este format din panou de sticlă și membrană din plastic flexibilă, undeiar panoul 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 apăsați membrana, acoperirile rezistive se închid și un controler special înregistrează modificarea rezistenței dintre electrozi, transformând această modificare în coordonate.

Există ecrane rezistive cu patru și cinci fire. Pe membrana cu cinci fire

invelisul rezistiv este inlocuit cu unul conductor. Acest lucru permite ecranului rezistiv să rămână operațional chiar dacă membrana este tăiată, este considerată cea mai fiabilă.

Ecranele tactile rezistive s-au dovedit în sectorul serviciilor ca parte a terminalelor POS, industrie, medicină și transport. Au rezistență maximă la contaminare, sunt fiabile și durabile. Ecranul poate rezista la 35 de milioane de atingeri pe un singur punct.

Tehnologia senzorilor acustici de suprafață (SAS).

Astfel de ecrane funcționează pe baza tehnologiei undelor acustice de suprafațăȘi sunt un panou din sticlă, care vă permite să obțineți imaginea de cea mai bună calitate pe ecranul tactil.

Astfel de ecrane sunt construite pe principiul utilizării emițătorilor de sunet piezoelectric miniaturali, inaudibili de oameni, instalați în trei colțuri ale ecranului. Acest semnal este convertit într-o undă acustică ultrasonică direcționată de-a lungul suprafeței ecranului, iar ecranul în sine este prezentat programului de control senzori tactili sub forma unei matrice digitale, fiecare valoare a cărei valoare corespunde unui punct specific de pe suprafața ecranului. Reflectori speciali distribuie unda acustică pe întreaga suprafață a ecranului. Atingerea ecranului schimbă modelul de propagare a vibrațiilor acustice, care este înregistrat de senzori. Schimbând natura vibrațiilor, puteți calcula coordonatele perturbațiilor și forța de apăsare.

Ecranul tactil bazat pe tehnologia undelor acustice de suprafață oferă transparență maximă și calitate superioară imagini, funcționează chiar și cu zgârieturi, remedieri coordonate exacteși rezistență la atingere, are un strat anti-reflex. Ecranul tactil poate răspunde la atingerea unui deget, a unei mâini cu mănuși și a unui stilou.

Tehnologie tactilă cu infraroșu.

Panourile tactile cu infraroșu funcționează folosind două tehnici foarte complexe.

Prima tehnică se bazează pe utilizarea modificărilor căldurii generate pe suprafața panoului. Această metodă nu este foarte practică, deoarece necesită ca mâinile să fie mereu calde.

O altă tehnică presupune plasarea senzorilor infraroșii în jurul întregului perimetru al panoului, care detectează întreruperile fluxului razelor de lumină deasupra suprafeței ecranului atunci când sunt atinse. Dacă una dintre razele infraroșii este blocată de razele care se încadrează în raza de obiect străin, fasciculul nu mai ajunge la elementul de recepție, care este imediat înregistrat de controlerul cu microprocesor. În acest fel se calculează coordonatele tactile. Rețineți că nu contează ce obiect (deget, stilou, mănușă) este plasat în spațiul de lucru al ecranului tactil cu infraroșu.

Panourile tactile cu infraroșu sunt considerate a avea cea mai durabilă suprafață și sunt cele mai des folosite în instituțiile de învățământ (ca panouri interactive mari), medicale, guvernamentale și organizații guvernamentale. păcănele, precum și în scopuri militare.

Capacitiv(electrostatică) sau tehnologie capacitivă de suprafață.

Există două tipuri de ecrane capacitive: capacitive de suprafață și capacitive proiectate. În ambele cazuri, controlul se realizează nu prin apăsare, ci prin atingerea ecranului. Tehnologia se bazează pe capacitatea umană de a conduce curentul electric.

Ecranul tactil capacitiv (electrostatic) are unele incarcare electrica. Prin atingerea ecranului tactil, o persoană modifică ușor modelul de încărcare, transferând o parte din încărcare până la punctul de apăsare. Senzorii ecranului sunt amplasați în toate cele patru colțuri și monitorizează fluxul de încărcare pe ecran, determinând coordonatele atingerii.

Ecranele capacitive se remarcă și prin fiabilitatea și gradul ridicat de transparență și durabilitate - posibilitatea de până la un miliard de clicuri în același loc. Cu toate acestea, de regulă, atunci când lucrați cu un astfel de ecran, nu puteți utiliza un obiect auxiliar (stylus, mănușă etc.) - doar degetul. Deși există deja ecrane capacitive în care se poate lucra dintr-un mod special realizat acest tip ecran cu un stylus.

Monitoarele tactile capacitive au o bună transparență și sunt durabile, așa că sunt utilizate intens în locuri aglomerate: centre comerciale și de divertisment, supermarketuri, casele de bilete aeriene și feroviare, pe stradă etc.

Există și alte tehnologii de senzori în curs de dezvoltare, de ex. atingere multiplă cu funcția de sisteme de introducere tactilă, care determină simultan coordonatele a două sau mai multe puncte de atingere.

Recent, schemele de operare fără contact cu ecrane tactile au început să fie dezvoltate și aplicate în mod activ. Senzorii moderni de ecran tactil răspund la căldură, mișcările mâinii și nu este deloc necesar să atingeți ecranul. Acest sistem de senzori detectează mișcarea degetelor la o distanță de până la doi centimetri deasupra suprafeței ecranului.

Utilizarea și dezvoltarea tehnologiilor cu senzori dă astăzi un nou impuls dezvoltării medicinei, industriei auto, educației, serviciilor bancare, tehnologiei pentru casă inteligentă, jocurilor și divertismentului, serviciilor și comerțului și multe altele sunt în curs de transformare.

Ecranele dispozitivelor moderne nu pot afișa doar imagini, ci vă permit și să interacționați cu dispozitivul prin intermediul senzorilor.

Inițial, ecranele tactile au fost folosite în unele computere de buzunar, iar astăzi ecranele tactile sunt utilizate pe scară largă în dispozitive mobile, playere, camere foto și video, chioșcuri de informații și așa mai departe. Mai mult, fiecare dintre dispozitivele enumerate poate folosi unul sau altul tip de ecran tactil. În prezent, au fost dezvoltate mai multe tipuri de panouri tactile și, în consecință, fiecare dintre ele are propriile avantaje și dezavantaje. În acest articol ne vom uita la ce tipuri de ecrane tactile există, avantajele și dezavantajele acestora și ce tip de ecran tactil este mai bun.

Există patru tipuri principale de ecrane tactile: rezistiv, capacitiv, cu detectarea undelor acustice de suprafață și infraroșu . În dispozitivele mobile, doar două sunt cele mai răspândite: rezistiv și capacitiv . Principala lor diferență este faptul că ecranele rezistive recunosc presiunea, în timp ce ecranele capacitive recunosc atingerea.

Ecrane tactile rezistive

Această tehnologie este cea mai răspândită în rândul dispozitivelor mobile, ceea ce se explică prin simplitatea tehnologiei și costurile reduse de producție. Ecranul rezistiv este Ecran LCD, pe care se suprapun două plăci transparente, separate printr-un strat dielectric. Placa de sus este flexibilă, deoarece utilizatorul apasă pe ea, în timp ce placa de jos este fixată rigid pe ecran. Conductorii sunt aplicați pe suprafețele față în față.

Ecran tactil rezistiv

Microcontrolerul furnizează tensiune în serie electrozilor plăcilor de sus și de jos. Când ecranul este apăsat, stratul superior flexibil se îndoaie, iar suprafața sa conductoră interioară atinge stratul conductor inferior, modificând astfel rezistența întregului sistem. Modificarea rezistenței este înregistrată de microcontroler și astfel se determină coordonatele punctului de atingere.

Avantajele ecranelor rezistive includ simplitatea și costul scăzut, sensibilitatea bună și capacitatea de a apăsa ecranul fie cu un deget, fie cu orice obiect. Dintre minusuri, este necesar să rețineți transmisia slabă a luminii (ca urmare, trebuie să utilizați mai mult lumină de fundal strălucitoare), suport slab pentru clicuri multiple (multi-touch), nu poate determina forța de apăsare, precum și uzura mecanică destul de rapidă, deși în comparație cu durata de viață a telefonului, acest dezavantaj nu este atât de important, deoarece de obicei telefon mai rapid eșuează decât ecranul tactil.

Aplicație: telefoane mobile, PDA-uri, smartphone-uri, comunicatoare, terminale POS, TabletPC, echipamente medicale.

Ecrane tactile capacitive

Ecranele tactile capacitive sunt împărțite în două tipuri: capacitiv de suprafață și capacitiv proiectat . Ecrane tactile capacitive de suprafață Sunt din sticlă pe suprafața căreia se aplică un strat conductor subțire transparent, deasupra căruia se aplică un strat protector. De-a lungul marginilor sticlei sunt imprimați electrozi care aplică tensiune alternativă de joasă tensiune pe stratul conductor.

Ecran tactil capacitiv de suprafață

Când atingeți ecranul, în punctul de contact este generat un impuls de curent, a cărui magnitudine este proporțională cu distanța de la fiecare colț al ecranului la punctul de contact, astfel încât controlerul este destul de simplu să calculeze coordonatele punctului de contact și comparați acești curenți. Avantajele ecranelor capacitive de suprafață includ: transmisie bună a luminii, timp scurt de răspuns și mare resursă atingeri. Printre dezavantaje: electrozii așezați în lateral nu sunt potriviți pentru dispozitivele mobile, sunt pretențioși la temperatura exterioară, nu suportă multi-touch, îi puteți atinge cu degetele sau cu un stylus special și nu pot determina apăsarea. forta.

Aplicație: Chioșcuri de informații în zone securizate, la unele bancomate.

Ecrane tactile capacitive proiectate Sunt din sticlă cu linii de conducere orizontale de material conductiv și linii definitorii verticale de material conducător aplicate, separate printr-un strat de dielectric.

Ecran tactil capacitiv proiectat

Un astfel de ecran funcționează după cum urmează: un microcontroler aplică secvențial tensiune fiecărui electrozi din materialul conductor și măsoară amplitudinea impulsului de curent rezultat. Pe măsură ce degetul se apropie de ecran, capacitatea electrozilor aflați sub deget se modifică și astfel controlerul determină locația atingerii, adică coordonatele atingerii sunt electrozi care se intersectează cu capacitate crescută.

Avantajul ecranelor tactile capacitive proiectate este viteza lor rapidă de răspuns la atingere, suportul multi-touch, determinarea mai precisă a coordonatelor în comparație cu ecranele rezistive și detectarea presiunii. Prin urmare, aceste ecrane sunt folosite într-o măsură mai mare în dispozitive precum iPhone și iPad. De asemenea, merită remarcată fiabilitatea mai mare a acestor ecrane și, ca urmare, o durată de viață mai lungă. Printre dezavantaje, se poate remarca faptul că pe astfel de ecrane nu poți atinge decât cu degetele (desenul sau scrierea manuală cu degetele este foarte incomod) sau cu un stylus special.

Aplicație: terminale de plată, bancomate, chioșcuri electronice de pe străzi, touchpad-uri de laptopuri, iPhone, iPad, comunicatoare și așa mai departe.

Ecrane tactile SAW (unde acustice de suprafață)

Compoziția și principiul de funcționare al acestui tip de ecran este următorul: în colțurile ecranului sunt plasate elemente piezoelectrice, care transformă semnalul electric furnizat acestora în unde ultrasonice și direcționează aceste unde de-a lungul suprafeței ecranului. Reflectoarele sunt distribuite de-a lungul marginilor unei laturi a ecranului, care distribuie unde ultrasonice pe întregul ecran. Pe marginile opuse ale ecranului față de reflectoare există senzori care focalizează undele ultrasonice și le transmit mai departe traductorului, care, la rândul său, transformă unda ultrasonică înapoi într-un semnal electric. Astfel, pentru controler, ecranul este reprezentat ca o matrice digitală, fiecare valoare a cărei valoare corespunde unui punct specific de pe suprafața ecranului. Când un deget atinge ecranul în orice punct, undele sunt absorbite și, ca urmare, modelul general de propagare a undelor ultrasonice se schimbă și, ca urmare, traductorul produce un semnal electric mai slab, care este comparat cu cel stocat în memorie matrice digitală ecran și astfel sunt calculate coordonatele atingerii ecranului.

Ecran tactil SAW

Avantajele includ transparență ridicată, deoarece ecranul nu conține suprafețe conductoare, durabilitate (până la 50 de milioane de atingeri), iar ecranele tactile cu surfactant vă permit să determinați nu numai coordonatele de presare, ci și forța de presare.

Printre dezavantaje, putem remarca acuratețea mai mică a determinării coordonatelor decât cele capacitive, adică nu veți putea desena pe astfel de ecrane. Un mare dezavantaj îl reprezintă defecțiunile atunci când sunt expuse la zgomot acustic, vibrații sau când ecranul este murdar, de exemplu. Orice murdărie de pe ecran va bloca funcționarea acestuia. De asemenea, aceste ecrane funcționează corect doar cu obiecte care absorb undele acustice.

Aplicație: Ecranele tactile SAW se găsesc în principal în chioșcuri de informații securizate, instituții de învățământ, aparate de jocuri și așa mai departe.

Ecrane tactile cu infraroșu

Proiectarea și principiul de funcționare al ecranelor tactile cu infraroșu este destul de simplu. De-a lungul a două laturi adiacente ale ecranului tactil există LED-uri care emit raze infraroșii. Și pe partea opusă a ecranului sunt fototranzistoare care primesc raze infraroșii. Astfel, întregul ecran este acoperit cu o grilă invizibilă de raze infraroșii care se intersectează, iar dacă atingeți ecranul cu degetul, razele se suprapun și nu lovesc fototranzistoarele, care este imediat înregistrată de controler și, astfel, coordonatele atingerea sunt determinate.

Ecran tactil cu infrarosu

Aplicație: Ecranele tactile cu infraroșu sunt utilizate în principal în chioșcurile de informații, automate, în echipamente medicale etc.

Printre avantaje putem remarca transparența ridicată a ecranului, durabilitatea, simplitatea și mentenabilitatea circuitului. Printre dezavantaje: le este frică de murdărie (prin urmare sunt utilizate numai în interior), nu pot determina forța de presare, precizie medie în determinarea coordonatelor.

P.S. Așadar, ne-am uitat la principalele tipuri de tehnologii de senzori cele mai comune (deși există și altele mai puțin obișnuite, cum ar fi optice, tensiometru, inducție și așa mai departe). Dintre toate aceste tehnologii, cele rezistive și capacitive sunt cele mai răspândite în dispozitivele mobile, așa cum au precizie ridicată determinarea punctului de contact. Dintre ei cele mai bune caracteristici au ecrane tactile capacitive proiectate.

Textul a fost pregătit pe baza materialelor din surse deschise de către metodologii tehnologici Karabin A.S., L.V. Gavrik, S.V. Usachev

Datorită utilizării pe scară largă a dispozitivelor mobile, precum și a diverselor produse electronice de larg consum, în special computere personale de buzunar, navigatoare portabile și console de jocuri, ecranele tactile ocupă din ce în ce mai mult propria lor nișă în multe aspecte ale vieții noastre.

Există mai multe tipuri de afișaje tactile utilizate în prezent, dar cele mai utilizate patru tehnologii sunt:

Rezistiv;

Infraroşu;

Capacitiv;

Undă acustică de suprafață (SAW).

Toate aceste tehnologii au propriile lor trăsături distinctive, beneficii, avantaje și dezavantaje.

Tehnologie de ecran tactil rezistiv

Un ecran tactil rezistiv are o structură multistrat constând din două suprafețe conductoare separate printr-un compus izolator special distribuit pe întreaga zonă activă a ecranului.

Când atingeți stratul exterior, din plastic subțire transparent, suprafața sa conductoare internă este combinată cu stratul conductiv al plăcii principale (poate fi din sticlă sau poliester), care joacă rolul unui cadru al structurii, datorită care se modifică rezistenţa întregului sistem. Această modificare este înregistrată de un controler cu microprocesor care transmite coordonatele punctului de atingere program de control calculator.

Declanșarea are loc atunci când este apăsat cu un deget sau alt obiect dur. Ecranele tactile rezistive sunt rezistente la murdărie, praf, grăsimi și multe lichide (cum ar fi apă, acetonă, bere, ceai, cafea etc.), inclusiv unele caustice chimice.

Principalele caracteristici ale ecranelor tactile rezistive (ecran tactil):

indicatori de calitate excelenti;

caracteristici tehnice excelente;

introducerea informațiilor atât cu un stylus, cât și cu un deget;

transparența tipică este de 80%.

Produsele rezistive sunt cele mai atractive din punct de vedere al prețului, deoarece sunt destul de ieftine. De asemenea, avantajele afișajelor rezistive includ o rezoluție înaltă, capacitatea de a folosi un stilou obișnuit din metal sau plastic, rezistență la influențe precum praf, murdărie, apă și iluminare intensă. Cu toate acestea, acest tip de produs are și dezavantajele sale. De exemplu, claritatea imaginii a acestui tip de ecran tactil nu este suficient de mare. Și afișajele în sine au nevoie de calibrare regulată datorită faptului că locația de reacție a sistemului începe să nu se potrivească cu locația presei. Uneori este, de asemenea, posibil ca un afișaj rezistiv să poată răspunde sincron la mai mult de o apăsare. Pe lângă toate cele de mai sus, astfel de afișaje sunt destul de fragile, ceea ce limitează semnificativ utilizarea lor.

Tehnologie de ecran tactil capacitiv

Elementul de detectare al unui ecran tactil capacitiv este sticla, pe suprafața căreia este aplicat un strat conductor subțire transparent. De-a lungul marginilor sticlei sunt electrozi imprimați înguste care distribuie câmpul electric de joasă tensiune în mod uniform pe acoperirea conductivă. Un strat protector este aplicat peste stratul conductor. Când atingeți ecranul, se formează un cuplaj capacitiv între deget și ecran, care provoacă un impuls de curent până la punctul de contact. Curentul electric din fiecare colț al ecranului este proporțional cu distanța până la punctul de contact, astfel încât controlerul pur și simplu compară acești curenți pentru a determina unde se face atingerea. rezultat - ecran transparent cu timp de răspuns scurt, rezistență ridicată și durabilitate.

Astăzi, ecranul tactil cu tehnologia ThruTouch este unicul și singurul ecran tactil conceput pentru a fi utilizat în terminalele de plată stradală sau chioșcurile de informații.

Această tehnologie a fost utilizată inițial în modele precum cele celulare telefoane iPhoneși LG Prada. În acest caz, senzorul a fost amplasat sub un strat de sticlă minerală, care i-a dat protectie suplimentara de la zgârieturi și, în consecință, crește fiabilitatea acestuia. Proprietățile electrice ale conductorilor suferă modificări imediat ce degetul se apropie de afișaj. De aceea, iPhone-ul răspunde excelent chiar și la atingerile ușoare. Ecranele capacitive proiectate vă permit să înregistrați mai multe atingeri în același timp. De exemplu, iPhone-ul folosește gesturi cu două degete pentru a mări.

iPhone-ul, datorită popularității sale, a reușit să devină precursorul designului caracteristic pentru majoritatea telefoanelor „touch”.

O caracteristică distinctivă a fost un candy bar elegant, cu un afișaj tactil mare și un număr minim de butoane.

Ecranul iPhone-ului are o rezoluție excelentă în pixeli (320x480). Imaginea de pe display este vie și strălucitoare, cu un unghi larg de vizualizare și, în plus, un comportament impecabil la soare. Iluminarea ecranului se schimbă rapid în funcție de nivelul de iluminare.

Ecranul iPhone-ului are și senzori de mișcare, permițându-i să-și schimbe automat orientarea atunci când rotiți telefonul.

Nu există un stylus pentru iPhone și dispozitivul nu răspunde la acesta. Cu toate acestea, ușurința de a lucra cu afișajul nu suferă de acest lucru.

iPhone-ul este convenabil în primul rând pentru a lucra cu Internetul, așa că majoritatea funcțiilor sunt concepute pentru a funcționa în browser. Acestea includ, de exemplu, optimizarea dimensiunii paginilor de Internet prin dublu clic.