Thực đơn
trang chủMicrosoft

Màn hình cảm ứng đa dạng. Màn hình cảm ứng dựa trên công nghệ điện dung xạ ảnh. Công nghệ sóng âm bề mặt

Vật liệu được sử dụng:

Thủy tinh, tấm polyester, lớp phủ dẫn điện.

Nguyên lý hoạt động:

  • Các phần tử cảm biến được xác định bởi mẫu được đặt ở mặt sau của chất nền cảm biến.
  • Mức tín hiệu ở mỗi phần tử được đo.
  • Cảm ứng được xác định bằng cách so sánh mức tín hiệu giữa các phần tử liền kề.

Thuận lợi:

  • Có thể được ép nhiều lớp hoặc xử lý hóa học để tăng cường bảo vệ khỏi hư hỏng.
  • Màn hình thường được ép nhiều lớp để ngăn chúng vỡ thành từng mảnh.
  • Việc chạm có thể được thực hiện bằng ngón tay, ngón tay đeo găng hoặc bút cảm ứng dẫn điện.
  • Truyền ánh sáng 85%-90%.
  • Xác định tiếp xúc đồng thời tại 3 điểm trở lên.

Sai sót:

  • Thiết kế màn hình và điện tử phức tạp hơn so với các công nghệ khác và do đó, giá thành cao hơn.
  • Không hỗ trợ bút stylus không dẫn điện.

Hồng ngoại (Lưới) (IR)

Vật liệu được sử dụng:

Chất nền thủy tinh hoặc acrylic, khung xung quanh chu vi kính, ma trận LED

Nguyên tắc hoạt động:

Đèn LED tạo ra một lưới các chùm tia hồng ngoại dọc theo trục X và Y trên bề mặt màn hình. Bộ tách sóng quang thu các tia này ở phía đối diện của màn hình. Cảm ứng được phát hiện khi một ngón tay hoặc bút stylus chặn chùm tia và ngăn không cho nó tiếp cận bộ tách sóng quang. Bộ điều khiển liên tục quét dọc theo trục X và Y, tại thời điểm tiếp điểm, xác định điểm chặn và tính toán tọa độ của tiếp điểm bằng phương pháp tam giác.

Thuận lợi:

  • Màn hình hoạt động không bị ảnh hưởng bởi các vết trầy xước hay mài mòn bề mặt.
  • Các thao tác chạm được thực hiện bằng ngón tay, bàn tay đeo găng hoặc bút stylus dày.
  • Độ truyền ánh sáng 90% - 92%

Sai sót:

  • Bụi bẩn lớn, chất lỏng tràn ra hoặc các vật cản khác trên bề mặt màn hình có thể gây ra cảnh báo sai và tạo ra vùng chết.
  • Việc chạm xảy ra hơi cao hơn bề mặt màn hình, điều này có thể dẫn đến thao tác ngoài ý muốn.
  • Cần có khung bảo vệ đèn LED và bộ tách sóng quang.

Quang học

Vật liệu được sử dụng:

Chất nền thủy tinh, cảm biến quét đường quang, bus ánh sáng.

Nguyên tắc hoạt động:

Camera thu nhỏ được đặt ở 2 góc trên chất nền. Các cạnh được chiếu sáng hoặc phản chiếu của 3 mặt đối diện chiếu một trường ánh sáng hồng ngoại đồng đều phía trên bề mặt kính một chút. Cảm ứng được phát hiện bằng cách chồng lên nhau bằng ngón tay hoặc vật thể khác quang thông từ các máy ảnh. Bộ điều khiển xử lý thông tin quang học và tính tọa độ X và Y.

Thuận lợi:

  • Màn hình hoạt động không bị ảnh hưởng bởi vết xước
  • Việc nhấn được thực hiện bằng ngón tay, bàn tay đeo găng hoặc bút stylus.
  • Khả năng mở rộng
  • Truyền ánh sáng hơn 90

Sai sót:

  • Chất lỏng bị đổ hoặc bề mặt bị nhiễm bẩn có thể gây ra cảnh báo sai hoặc khiến màn hình bị trục trặc.
  • Loại công nghệ này cần có khung để bảo vệ camera ở các góc màn hình
  • Khung bảo vệ giúp tăng độ dày màn hình cảm ứng bằng 3,5 mm.
  • Việc nhấn được kích hoạt sớm hơn một chút so với việc thực sự chạm vào bề mặt
  • Việc xác định 2 điểm tiếp xúc được thực hiện bởi 2 camera và 3 điểm tiếp xúc trở lên được thực hiện bởi 4 camera.

SAW (công nghệ sóng âm bề mặt)

Vật liệu được sử dụng:

Đầu dò thủy tinh, áp điện

Nguyên tắc hoạt động:

  • Các cảm biến áp điện được lắp đặt ở các góc của kính sẽ tạo ra sóng âm dọc theo bề mặt nền kính dọc theo trục X và Y.
  • Sóng âm được phản xạ từ các rãnh đặc biệt trên kính, chuyển hướng năng lượng đến các máy thu áp điện.
  • Chạm vào bề mặt màn hình cảm ứng sẽ làm giảm một phần sóng tỷ lệ thuận với tọa độ chạm.
  • Tiếp điểm được xác định bởi thời gian trễ từ xung truyền đến điểm suy giảm của sóng bề mặt.

Thuận lợi:

  • Việc chạm có thể được thực hiện bằng ngón tay, một số găng tay hoặc bút cảm ứng mềm, dẫn điện.
  • Truyền ánh sáng hơn 90%.

Sai sót:

  • Chất lỏng hoặc chất gây ô nhiễm lớn (bụi, bẩn) có thể gây ra báo động sai hoặc điểm chết trên màn hình.
  • Yêu cầu bảo vệ đáng tin cậy khỏi bụi bẩn và nước, làm phức tạp quá trình lắp ráp thiết bị
  • Viền rộng không cho phép tích hợp màn hình vào nhiều mẫu màn hình.
  • Chỉ phát hiện được một điểm chạm - không có cảm ứng đa điểm

Điện dung bề mặt (ClearTek)

Vật liệu được sử dụng:

Chất nền thủy tinh, lớp phủ oxit kim loại trong suốt

Nguyên tắc hoạt động:

  • Điện áp được áp dụng cho các góc của màn hình cảm ứng.
  • Các điện cực xung quanh chu vi của màn hình cảm ứng phân phối điện áp để tạo ra một điện trường đồng đều trên bề mặt dẫn điện của màn hình.
  • Tại thời điểm chạm vào, một phần dòng điện sẽ được lấy ra khỏi bề mặt màn hình và được bộ điều khiển đo.
  • Độ lớn tương đối của dòng điện tỷ lệ nghịch với khoảng cách từ điểm tiếp xúc đến các góc của màn hình.
  • Tỷ lệ dòng điện từ 4 góc cho phép bạn tính toán tọa độ X và Y của điểm tiếp xúc.

Thuận lợi:

  • Có khả năng chống bụi bẩn (bẩn, bụi, dầu mỡ, v.v.) và chất lỏng trên bề mặt màn hình.
  • Kích hoạt ngay cả khi chạm nhẹ vào màn hình.
  • Phản hồi cảm ứng nhanh nhất trong số các công nghệ cảm ứng.
  • Độ truyền ánh sáng 88% - 92%.

Sai sót:

  • Chỉ hỗ trợ chạm bằng ngón tay (không có găng tay) hoặc bút stylus được kết nối với bộ điều khiển.
  • Các vết trầy xước nghiêm trọng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của màn hình.
  • Chỉ phát hiện được một lần chạm - không có cảm ứng đa điểm.

Số lượng các thiết bị điện tử khác nhau được trang bị màn hình cảm ứng đang tăng lên hàng năm. Tuy nhiên, không phải tất cả các màn hình cảm ứng đều được tạo ra như nhau. Hiện tại, có một số lựa chọn để thực hiện các giải pháp như vậy. Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét các tính năng và phạm vi của các công nghệ khác nhau được sử dụng để tạo ra màn hình cảm ứng.

Có thể khó tin nhưng lịch sử của màn hình cảm ứng đã bắt đầu từ gần bốn thập kỷ trước. Trở lại năm 1971, nhân viên Sam Hurst của Đại học Kentucky đã thiết kế một bảng điều khiển cảm ứng và được cấp bằng sáng chế với tên gọi “elograph”. Để phát triển và quảng bá các thiết bị loại này, Sam Hirst đã thành lập công ty Elographics. Năm 1974, các nhân viên của công ty đã tạo ra được nguyên mẫu màn hình được trang bị bảng cảm ứng trong suốt. Năm 1977, Elographics nhận được bằng sáng chế cho thiết kế bảng điều khiển cảm ứng điện trở 5 dây, một giải pháp vẫn rất phổ biến hơn ba thập kỷ sau đó. Công ty vẫn hoạt động, mặc dù dưới một cái tên khác: vào năm 1994, nó được đổi tên thành Elo TouchSystems và sau đó trở thành một phần của công ty Tyco Electronics.

Điều này kết thúc ngắn gọn chuyến tham quan lịch sử và hãy chuyển sang xem xét giải pháp khác nhau, cho phép bạn triển khai chức năng nhập liệu bằng cảm ứng.

Công nghệ điện trở

Tổng quan mở ra với công nghệ điện trở. Qua nhìn chungĐó là yếu tố góp phần tạo nên sự phổ biến hiện nay của các thiết bị điện tử cầm tay có màn hình cảm ứng. Ngay cả khi có sự ra đời của những thiết kế tiên tiến hơn, công nghệ điện trở vẫn chiếm vị trí dẫn đầu trên thị trường màn hình cảm ứng. Theo cơ quan phân tích DisplaySearch, vào cuối năm 2009, thị phần màn hình cảm ứng dựa trên công nghệ điện trở về mặt định lượng lên tới 50% tổng nguồn cung toàn cầu.

Hiện tại, có hai lựa chọn chính để triển khai bảng cảm ứng điện trở - bốn và năm dây.

Đầu tiên chúng ta cùng tìm hiểu nguyên lý hoạt động của bảng điện trở dựa trên công nghệ bốn dây. Phía trên lớp nền thủy tinh hoặc nhựa là một lớp màng mỏng, dẻo được làm bằng vật liệu trong suốt. Các bề mặt của màng và chất nền đối diện nhau có một lớp phủ trong suốt dẫn điện điện. Sự tiếp xúc của màng với chất nền bị ngăn chặn bởi các chất cách điện thu nhỏ nằm giữa chúng. Các cặp điện cực kim loại nằm ở hai phía đối diện được gắn vào chất nền và màng (Hình 1). Trong trường hợp này, các điện cực màng được đặt vuông góc với các điện cực nền.

Cơm. 1. Sơ đồ bảng điện trở 4 dây

Khi bạn ấn vào bề mặt màn hình cảm ứng, lớp màng ở nơi này sẽ tiếp xúc với chất nền, dẫn đến tiếp xúc điện giữa các lớp dẫn điện (Hình 2). Việc đọc tọa độ của điểm nhấn được thực hiện tuần tự. Đầu tiên, một trong các điện cực nền được nối với nguồn dòng điện một chiều, còn cái kia được nối đất. Các điện cực màng được đoản mạch (Hình 3) và bộ điều khiển đo điện áp trên chúng, từ đó xác định một trong các tọa độ (trong trường hợp này là nằm ngang). Sau đó, dòng điện được đưa vào các điện cực màng và bộ điều khiển sẽ đo điện áp trên các điện cực nền được kết nối, ghi lại tọa độ thứ hai.

Cơm. 2. Khi ấn vào, màng uốn cong và đóng lại
với sự hỗ trợ tại điểm tiếp xúc

Cơm. 3. Đọc ngang (trên cùng)
và tọa độ thẳng đứng của điểm nhấn
từ bảng điện trở bốn dây

Trong trường hợp bảng năm dây, các điện cực được lắp đặt ở mỗi bên của đế và dây thứ năm được nối với màng (Hình 4). Khi ép, màng tiếp xúc với chất nền; bộ điều khiển luân phiên cung cấp áp suất không đổi thành các cặp điện cực tương ứng với trục ngang và trục dọc (Hình 5). Dựa vào điện áp trên điện cực nối với màng, bộ điều khiển xác định tọa độ điểm ép.

Cơm. 4. Sơ đồ bảng điện trở 5 dây

Cơm. 5. Mạch điện đọc ngang (trên cùng)
và tọa độ dọc của điểm nhấn từ bảng điện trở năm dây

Ngoài ra còn có công nghệ tám dây (trong trường hợp này, các điện cực được gắn vào từng mặt trong số bốn mặt của chất nền và màng), nhưng giải pháp này hiếm khi được sử dụng do giá thành cao hơn.

Bảng cảm ứng dựa trên công nghệ điện trở có thiết kế đơn giản và giá thành thấp - đây là những yếu tố quyết định mức độ phổ biến của các giải pháp đó. Ngoài ra, các tấm điện trở chỉ phản ứng với áp suất của một vật thể lên bề mặt cảm ứng. Nhờ đó, bạn có thể điều khiển giao diện bằng cả hai ngón tay của mình (bao gồm cả ngón tay đeo găng tay) và các vật thể khác nhau - bút cảm ứng, que diêm, v.v. Các bảng như vậy có độ trễ phản hồi thấp (khoảng 10 mili giây) và vẫn hoạt động ngay cả khi có mặt của các loại ô nhiễm khác nhau trên bề mặt. Chúng tôi cũng lưu ý rằng có thể sản xuất tấm nền cảm ứng điện trở với cả lớp hoàn thiện bóng và mờ. Cái trước cung cấp nhiều hơn độ nét cao hình ảnh nhưng đồng thời chúng bị chói rất nhiều và khi bạn dùng ngón tay ấn vào bề mặt cảm ứng, chúng cũng nhanh chóng mất đi vẻ gọn gàng. Làm mờ trung hòa ánh sáng chói một cách hiệu quả và ít bị dấu vân tay chú ý hơn. Đúng, hình ảnh trong trường hợp này trông kém rõ ràng và kém tương phản hơn.

Nếu chúng ta nói về sự khác biệt giữa công nghệ bốn và năm dây, thì công nghệ đầu tiên sẽ thắng về mặt chi phí, trong khi công nghệ thứ hai cung cấp tài nguyên cao hơn (lên tới hàng chục triệu lần nhấp tại một thời điểm). Công nghệ tám dây mang lại độ chính xác cao hơn trong việc xác định tọa độ của điểm nhấn, tuy nhiên, như đã đề cập, việc sản xuất các tấm như vậy đắt hơn nhiều so với thiết kế bốn và năm dây.

Tất nhiên, tấm điện trở cũng có những nhược điểm nhất định. Họ dễ bị tổn thương hơn hư hỏng cơ học- xét cho cùng, để kích hoạt nó, bạn cần phải tác dụng một lực nhất định và rất dễ lạm dụng nó. Thành phần dễ bị tổn thương nhất của cấu trúc là màng dẻo, thường xuyên bị biến dạng. Nếu tính toàn vẹn của màng bị hỏng (xuất hiện vết rách hoặc vết cắt), bảng điều khiển sẽ bị hỏng.

Các tấm điện trở kém hơn một số thiết bị về độ chính xác trong việc xác định tọa độ của điểm áp suất và hơn nữa, cần phải hiệu chỉnh lại định kỳ. Ngay cả những ví dụ tốt nhất về tấm nền điện trở cũng có độ truyền ánh sáng khoảng 85%, do đó làm giảm độ sáng và độ tương phản ban đầu của hình ảnh. Do sự hiện diện của một số bề mặt giữa màn hình hiển thị và người quan sát (chất nền, màng và lớp bảo vệ), việc sử dụng bảng cảm ứng điện trở chắc chắn sẽ dẫn đến độ rõ của hình ảnh kém ( nhược điểm nàyđiển hình hơn cho các thiết kế có lớp hoàn thiện mờ).

Cho đến gần đây, nhược điểm của màn hình dựa trên công nghệ điện trở bao gồm việc không thể cảm nhận được áp suất tại một số điểm cùng một lúc. Tuy nhiên, nhờ những phát triển gần đây, hạn chế này đã được khắc phục. Ví dụ: bảng cảm ứng điện trở của Fujitsu Components America, được trình diễn trong diễn đàn SID 2010, có khả năng chấp nhận đồng thời tới 32 lần nhấp chuột tại các điểm khác nhau trên màn hình.

Hiện nay, màn hình cảm ứng dựa trên công nghệ điện trở được sử dụng rộng rãi trong PDA, điện thoại di động, máy nghe nhạc cầm tay, thiết bị đầu cuối POS, cũng như trong công nghiệp và Thiết bị y tế.

Công nghệ điện dung

Đã khá lâu rồi, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng theo quan điểm của kỹ thuật điện, cơ thể con người là một tụ điện, và khá dung lượng lớn. Đặc tính này của cơ thể chúng ta được sử dụng trong màn hình cảm ứng dựa trên công nghệ điện dung hoặc đôi khi được gọi là công nghệ tĩnh điện.

Loại bảng cảm ứng này được làm trên nền trong suốt (thủy tinh hoặc nhựa). Bề mặt bên ngoài của tấm được phủ một lớp dẫn điện và một điện cực kết nối với bộ điều khiển được cố định ở mỗi góc trong số bốn góc của nó (Hình 6). Trong quá trình hoạt động, bộ điều khiển cung cấp các xung dòng điện xoay chiều yếu cho các điện cực. Nếu bạn chạm ngón tay vào bề mặt màn hình cảm ứng (nối tụ điện), dòng điện sẽ bị rò rỉ. Lượng dòng điện rò tỷ lệ nghịch với khoảng cách từ điểm áp suất đến điện cực. Bằng cách so sánh cường độ dòng điện rò qua từng điện cực trong số bốn điện cực, bộ điều khiển sẽ tính toán tọa độ của điểm ép.

Cơm. 6. Sơ đồ thiết bị bảng điện dung

Do không có màng dẻo nên tấm điện dung có độ tin cậy cao hơn so với tấm điện trở (tài nguyên là vài trăm triệu lần bấm). Ngoài ra, do có ít thành phần quang học hơn nên tấm điện dung có độ truyền ánh sáng cao hơn (khoảng 90%). Nhược điểm chính của các tấm loại này là cần phải cung cấp tiếp xúc điện giữa bề mặt và cơ thể con người. Ví dụ: nếu bạn nhấn vào màn hình như vậy bằng bút cảm ứng làm bằng vật liệu điện môi hoặc bằng ngón tay đeo găng, nó sẽ không hoạt động. Ngoài ra, hoạt động bình thường của bảng điện dung có thể bị gián đoạn nếu bề mặt bị nhiễm chất dẫn điện.

Hiện nay, bảng cảm ứng dựa trên công nghệ điện dung được sử dụng trong màn hình của các ki-ốt thông tin và máy ATM cũng như trong các thiết bị công nghiệp.

Công nghệ điện dung dự kiến

TRÊN khoảnh khắc này giải pháp này đứng thứ hai về mức độ phổ biến của công nghệ cảm ứng, chỉ đứng sau tấm nền điện trở. Về mặt cấu trúc, bảng điều khiển dựa trên công nghệ điện dung chiếu bao gồm hai tấm kính, giữa đó có một lưới các điện cực mỏng (Hình 7). Trong quá trình hoạt động, bộ điều khiển sẽ gửi các xung ngắn đến từng điện cực. Khi một ngón tay ở gần bề mặt cảm ứng, một hiệu ứng xảy ra tương tự như việc kết nối một tụ điện lớn (trong trường hợp này cơ thể con người đóng vai trò của tụ điện) với các điện cực gần đó. Bằng cách đo mức độ sụt áp (do rò rỉ dòng điện qua tụ điện), bộ điều khiển sẽ xác định tọa độ của điểm tiếp xúc.

Cơm. 7. Sơ đồ tấm điện dung dự kiến

Bảng cảm ứng dựa trên công nghệ điện dung dự kiến ​​có toàn bộ dòng những lợi thế góp phần làm tăng đáng kể mức độ phổ biến của họ trong những năm trước. Đặc biệt, chúng bền, có độ truyền ánh sáng cao (khoảng 90%), khả năng chống bụi bẩn và hư hỏng cơ học trên bề mặt làm việc và có thể hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt. phạm vi rộng nhiệt độ

Công nghệ chiếu điện dung có khả năng mang lại độ chính xác rất cao trong việc xác định tọa độ của điểm ép, tuy nhiên, phải lưu ý rằng thông số này phụ thuộc trực tiếp vào độ dày của lớp bảo vệ. Càng dày thì độ chính xác càng kém và ngược lại.

Ngoài ra, bảng cảm ứng loại này cho phép bạn nhận biết các lần nhấp chuột tại một số điểm trên màn hình cùng một lúc. Tùy thuộc vào cài đặt của bộ điều khiển, bảng điều khiển có thể phản hồi không chỉ khi chạm mà còn khi ngón tay đưa lên bề mặt làm việc. Theo đó, có thể điều khiển nó bằng tay đeo găng.

Nhược điểm chính của tấm điện dung chiếu là độ phức tạp Linh kiện điện tửđể xử lý thông tin về số lần nhấp chuột và do đó chi phí sản xuất khá cao. Ngoài ra, giá thành của các tấm điện dung dự kiến ​​sẽ tăng lên rõ rệt khi kích thước và độ phân giải của màn hình tăng lên. Các yếu tố được liệt kê ngăn cản sự phổ biến của loại bảng cảm ứng này trên các thiết bị rẻ tiền cũng như trên các thiết bị có màn hình lớn.

Các bảng điện dung dự kiến ​​có khả năng phát hiện áp suất điểm tốt nhưng không phải là tốt nhất cho các chức năng liên quan đến việc kéo các đối tượng GUI hoặc vẽ trên màn hình. Giống như các tấm điện trở, các thiết bị loại này yêu cầu hiệu chuẩn lại định kỳ.

Hiện nay, bảng điều khiển cảm ứng dựa trên công nghệ điện dung chiếu được sử dụng trong điện thoại cầm tay, máy nghe nhạc kỹ thuật số, ki-ốt thông tin và bàn di chuột trên PC di động. Sự phổ biến của giải pháp này đang tăng lên nhanh chóng. Do đó, theo cơ quan DisplaySearch, năm ngoái tỷ lệ màn hình cảm ứng dựa trên công nghệ điện dung chiếu lên tới 31% tổng số sản phẩm được cung cấp.

Công nghệ quang học

Một nhóm màn hình cảm ứng riêng biệt bao gồm các thiết bị dựa trên công nghệ quang học. Mức độ phổ biến của các giải pháp như vậy vẫn còn thấp: theo kết quả năm ngoái, thị phần của bảng cảm ứng quang học chỉ chiếm 3% tổng nguồn cung toàn cầu. Tuy nhiên, tiềm năng thiết bị tương tự vẫn chưa được tiết lộ đầy đủ.

Cảm biến hồng ngoại với một loạt các bộ ghép quang cố định

Nguyên lý hoạt động của giải pháp này khá đơn giản. Trong mô-đun đóng khung màn hình, có các dãy đèn LED hồng ngoại với thấu kính lấy nét ở cả hai bên và ở các cạnh đối diện có các dãy điốt quang hoặc bóng bán dẫn quang (Hình 8). Khi đèn LED được bật, một lưới vô hình được hình thành bởi các tia hồng ngoại sẽ hình thành phía trên bề mặt màn hình. Khi bất kỳ vật thể nào tiếp cận bề mặt màn hình, nó sẽ chặn các tia giao nhau tại điểm đó. Sự vắng mặt của chùm tia được phát hiện bởi các phần tử cảm quang của bộ ghép quang, bằng cách thay đổi trạng thái mà bộ điều khiển xác định tọa độ của điểm tiếp xúc.

Cơm. 8. Sơ đồ cảm biến hồng ngoại với dãy bộ ghép quang cố định

Những cảm biến như vậy chủ yếu được sử dụng trong các tấm hiển thị có kích thước màn hình lớn. Thực tế là độ phân giải của các cảm biến như vậy bị hạn chế kích thước vật lý các phần tử ghép quang và các thông số của thấu kính hội tụ. Theo quy định, khoảng cách của lưới quang là khoảng 2-3 mm và ngay cả khi được lắp đặt trên màn hình 32 inch, độ phân giải của cảm biến có thiết kế như vậy sẽ không vượt quá 320x240 pixel.

Tuy nhiên, cảm biến hồng ngoại với một dãy bộ ghép quang cố định cũng có ưu điểm không thể phủ nhận. Vì không có nhiễu giữa màn hình hiển thị và người quan sát (kính, dây dẫn bổ sung, v.v.) nên việc lắp đặt cảm biến như vậy không ảnh hưởng đến các chỉ số như độ sáng, độ tương phản, độ rõ nét và độ chính xác của màu sắc. Ngoài ra, cảm biến loại này có thể được sản xuất dưới dạng mô-đun có thể tháo rời được gắn vào bất kỳ thiết bị nào. Bảng hiện thị với màn hình có kích thước phù hợp (không giống như bảng điện dung và điện trở, theo quy luật, được kết hợp thành một mô-đun duy nhất có màn hình).

Vì những lý do hiển nhiên, cảm biến hồng ngoại có các phần tử cố định không cần hiệu chuẩn. Ngoài ra, bạn có thể sử dụng ngón tay và bất kỳ vật thể nào có kích thước phù hợp để điều khiển các thành phần giao diện.

Những nhược điểm bao gồm giá thành khá cao của các thiết bị như vậy, cũng như cần phải thường xuyên làm sạch các bộ phận quang học khỏi bụi bẩn để đảm bảo hoạt động ổn định của chúng. Hoạt động bình thường Loại màn hình cảm ứng này có thể bị chặn do ánh nắng trực tiếp chiếu vào tế bào quang điện.

Có một sắc thái nữa. Đối với nhiều kiểu cảm biến hồng ngoại, mặt phẳng chứa các phần tử của bộ ghép quang nằm ở một khoảng cách nào đó so với bề mặt của màn hình. Kết quả là, khi sử dụng một vật thể không vuông góc với mặt phẳng màn hình, sẽ xảy ra lỗi khi xác định tọa độ.

Hiện nay, LCD và tấm plasma với cảm biến hồng ngoại được sử dụng trong thiết bị thuyết trình, cơ sở giáo dục, trung tâm tình huống, v.v.

Cảm biến hồng ngoại với cơ chế quét chùm tia

Sự phát triển ý tưởng đăng ký cảm ứng không tiếp xúc bằng tia hồng ngoại đã trở thành công nghệ IR với chùm tia chuyển động. Thay vì một dãy các bộ ghép quang, một nguồn bức xạ hồng ngoại duy nhất được sử dụng (LED hoặc laser bán dẫn) và một cơ chế quét đảm bảo chuyển động của chùm tia, với tốc độ cao quét bề mặt làm việc. Nếu không có vật cản thì chùm tia sẽ bị tán xạ. Nếu có bất kỳ chướng ngại vật nào trên đường đi của chùm tia, chùm tia sẽ bị phản xạ khỏi nó và bị bắt bởi một photodiode. Dựa trên sự thay đổi trạng thái của photodiode, bộ điều khiển sẽ ghi lại thao tác chạm tại điểm tương ứng.

Không giống như các cảm biến hồng ngoại có bộ ghép quang cố định, thiết kế được mô tả có thể được triển khai dưới dạng một mô-đun rất nhỏ gọn - do đó, giúp bạn có thể dễ dàng sử dụng nó trong thiết bị cầm tay. Tính năng độc đáo Công nghệ này là khả năng sử dụng nó với các hình ảnh được chiếu và kích thước khu vực làm việc có thể thay đổi trong một phạm vi khá rộng. Do không bị nhiễu nên hoạt động của cảm biến quang không ảnh hưởng đến đặc tính hình ảnh. Ngoài ra, chi phí của các cảm biến như vậy là thấp.

Trong số những nhược điểm, chúng tôi lưu ý độ phân giải không cao lắm, cơ hội hạn chếđể nhận dạng nhiều lần chạm cùng lúc và sai số khá lớn khi xác định tọa độ của điểm tiếp xúc ở các cạnh của màn hình, nơi góc tới của chùm tia là tối thiểu.

Thiết bị thương mại đầu tiên sử dụng cảm biến quang học có cơ chế quét là bàn phím ảo (Hình 9). Thiết bị có kích thước nhẹ hơn cho phép bạn thay thế bàn phím phần cứng khi làm việc với máy tính xách tay hoặc máy tính bỏ túi. TRONG Gần đây Các nhà phát triển máy chiếu đa phương tiện, cũng như các thiết bị di động có máy chiếu tích hợp, đang ngày càng quan tâm đến những cảm biến như vậy (Hình 10).

Cơm. 9. Bàn phím ảo không dây cho PDA
và điện thoại di động

Cơm. 10. Cảm biến hồng ngoại có cơ chế quét
Beam cho phép bạn thực hiện chức năng nhập liệu bằng cảm ứng
cho hình ảnh chiếu

NextCảm biến hồng ngoại cửa sổ

Công nghệ này được NextWindow phát triển và được sử dụng trong các bảng cảm ứng của hãng. Không giống như cặp giải pháp được mô tả ở trên, trong đó bề mặt cảm ứng là ảo, công nghệ NextWindow liên quan đến việc sử dụng một vật thể vật lý trong khả năng này - một tấm kính hoặc nhựa. Ở ba mặt ở hai đầu của tấm có các nguồn bức xạ hồng ngoại (dòng đèn LED) và ở hai góc trên có các cảm biến quang hoạt động trong phạm vi IR (Hình 11).

Cơm. 11. Sơ đồ cảm biến hồng ngoại NextWindow

Khi bạn chạm vào bề mặt bằng ngón tay hoặc bất kỳ vật thể nào, kiểu lan truyền bức xạ hồng ngoại sẽ thay đổi. Những thay đổi này được ghi lại bằng cảm biến quang học, dựa trên những thay đổi trong số đọc mà bộ điều khiển tính toán tọa độ của điểm tiếp xúc.

Ưu điểm của giải pháp này là độ truyền ánh sáng cao của tấm nền (hơn 92%), khả năng ghi điểm chạm đồng thời tại hai điểm và độ phân giải cao. Cảm biến loại này có độ ổn định cao và không cần hiệu chuẩn định kỳ trong quá trình hoạt động.

Trong số những nhược điểm, người ta có thể lưu ý đến thiết kế khá phức tạp của bộ điều khiển và do đó, giá thành của các thiết bị đó không phải là thấp nhất.

Bảng điều khiển cảm ứng của thiết kế này cách tốt nhất thích hợp để trang bị màn hình có kích thước màn hình lớn (từ 20 inch đường chéo trở lên). Dựa trên công nghệ NextWindow, cả hai bảng hiển thị có màn hình cảm ứng tích hợp và các mô-đun có thể tháo rời đều được sản xuất.

Cảm biến quang học dựa trên máy quay video

Trong các thiết bị hình thành hình ảnh trên màn hình bằng phương pháp chiếu phía sau, có thể sử dụng cảm biến quang học dựa trên máy quay video kỹ thuật số. Trong trường hợp đơn giản nhất, một máy quay video hoạt động trong phạm vi IR được sử dụng (Hình 12). Hình ảnh trên màn hình trong trường hợp này không phải là trở ngại vì nó được chiếu trong phạm vi nhìn thấy được và máy ảnh chỉ cần cảm nhận được nó.

Cơm. 12. Sơ đồ cảm biến quang học có camera trong thiết bị
Hình ảnh trên màn được tạo thành bằng phương pháp chiếu sau

Bề mặt bên trong của màn hình được chiếu sáng bằng tia hồng ngoại. Trong trường hợp không có bất kỳ vật thể nào trên bề mặt màn hình, tia hồng ngoại sẽ xuyên qua kính mà không bị cản trở. Nếu các tia chạm vào bề mặt, chúng sẽ bị phản xạ khỏi chướng ngại vật xuất hiện và máy quay video ghi lại một điểm (hoặc một số điểm) trên nền đồng nhất. Hình ảnh thu được được xử lý bằng phần mềm tính toán tọa độ của các điểm tiếp xúc.

Một cảm biến như vậy cũng có thể chứa một số máy quay video - điều này giúp tăng độ tin cậy và khả năng thực hiện của nó. Tính năng bổ sung. Ví dụ: trong thiết bị Microsoft Surface (Hình 13), năm máy quay video được cài đặt để phục vụ cảm biến loại này. Ngoài việc đăng ký các thao tác chạm và cử chỉ, chúng còn cung cấp một hệ thống nhận dạng đối tượng. Để làm được điều này, các vết đen trắng thu nhỏ được áp dụng ở mặt dưới của các đồ vật được sử dụng với thiết bị này, gợi nhớ đến các con số trên quân domino. Sử dụng các thẻ này, phần mềm có thể xác định loại đối tượng và tự động thực hiện hành động liên quan đến nó - mở tài liệu có mô tả, khởi chạy ứng dụng, v.v.

Cơm. 13. Tính năng Microsoft Surface
đầu vào cảm ứng được thực hiện bằng cách sử dụng máy quay video,
được lắp đặt bên trong nhà ở

Cảm biến quang học của máy quay video không có bất kỳ ảnh hưởng nào đến chất lượng hình ảnh trên màn hình. Các ưu điểm khác của giải pháp này bao gồm khả năng xử lý nhiều lần chạm đồng thời; sử dụng cả hai ngón tay và các đồ vật khác nhau (và theo bất kỳ sự kết hợp nào) để làm việc với Giao diện đồ họa. Độ phân giải của cảm biến như vậy có thể rất khác nhau tùy thuộc vào độ phân giải của máy quay video và hệ thống quang học được sử dụng. Ngoài ra, cùng một cảm biến với sửa đổi tối thiểu có thể được sử dụng để hoạt động với các màn hình có kích thước khác nhau.

Do chi phí cao và kích thước lớn, cảm biến quang học dựa trên máy quay video không phù hợp để sử dụng trong các thiết bị di động. Hệ thống yêu cầu phải hiệu chỉnh cẩn thận sau khi lắp đặt và điều chỉnh thường xuyên để đảm bảo độ chính xác có thể chấp nhận được.

Như đã đề cập, cảm biến quang dựa trên máy ảnh chỉ phù hợp để sử dụng riêng trong màn hình chiếu phía sau và điều này nằm trong đến một mức độ lớn giới hạn phạm vi ứng dụng của chúng. Hiện tại, loại thiết bị này còn rất ít: nhu cầu về TV chiếu đang giảm nhanh chóng và các thiết bị như Microsoft Surface được sản xuất với số lượng cực nhỏ.

Công nghệ dựa trên đặc tính của sóng âm

Cho đến nay, chưa có công nghệ nào sử dụng thuộc tính để triển khai chức năng nhập liệu bằng cảm ứng sóng âm, không được sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên, những giải pháp như vậy rất thú vị không chỉ vì nguyên lý hoạt động ban đầu mà còn vì một số lợi thế quan trọng.

Công nghệ sóng âm bề mặt

Đúng như tên gọi, hoạt động của giải pháp này dựa trên đặc tính truyền sóng âm bề mặt (SAW). Bảng điều khiển cảm ứng dựa trên chất hoạt động bề mặt là một tấm kính được gắn phía trước màn hình hiển thị với một khe hở nhỏ. Đầu dò áp điện (PET) và cảm biến thu được lắp đặt ở các góc của tấm và tấm phản xạ được lắp ở các cạnh (Hình 14). Trong quá trình hoạt động, bộ điều khiển cung cấp tín hiệu điện tần số cao cho các bộ chuyển đổi áp điện, từ đó kích thích sóng âm bề mặt trong phạm vi siêu âm (với tần số khoảng vài megahertz) trong tấm kính. Những sóng này được phân bố đều bởi các gương phản xạ trong suốt chiều dày của tấm và sau đó được thu lại bởi các cảm biến thu, chuyển chúng thành tín hiệu điện được bộ điều khiển đọc. Khi bạn chạm vào bề mặt cảm ứng, một phần năng lượng của sóng âm bề mặt sẽ bị hấp thụ (ngón tay hoặc vật thể khác trong trường hợp này hoạt động như một bộ giảm chấn, ngăn cản sự truyền sóng tự do). Bằng cách thay đổi tín hiệu được đọc bởi cảm biến nhận, bộ điều khiển sẽ xác định tọa độ của điểm tiếp xúc.

Cơm. 14. Sơ đồ bảng điều khiển cảm ứng dựa trên công nghệ chất hoạt động bề mặt

Bảng cảm ứng dựa trên công nghệ chất hoạt động bề mặt được phân biệt bởi độ tin cậy (chúng có thể chịu được hàng chục triệu lần nhấp chuột cùng một lúc), độ truyền ánh sáng cao (hơn 90%) và khả năng phản hồi khi chạm bằng cả hai ngón tay và các vật thể khác nhau. Trong một số triển khai công nghệ này cho phép bạn xác định không chỉ tọa độ mà còn cả lực nhấn.

Trong số những nhược điểm của bảng cảm ứng loại này, cần lưu ý độ nhạy với bề mặt làm việc bị nhiễm bẩn (bụi bẩn ảnh hưởng đến sự truyền sóng âm) và độ chính xác không cao trong việc xác định tọa độ của điểm nhấn. Cũng có thể bảng cảm ứng có thể gặp trục trặc trong điều kiện tiếng ồn lớn và rung động, điều này hạn chế đáng kể khả năng sử dụng các thiết bị loại này ngoài trời.

Có một số tùy chọn để triển khai bảng cảm ứng dựa trên chất hoạt động bề mặt - IntelliTouch, SecureTouch, iTouch, v.v. Lĩnh vực ứng dụng chính của bảng cảm ứng dựa trên công nghệ chất hoạt động bề mặt hiện là các ki-ốt thông tin, thiết bị đầu cuối, v.v. Bởi Đức hạnh của đặc tính kỹ thuật Với giải pháp này, nên sử dụng ở những màn hình có kích thước màn hình lớn (19 inch trở lên).

Công nghệ nhận dạng xung âm thanh

Công nghệ Nhận dạng xung âm thanh (APR), do Elo TouchSystems tạo ra, là phát triển hơn nữaý tưởng được sử dụng trong các tấm dựa trên chất hoạt động bề mặt. Tuy nhiên, nguyên lý hoạt động của màn hình cảm ứng dựa trên công nghệ APR khác biệt đáng kể so với các thiết bị dựa trên chất hoạt động bề mặt.

Bề mặt cảm ứng là một tấm kính. Bốn bộ chuyển đổi áp điện được lắp đặt ở hai bên của nó, chuyển đổi những bộ chuyển đổi trải rộng khắp độ dày của kính sóng âm thành tín hiệu điện (Hình 15).

Cơm. 15. Sơ đồ bảng điều khiển cảm ứng dựa trên công nghệ APR

Nguyên lý hoạt động của bảng APR dựa trên thực tế là âm thanh phát ra khi bạn chạm vào từng điểm trên bề mặt cảm ứng là duy nhất. Khi bạn chạm vào bề mặt cảm ứng, một xung âm thanh sẽ được tạo ra và truyền dọc theo tấm kính. Khi chạm tới mép của bảng điều khiển, xung sẽ tác động lên đầu dò, chuyển đổi nó thành tín hiệu điện và truyền đến bộ điều khiển. Cái sau so sánh các tín hiệu đến từ các cảm biến với các tín hiệu tham chiếu được lưu trong bộ nhớ, được ghi lại khi chạm vào nhiều điểm khác nhau tấm. Nếu hình ảnh âm thanh không khớp với các tiêu chuẩn được lưu trong bộ nhớ, bộ điều khiển sẽ không đăng ký máy ép - đây là cách nó được thực hiện hệ thống hiệu quả lọc tiếng ồn và rung động bên ngoài.

Bảng cảm ứng dựa trên công nghệ APR mang lại độ chính xác cao hơn (so với các thiết bị dựa trên chất hoạt động bề mặt) trong việc xác định tọa độ của điểm tiếp xúc và ít bị ảnh hưởng hơn nhiều tiếng ồn bên ngoài và sự rung động. Việc nhấn có thể được thực hiện bằng ngón tay hoặc bằng nhiều vật thể khác nhau. Những tấm nền như vậy có tốc độ truyền ánh sáng cao (hơn 90%) và vẫn hoạt động ngay cả khi có vết trầy xước và bụi bẩn trên bề mặt cảm ứng. Bảng điều khiển cảm ứng dựa trên công nghệ APR mang lại độ ổn định cao và không cần hiệu chỉnh lại trong quá trình vận hành. Giải pháp này có khả năng mở rộng cao: nó có thể được sử dụng trong bảng hiển thị với cả kích thước màn hình nhỏ và lớn.

Ngày nay, lĩnh vực ứng dụng chính của công nghệ APR là các ki-ốt kỹ thuật số và thiết bị đầu cuối POS. Việc cung cấp các giải pháp thương mại với màn hình cảm ứng dựa trên công nghệ APR đã bắt đầu tương đối gần đây - vào cuối năm 2006.

Công nghệ siêu âm

Để vận hành loại màn hình cảm ứng này, người ta sử dụng một chiếc bút đặc biệt, trong đó có bộ phát, bộ phát sóng siêu âm và nguồn điện thu nhỏ. Hai cảm biến phản ứng với sóng siêu âm được gắn trên khung hiển thị gần các góc trên của màn hình (Hình 16). Khi đầu bút chạm vào bề mặt màn hình, một công tắc sẽ được kích hoạt và bút bắt đầu phát ra sóng siêu âm. Bộ điều khiển ghi lại thời gian phản hồi của từng cảm biến và dựa trên sự khác biệt của các giá trị này để tính toán tọa độ của điểm tiếp xúc.

Cơm. 16. Sơ đồ thiết bị hiển thị có cảm biến siêu âm

Ưu điểm chính của giải pháp này là dễ thực hiện (không cần thay đổi thiết kế của bảng hiển thị), chi phí thấp và không bị nhiễu ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh. Thiết kế này có khả năng mở rộng tốt: cảm biến loại này có thể được sử dụng với màn hình Đa dạng về kích cỡ(chỉ cần những thay đổi nhỏ đối với chương trình điều khiển).

Nhược điểm chính là cần sử dụng bút đặc biệt. Ngoài ra, giải pháp này không mang lại độ chính xác cao trong việc xác định tọa độ điểm nhấn (±0,5 mm) và yêu cầu không gian thêmđể đặt các cảm biến trên khung xung quanh màn hình. Như vậy, thiết bị cảm biến sóng siêu âm thực tế không phù hợp để sử dụng trong các thiết bị di động.

Một ví dụ về thiết bị thương mại được trang bị hệ thống đầu vào cảm ứng siêu âm là màn hình LCD 17 inch ra mắt vào đầu năm 2006. Samsung SyncMaster 720TD (Hình 17). Các cảm biến cảm biến trong model này được chế tạo dưới dạng vòng đệm hình trụ nằm ở các góc trên của khung màn hình.

Cơm. 17. Màn hình LCD SyncMaster 720TD được trang bị một
đầu vào cảm ứng dựa trên công nghệ siêu âm

Công nghệ cộng hưởng điện từ

Tóm lại, điều đáng nói là công nghệ cộng hưởng điện từ do Wacom phát triển để sử dụng trong máy tính bảng đồ họa (số hóa). Năm 1998, mẫu màn hình LCD đầu tiên được tích hợp sẵn máy tính bảng đồ hoạ- Cintiq 18sx. Wacom hiện sản xuất hai dòng màn hình cảm ứng - Cintiq và PL (Hình 18).

Cơm. 18. Màn hình LCD dòng Wacom Cintiq được trang bị
máy tính bảng đồ họa tích hợp

Bảng cảm ứng dựa trên công nghệ cộng hưởng điện từ mang lại độ chính xác định vị rất cao và cũng cho phép bạn nhận được Thông tin thêm từ các cảm biến bút tích hợp - bằng cách này bạn có thể ghi lại áp suất, góc nghiêng, loại đầu bút, v.v.

Thiết kế này cho phép bạn theo dõi vị trí của bút ngay cả khi đầu bút ở khoảng cách 1-2 cm so với bề mặt làm việc. Nhờ đó, bảng cảm ứng có thể được lắp đặt bên dưới mô-đun màn hình LCD - mà không ảnh hưởng đến đặc tính quang học trưng bày.

Thật không may, có một số thiếu sót. Bảng cảm ứng dựa trên công nghệ cộng hưởng điện từ chỉ hoạt động với bút cảm ứng đặc biệt và cần được hiệu chỉnh định kỳ trong quá trình hoạt động. Ngoài ra, do sự phức tạp của thiết kế, những sản phẩm như vậy có chi phí sản xuất khá cao và giá tăng đáng kể khi kích thước màn hình tăng lên.

Màn hình cảm ứng dựa trên công nghệ này tiêu thụ rất nhiều điện và là nguồn gây nhiễu điện từ có thể làm hỏng công việc bình thường nằm gần đó thiết bị không dây(điện thoại di động, điểm truy cập, v.v.).

Rõ ràng, trong những năm tới, công nghệ cộng hưởng điện từ sẽ vẫn là giải pháp tập trung chủ yếu vào phân khúc nhỏ màn hình cảm ứng đắt tiền được sử dụng để làm việc với các ứng dụng chuyên nghiệp ( biên tập viên đồ họa, hệ thống mô hình 3D, hệ thống CAD, v.v.).

Màn hình cảm ứng đầu tiên được tạo ra bằng màng điện trở trong suốt. Công nghệ này vẫn còn phổ biến cho đến ngày nay. Có màn hình cảm ứng điện trở 4, 5 và 8 dây. Màn hình 4 dây dựa trên hai màng trong suốt làm từ polyester, mylar, plastisol (PL) hoặc polyethylene terephthalate (PET), nằm đối diện nhau và được ngăn cách bằng các quả bóng cách điện cực nhỏ. Các bề mặt bên trong của các màng đối diện nhau được phủ một hợp chất dẫn điện (điện trở) trong suốt dựa trên indium tin dioxide (ITO). Để xác định, chúng ta sẽ gọi một trong các lớp điện trở là phía sau và lớp kia, nằm gần người quan sát hơn, là phía trước (Hình 3).

Sự tiếp xúc với các lớp này được đảm bảo bằng hai cặp dải điện cực kim loại hóa. Cặp đầu tiên nằm dọc, dọc theo các cạnh của lớp sau và cặp thứ hai nằm ngang, dọc theo các cạnh của lớp trước. Tất cả bốn điện cực được kết nối với một bộ vi điều khiển, bộ vi điều khiển này sẽ xác định tuần tự tọa độ ngang và dọc của điểm tiếp xúc. Hoạt động của bộ điều khiển trong trường hợp đầu tiên có thể được mô tả gần đúng như sau. Một điện áp không đổi, ví dụ 5 V, được đặt vào các điện cực thẳng đứng của lớp điện trở phía sau và một dòng điện nhất định I chạy từ điện cực này sang điện cực kia. Hơn nữa, tại mỗi phần nằm ngang của lớp điện trở phía sau, dòng điện tạo ra điện áp rơi tỷ lệ thuận với chiều dài của đoạn đó.

Khi bạn chạm vào màn hình, lớp điện trở phía trước sẽ biến dạng và chạm vào lớp phía sau. Trong trường hợp này, lớp phía trước hoạt động như một đầu dò xác định điện áp ở lớp phía sau tại điểm tiếp xúc. Các điện cực nằm ngang của lớp điện trở phía trước được vi điều khiển nối ngắn mạch (để giảm ảnh hưởng của điện trở của lớp điện trở phía trước) và tín hiệu tổng 5 được cung cấp qua tầng đệm (có điện trở đầu vào cao) để bộ chuyển đổi analog sang kỹ thuật số(ADC). Điện áp ở đầu vào ADC xác định vị trí nằm ngang của điểm tiếp xúc. Để xác định tọa độ dọc, các lớp điện trở phía trước và phía sau “hoán đổi vị trí”: bộ vi điều khiển cung cấp một điện áp không đổi cho các điện cực nằm ngang của lớp phía trước và đóng các điện cực của lớp phía sau (lớp này được sử dụng làm đầu dò). Tọa độ của điểm tiếp xúc được xác định bởi bộ vi điều khiển ở tốc độ cao - hơn một trăm lần mỗi giây. Điểm yếu của tấm chắn 4 dây là màng polyester phía trước. Biến dạng lặp đi lặp lại dẫn đến phá hủy lớp dẫn điện, dẫn đến giảm độ chính xác của việc xác định tọa độ. Nhà sản xuất đảm bảo công việc ổn định các thiết bị có số lần bấm tại một điểm lên tới hàng triệu.

Màn hình 8 dây hơi khác so với màn hình 4 dây - để tăng độ chính xác của việc xác định tọa độ, 4 dây dẫn bổ sung đã được giới thiệu, được kết nối với cùng hai cặp điện cực kim loại nằm dọc theo các cạnh của lớp phủ dẫn điện. Tuy nhiên, điều này không làm tăng độ tin cậy của toàn bộ màn hình.

Nhưng màn hình điện trở 5 dây có đặc tính được cải thiện. Lớp phủ điện trở phía trước, biến dạng khi chạm vào, được thay thế bằng lớp dẫn điện và được sử dụng riêng làm đầu dò. Và lớp phủ điện trở phía sau không được áp dụng cho màng polyester mà cho kính. Vì vậy, chữ viết tắt FG (Film on Glass) thường được thêm vào tên của màn hình 5 dây. Bốn điện cực tạo ra một gradient điện áp dọc và ngang được đặt ở lớp điện trở phía sau. Điện cực thứ năm là đầu ra của đầu dò lớp dẫn điện phía trước. Thiệt hại đối với lớp này trong quá trình biến dạng hầu như không ảnh hưởng đến độ chính xác của việc xác định tọa độ, do đó những màn hình như vậy đáng tin cậy hơn. Người ta tin rằng chúng có thể chịu được tới 35 triệu lần nhấp chuột tại một thời điểm. Ngoài ra, màn hình 5 dây, không giống như màn hình 4 và 8 dây, cho phép lắp đặt các thiết bị hiển thị dựa trên CRT trên màn hình hình cầu hoặc hình trụ.

Công nghệ điện trở cho phép bạn xác định tọa độ của điểm tiếp xúc với độ chính xác cao. Về mặt lý thuyết, việc sử dụng ADC 12 bit giúp có thể phân biệt 4096x4096 điểm theo chiều ngang và chiều dọc. Trong thực tế, độ phân giải cao bằng một nửa, nhưng điều này là khá đủ khi sử dụng màn hình điện trở, chẳng hạn như để vẽ hoặc ghi chú trong sổ ghi chú điện tử.

Ưu điểm của màn hình điện trở bao gồm: khả năng được kích hoạt (chạm) bởi bất kỳ vật thể nào (ngón tay, thẻ ngân hàng hoặc đầu cùn của bút cảm ứng), khả năng chống bụi, chống ẩm, ngưng tụ, hơi nước, nhiễm bẩn bề mặt, cho phép chúng hoạt động đáng tin cậy khi các loại màn hình khác không xây dựng được; chi phí thấp và dễ dàng cài đặt.

Nhược điểm chính là độ trong suốt thấp (khoảng 75% cho 4 và

Màn hình 8 dây và lên tới 85% đối với màn hình 5 dây), độ bền cơ học không đủ (màn hình có thể bị hư hỏng bởi vật sắc nhọn),

sự cần thiết phải hiệu chỉnh màn hình định kỳ, công việc tồi tệ Tại nhiệt độ thấp, (có liên quan đến việc giảm độ đàn hồi của màng biến dạng phía trước). Ngoài ra, màn hình điện trở chỉ có thể nhận biết được một điểm chạm, tức là nếu lòng bàn tay bạn ấn vào màn hình khi nhập văn bản thì tọa độ sẽ được tính toán sai. Và chỉ những tấm nền điện trở gần đây của Elo Touch mới “học” được cách nhận biết

một số lần nhấp chuột đồng thời, mặc dù ở cấp độ phần mềm. Màn hình điện trở rất phổ biến. Chúng được sử dụng khi không cần thiết chất lượng cao hiển thị màu sắc và khả năng thực hiện hành vi phá hoại bị loại trừ, ví dụ: trong hệ thống POS (điểm buồm) (thiết bị đầu cuối tiền mặt), máy tính bỏ túi, Định vị GPS, điện thoại di động, thiết bị công nghiệp và y tế, các thiết bị phức hợp dụng cụ đo lường và các thiết bị tương tự khác.

Khi Steve Jobs lên sân khấu năm 2004 và trình diễn iPhone mới, ít người nghi ngờ thế giới sẽ thay đổi bao nhiêu trong mười năm tới. Ngày nay thật khó để tưởng tượng cuộc sống của chúng ta mà không có công nghệ cảm ứng: ngay cả tivi và sắp tới là ô tô cũng được trang bị chúng. Điện thoại thông minh và máy tính bảng, máy tính xách tay có màn hình cảm ứng, nền tảng điều hành, được tạo riêng cho loại thiết bị này - tất cả những thiết bị này chiếm một phần rất lớn trong thị trường điện tử tiêu dùng. Đúng vậy, công nghệ cảm ứng đã tồn tại trước iPhone, nhưng mức độ phát triển và phân phối của chúng còn nhiều điều đáng mong đợi và chúng tiêu tốn những khoản tiền đáng kinh ngạc. Có ý kiến ​​​​cho rằng trong tương lai gần, công nghệ cảm ứng sẽ được thay thế bằng một dạng giao diện người dùng thuận tiện hơn - dựa trên giọng nói, thực tế tăng cường và cảm giác xúc giác, nhưng cho đến nay vẫn chưa có nguyên mẫu hoạt động nào được đưa ra.

Cách phổ biến nhất để đắm mình trong thực tế ảo hiện được coi là sử dụng kính và mũ bảo hiểm đặc biệt. Tuy nhiên, có nhiều cách ngâm khác - ví dụ: chiếu hình ảnh trực tiếp lên võng mạc hoặc sử dụng màn hình 3D. Phương pháp thứ hai cực kỳ hiếm khi được sử dụng, vì những màn hình như vậy cần phải được nhìn nghiêm ngặt từ một góc độ nhất định, nhưng các nhà nghiên cứu từ Canada đã loại bỏ nhược điểm này - họ đã tạo ra một màn hình hình cầu có phạm vi bao phủ 360 độ.

Màn hình cảm ứng là một thiết bị dùng để nhập và xuất thông tin thông qua màn hình cảm ứng và cử chỉ. Như bạn đã biết, màn hình thiết bị hiện đại không chỉ hiển thị hình ảnh mà còn cho phép bạn tương tác với thiết bị. Ban đầu, các nút quen thuộc được sử dụng để tương tác như vậy, sau đó bộ điều khiển "chuột" nổi tiếng không kém xuất hiện, giúp đơn giản hóa đáng kể việc thao tác thông tin trên màn hình máy tính. Tuy nhiên, “chuột” cần có bề mặt nằm ngang để hoạt động và không phù hợp lắm với các thiết bị di động. Đây là nơi tiện ích bổ sung có ích. màn hình bình thường – Màn hình cảm ứng, hay còn gọi là Touch Panel, touch panel, touch film. Trên thực tế, phần tử cảm ứng không phải là màn hình - nó là thiết bị bổ sung, được cài đặt phía trên màn hình từ bên ngoài, bảo vệ màn hình và dùng để nhập tọa độ khi chạm vào màn hình bằng ngón tay hoặc vật thể khác.

Cách sử dụng

Ngày nay, màn hình cảm ứng được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử di động. Ban đầu, màn hình cảm ứng được sử dụng trong thiết kế máy tính cá nhân bỏ túi (PDA, PDA), hiện nay các thiết bị liên lạc đang dẫn đầu. Điện thoại cầm tay, máy nghe nhạc và thậm chí cả máy ảnh và máy quay video. Tuy nhiên, công nghệ điều khiển bằng ngón tay nút ảo trên màn hình trở nên tiện lợi đến mức hầu hết tất cả các thiết bị thanh toán, nhiều máy ATM hiện đại, ki-ốt thông tin điện tử và các thiết bị khác được sử dụng trong Ở những nơi công cộng.

Máy tính xách tay có màn hình cảm ứng

Cũng cần lưu ý máy tính xách tay, một số mẫu được trang bị màn hình cảm ứng xoay, mang lại máy tính di động không chỉ có chức năng tốt hơn mà còn linh hoạt hơn trong việc điều khiển nó trên đường phố và trên không.

Thật không may, không có nhiều mẫu máy tính xách tay tương tự, thường được gọi là “máy biến áp”, nhưng chúng vẫn tồn tại.

Nhìn chung, công nghệ màn hình cảm ứng có thể được mô tả là tiện lợi nhất khi bạn cần truy cập ngay vào điều khiển thiết bị mà không cần chuẩn bị sơ bộ và với khả năng tương tác đáng kinh ngạc: các điều khiển có thể thay đổi lẫn nhau tùy thuộc vào chức năng được kích hoạt. Bất cứ ai đã từng làm việc với thiết bị cảm ứng, điều trên là hoàn toàn dễ hiểu.

Các loại màn hình cảm ứng

Có một số loại bảng cảm ứng được biết đến ngày nay. Đương nhiên, mỗi người trong số họ đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Chúng ta hãy nêu bật bốn cấu trúc chính:

  • Điện trở
  • điện dung
  • Điện dung dự kiến

Ngoài các màn hình được chỉ định, màn hình ma trận và màn hình hồng ngoại được sử dụng, nhưng do độ chính xác thấp nên phạm vi ứng dụng của chúng rất hạn chế.

Điện trở

Bảng điều khiển cảm ứng điện trở là một trong những loại phổ biến nhất thiết bị đơn giản. Về cốt lõi, một bảng như vậy bao gồm chất nền dẫn điện và màng nhựa có điện trở nhất định. Khi bạn nhấn màng, nó sẽ đóng lại với chất nền và thiết bị điện tử điều khiển sẽ xác định điện trở tạo ra giữa các cạnh của chất nền và màng, tính toán tọa độ của điểm áp suất.

Ưu điểm của màn hình điện trở là giá thành rẻ và thiết kế đơn giản. Chúng có khả năng chống vết bẩn tuyệt vời. Ưu điểm chính của công nghệ điện trở là độ nhạy với mọi thao tác chạm: bạn có thể làm việc bằng tay (bao gồm cả găng tay), bút stylus (bút) và bất kỳ vật cứng, cùn nào khác (ví dụ: đầu trên của bút bi hoặc một góc thẻ nhựa). Tuy nhiên, cũng có những nhược điểm khá nghiêm trọng: màn hình điện trở nhạy cảm với các hư hỏng cơ học, màn hình như vậy rất dễ trầy xước nên thường mua thêm một lớp màng bảo vệ đặc biệt để bảo vệ màn hình. Ngoài ra, các tấm điện trở hoạt động không tốt ở nhiệt độ thấp và cũng có độ trong suốt thấp - chúng truyền không quá 85% quang thông của màn hình.

Sử dụng bút cảm ứng

Ứng dụng

  • Người giao tiếp
  • Điện thoại cầm tay
  • Thiết bị đầu cuối POS
  • Máy tính bảng
  • Công nghiệp (thiết bị điều khiển)
  • Thiết bị y tế

Người giao tiếp

điện dung

Công nghệ màn hình cảm ứng điện dung dựa trên nguyên tắc một vật thể có điện dung lớn (trong trường hợp này là một người) có khả năng dẫn dòng điện. Bản chất của công nghệ điện dung là phủ một lớp dẫn điện lên kính, đồng thời chiếu ánh sáng yếu vào từng góc trong số bốn góc của màn hình. Dòng điện xoay chiều. Nếu bạn chạm vào màn hình bằng vật được nối đất có công suất lớn (ngón tay), dòng điện sẽ bị rò rỉ. Điểm tiếp xúc (và do đó rò rỉ) càng gần các điện cực ở các góc của màn hình thì cường độ dòng điện rò rỉ càng lớn, được ghi lại bởi thiết bị điện tử điều khiển, tính toán tọa độ của điểm tiếp xúc.

Màn hình điện dung rất đáng tin cậy và bền, tuổi thọ của chúng là hàng trăm triệu lần nhấp, chúng chống ô nhiễm một cách hoàn hảo, nhưng chỉ những màn hình không dẫn dòng điện. So với điện trở, chúng trong suốt hơn. Tuy nhiên, nhược điểm vẫn là khả năng làm hỏng lớp phủ dẫn điện và không nhạy cảm khi chạm vào các vật không dẫn điện, ngay cả khi đeo găng tay.

Quầy thông tin

Ứng dụng

  • Trong khuôn viên an ninh
  • Ki-ốt thông tin
  • Một số máy ATM

Điện dung dự kiến

Màn hình điện dung chiếu dựa trên việc đo điện dung của một tụ điện được hình thành giữa cơ thể con người và một điện cực trong suốt trên bề mặt kính, trong trường hợp này là một chất điện môi. Do các điện cực được áp dụng cho bề mặt bên trong của màn hình, màn hình như vậy có khả năng chống hư hỏng cơ học cực kỳ cao và có tính đến khả năng sử dụng kính dày, màn hình điện dung chiếu có thể được sử dụng ở những nơi công cộng và trên đường phố mà không có bất kỳ hạn chế đặc biệt nào. Ngoài ra, loại màn hình này còn nhận biết thao tác nhấn bằng ngón tay đeo găng.

Thiết bị đầu cuối thanh toán

Các màn hình này khá nhạy và có thể phân biệt được giữa thao tác nhấn bằng ngón tay và bút dẫn điện, đồng thời một số mẫu máy có thể nhận dạng nhiều thao tác nhấn (cảm ứng đa điểm). Các tính năng của màn hình điện dung chiếu là độ trong suốt cao, độ bền và khả năng miễn nhiễm với hầu hết các chất gây ô nhiễm. Nhược điểm của màn hình này là nó không độ chính xác cao, cũng như sự phức tạp của các thiết bị điện tử xử lý tọa độ của máy in.

Ứng dụng

  • Các ki-ốt điện tử trên đường phố
  • Thiết bị đầu cuối thanh toán
  • máy ATM
  • Bàn di chuột máy tính xách tay
  • điện thoại Iphone

Với việc xác định sóng âm bề mặt

Bản chất của hoạt động của bảng cảm ứng với việc xác định sóng âm bề mặt là sự hiện diện của các rung động siêu âm trong độ dày của màn hình. Khi bạn chạm vào kính rung, sóng sẽ bị hấp thụ và điểm tiếp xúc sẽ được cảm biến trên màn hình ghi lại. Có thể gọi những ưu điểm của công nghệ độ tin cậy cao và nhận dạng áp suất (không giống như màn hình điện dung). Nhược điểm là khả năng bảo vệ kém khỏi các yếu tố môi trường, do đó, không thể sử dụng màn hình có sóng âm bề mặt ngoài trời và ngoài ra, những màn hình như vậy sợ bị nhiễm bẩn sẽ cản trở hoạt động của chúng. Hiếm khi được sử dụng.

Các loại màn hình cảm ứng hiếm khác

  • Màn hình quang học. Kính được chiếu sáng bằng ánh sáng hồng ngoại; khi chạm vào kính như vậy, ánh sáng sẽ bị tán xạ và được cảm biến phát hiện.
  • Màn hình cảm ứng. Bên trong màn hình có một cuộn dây và một mạng lưới các dây nhạy cảm phản hồi khi chạm vào bằng bút hoạt động được cấp nguồn bằng cộng hưởng điện từ. Điều hợp lý là những màn hình như vậy chỉ phản hồi khi chạm bằng một chiếc bút đặc biệt. Được sử dụng trong máy tính bảng đồ họa đắt tiền.
  • Máy đo biến dạng - phản ứng với biến dạng màn hình. Những màn hình như vậy có độ chính xác thấp nhưng rất bền.
  • Lưới tia hồng ngoại là một trong những công nghệ đầu tiên cho phép bạn nhận dạng các thao tác chạm trên màn hình. Lưới bao gồm nhiều bộ phát và thu ánh sáng nằm ở hai bên màn hình. Nó phản ứng với việc chặn các tia tương ứng của các vật thể, trên cơ sở đó nó xác định tọa độ của máy ép.
  • Di chuyển hai ngón tay lại với nhau – thu nhỏ hình ảnh (văn bản)
  • Xòe 2 ngón tay sang 2 bên – tăng (Zoom)
  • Chuyển động của nhiều ngón tay cùng lúc - cuộn văn bản, trang trong trình duyệt
  • Xoay bằng hai ngón tay trên màn hình – xoay hình ảnh (màn hình)

Về lợi ích và bất lợi của màn hình cảm ứng

Màn hình cảm ứng đã xuất hiện từ lâu trong các thiết bị cầm tay. Cái này có một vài nguyên nhân:

  • Khả năng thực hiện số lượng điều khiển tối thiểu
  • Sự đơn giản của giao diện đồ họa
  • Dễ kiểm soát
  • Dễ dàng truy cập vào các chức năng của thiết bị
  • Mở rộng khả năng đa phương tiện

Tuy nhiên, có quá nhiều nhược điểm:

  • Thiếu phản hồi xúc giác
  • Thường xuyên phải sử dụng bút (bút stylus)
  • Khả năng hư hỏng màn hình
  • Sự xuất hiện của dấu vân tay và bụi bẩn khác trên màn hình
  • Tiêu thụ năng lượng cao hơn

Do đó, không phải lúc nào cũng có thể loại bỏ hoàn toàn bàn phím, vì việc gõ văn bản bằng các phím quen thuộc sẽ thuận tiện hơn nhiều. Nhưng màn hình cảm ứng có tính tương tác cao hơn nhờ có nhiều truy cập hoạt động tới các mục menu và cài đặt của các tiện ích hiện đại.

Chúng tôi hy vọng tài liệu này sẽ giúp ích cho bạn khi lựa chọn một thiết bị màn hình cảm ứng.

Thảo luận trên diễn đàn