Thực đơn
trang chủWindows 7

Công nghệ màn hình cảm ứng. Công nghệ cảm ứng hồng ngoại

Phát triển công nghệ cảm biến

Công nghệ cảm ứng đang tích cực xâm chiếm Nga thị trường máy tính. Sự ra mắt của các hệ thống này đã diễn ra hơn 4 năm trước, nhưng sự tăng trưởng nhanh chóng của thị trường chỉ bắt đầu vào mùa hè này, khi các ki-ốt thông tin màn hình cảm ứng xuất hiện tại các ga tàu điện ngầm, khách sạn lớn và nhà ga ở Moscow. Một số trong số chúng đã được lắp đặt như một phần của Khu đô thị Hệ thống thông tin Moscow", cái còn lại - là dự án của các công ty riêng lẻ.

Tất cả các ki-ốt này đều có giao diện thuận tiện và thực sự thân thiện với người dùng, cho phép ngay cả người dùng thiếu kinh nghiệm cũng có thể dễ dàng quản lý một hệ thống thông tin phức tạp.

Màn hình cảm ứng cho phép bạn đạt được sự đơn giản và tiện lợi như vậy. Công nghệ cảm ứng xuất hiện lần đầu tiên cách đây hơn 25 năm, khi các chuyên gia của công ty ELO TouchSystems của Mỹ phát triển công nghệ điện cực điện trở, cho phép họ đạt được sự kết hợp hiếm có giữa độ tin cậy cao và độ chính xác được đảm bảo với khả năng thích ứng đáng kinh ngạc. Sự phát triển này đã tạo động lực cho sự phát triển của công nghệ cảm biến. Màn hình cảm ứng sử dụng nguyên lý sóng âm bề mặt (ELO TouchSystems), sự thay đổi điện dung phân tán (MicroTouch), sóng hồng ngoại và công nghệ điện trở 4 điện cực (một số hãng Đài Loan) bắt đầu xuất hiện trên thị trường.

Hãy xem xét các tính năng của các loại triển khai giao diện cảm ứng khác nhau.

Công nghệ 5 điện cực điện trở

Khoảng không gian giữa kính và nhựa được ngăn cách bằng các chất cách điện siêu nhỏ ("chấm"), được ELO TouchSystems cấp bằng sáng chế, được phân bổ đều trên vùng hoạt động của màn hình. Chúng cách nhiệt các bề mặt dẫn điện một cách đáng tin cậy. Khi ấn vào, các bề mặt này tiếp xúc với nhau. Sự thay đổi điện trở được bộ điều khiển ghi lại và truyền về máy tính. Ưu điểm của AccuTouch là độ tin cậy cao. Màn hình hoàn toàn không nhạy cảm với bụi bẩn và môi trường khắc nghiệt. Màn hình cảm ứng AccuTouch kết nối với bộ điều khiển xử lý tín hiệu từ bề mặt màn hình và chuyển đổi chúng thành tọa độ cảm ứng (X và Y) được truyền đến xe buýt hệ thống máy tính và được xử lý như tín hiệu chuẩn"chuột".

Nguyên lý sóng âm bề mặt (SAW)

Một màn hình dựa trên nguyên lý này (IntelliTouch) được chế tạo dưới dạng một tấm kính với các bộ chuyển đổi áp điện nằm ở các góc của màn hình. Một bộ điều khiển đặc biệt sẽ gửi tín hiệu điện tần số cao đến chúng, tín hiệu này được chuyển thành sóng âm. Sóng được phản xạ bởi một loạt cảm biến nằm dọc theo các cạnh của tấm nền. Các cảm biến nhận thu thập các sóng phản xạ và gửi chúng trở lại bộ chuyển đổi, chuyển đổi dữ liệu nhận được thành tín hiệu điện được bộ điều khiển phân tích. Điểm đặc biệt của công nghệ này là tọa độ cảm ứng không chỉ được tính dọc theo trục X và Y mà còn dọc theo trục Z.

Nguyên lý thay đổi công suất phân tán

Màn hình được làm dưới dạng một tấm kính có phủ một lớp dẫn điện, tức là bề mặt của màn hình là một điện dung phân bố sẽ thay đổi khi chạm vào. Những thay đổi này được bộ điều khiển đăng ký và xử lý, sau đó bộ điều khiển sẽ tính toán tọa độ của cảm ứng.

Công nghệ sóng hồng ngoại

Màn hình được làm dưới dạng khung với các dãy phát hồng ngoại tạo thành lưới. Sự xuất hiện của vật thể lạ trong lưới được bộ điều khiển đăng ký, xử lý và truyền đến máy tính.

Về mặt cấu trúc, màn hình cảm ứng được chế tạo dưới dạng đế thủy tinh bám theo độ cong của bề mặt ống tia âm cực hoặc ma trận tinh thể lỏng của màn hình. Có màn hình hình cầu, FST, hình trụ và phẳng trên thị trường, cho phép bạn lựa chọn lựa chọn tốt nhất cho bất kỳ màn hình.

Ngoại lệ là các màn hình sử dụng sóng hồng ngoại và màn hình SecureTouch “chống phá hoại” của ELO. Cái đầu tiên, như đã đề cập, được làm dưới dạng khung được đặt trên màn hình. Cái thứ hai được cài đặt ở phía trước màn hình. Điều này là do SecureTouch là một màn hình cảm ứng tăng sức mạnh. Được phát triển với công nghệ chất hoạt động bề mặt, SecureTouch được thiết kế để chịu được các tác động khắc nghiệt. Nó sẽ tiếp tục hoạt động bất chấp những vết xước có thể làm hỏng bất kỳ màn hình cảm ứng nào khác và có thể chịu được tác động từ các vật nặng. SecureTouch dựa trên kính cường lực hoặc kính cường lực, dày 0,25 hoặc 0,5 inch.

Màn hình cảm ứng thuộc loại này được kiểm tra theo thông số kỹ thuật UL (UL-1950). Một quả bóng thép nặng một kg được thả rơi nhiều lần lên bề mặt màn hình từ độ cao 51,5 inch (khoảng 131 cm). SecureTouch đã vượt qua bài kiểm tra mà không làm hỏng hoặc trầy xước bề mặt.

Đầu năm nay, một loại màn hình cảm ứng khác xuất hiện. Đây là màn hình Scribex của ELO. Scribex cho phép nhập thông tin viết tay vào hệ thống máy tính. Điều này giải quyết các vấn đề cấp bách của các ứng dụng ngân hàng và giao dịch. Giải pháp mới giúp người dùng tránh được những khó khăn phát sinh khi cấp quyền truy cập và điền các tài liệu khác nhau bằng bàn phím. Màn hình được chế tạo bằng công nghệ điện trở 5 điện cực. Độ phân giải cao và tốc độ quét cao cho phép bạn nhập chữ ký với chất lượng đủ để hầu hết các chương trình nhận dạng.

Chúng mô phỏng hoàn toàn một con chuột tiêu chuẩn. Trình điều khiển cho phép bạn đặt các chế độ phản hồi để nhấn, nhả, nhấn đúp và thậm chí cả nút chuột phải. Hiện tại, trình điều khiển có sẵn cho DOS, Windows 3.x, Windows 95, Windows NT và một số hệ thống UNIX, OS/2, Apple Macintosh.

Có nhiều loại bộ điều khiển có sẵn những màn hình cảm ứng, khác nhau ở cách chúng giao tiếp với máy tính. Bộ điều khiển PC-Bus được lắp vào khe cắm mở rộng bo mạch chủ, nối tiếp - kết nối với cổng nối tiếp. Cái sau có thể ở bên ngoài hoặc bên trong, được tích hợp trực tiếp vào màn hình. Một loạt bộ điều khiển PCMCIA có sẵn để sử dụng trong máy tính xách tay.

Công nghệ nhập liệu cảm ứng có một số đặc tính khiến nó không thể thiếu trong nhiều ứng dụng. Đầu tiên trong số đó là việc thực hiện thái độ vốn có về mặt di truyền là “chạm vào đối tượng quan tâm”. Con người chạm vào một vật thể để có thêm thông tin về nó là điều tự nhiên. Điều này diễn ra một cách trực quan và không dẫn đến xung đột nội bộ mà phương thức nhập liệu truyền thống đôi khi gây ra. Thuộc tính này giải quyết một cách lý tưởng vấn đề về giao diện thân thiện với người dùng trong các hệ thống thông tin và tham chiếu được thiết kế để truy cập đại chúng.

Thuộc tính thứ hai - Sự bảo vệ tối đa từ lỗi của người vận hành. Nhiều người có thể nhớ đến bàn phím dán trên máy tính tiền ở các cửa hàng. Vị trí đặt chìa khóa không hợp lý và tải cao dẫn đến lỗi đầu vào. Vì vậy, nhân viên thu ngân đã tìm ra một giải pháp đơn giản và che những chiếc chìa khóa hiếm khi được sử dụng bằng hộp diêm.

Khi sử dụng đầu vào cảm ứng, bàn phím trên màn hình điều khiển được tạo ra bởi phần mềm. Điều này cho phép bạn không làm quá tải toán tử và chỉ hiển thị những phím được sử dụng trong khoảnh khắc này. Ngoài ra, bạn có thể chọn kích thước tối ưu và màu sắc của phím.

Đầu vào bằng cảm ứng cũng làm giảm khả năng bị hack và các hoạt động trái phép trên hệ thống máy tính.

Những tính năng này và các tính năng khác giúp công nghệ cảm ứng trở nên tối ưu để sử dụng làm thiết bị đầu cuối POS, trong y học, trong công nghiệp (thiết bị đầu cuối kiểm soát quy trình), trong các ứng dụng truy cập đại chúng, trong kinh doanh bảo mật (hệ thống xác định và nhắm mục tiêu các thiết bị theo dõi), trong các ứng dụng tài chính.

Hiện tại, các giải pháp dựa trên đầu vào cảm ứng đã được sử dụng thành công ở nhiều tổ chức khác nhau ở Moscow, St. Petersburg và nhiều thành phố khác.

Công ty Hệ thống Cảm ứng QUARTA, http://www.quarta.msk.ru/ucc/ -

Số lượng khác nhau các thiết bị điện tử, 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 ứng dụng công nghệ khác nhau, dùng để tạo 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.

Với điều này, chúng ta sẽ hoàn thành chuyến tham quan lịch sử ngắn gọn và 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. bảng 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 lớp phủ trong suốt dẫn dòng 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 kết nối với nguồn DC và điện cực còn lại được nối đất. Các điện cực màng bị đoản mạch (Hình 3) và bộ điều khiển đo điện áp trên chúng, từ đó xác định một trong các tọa độ (trong trong trường hợp này- 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. Lớp hoàn thiện mờ giúp trung hòa ánh sáng chói một cách hiệu quả và ít bám dấu vân tay 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 và công nghệ thứ hai cung cấp nhiều hơn tài nguyên cao(lên đến hàng chục triệu lần nhấp chuột 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. Chúng dễ bị hư hỏng cơ học hơn các cấu trúc khác - xét cho cùng, để vận hành, bạn cần 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 trình xem (lớp nền, màng và lớp bảo vệ), việc sử dụng bảng điều khiển cảm ứng điện trở chắc chắn sẽ dẫn đến sự suy giảm độ rõ của hình ảnh (nhược điểm này thường gặp hơn ở 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

Từ khá lâu nay, 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 có công suất khá 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.

Bàn di chuột thuộc loại nàyđược làm trên chất 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 yếu cho các điện cực. Dòng điện xoay chiều. 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 nhấn). Ngoài ra, nhờ có ít yếu tố quang học 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

Hiện tại, giải pháp này đứng thứ hai về mức độ phổ biến của công nghệ cảm ứng, chỉ 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%), có khả năng chống bụi bẩn và hư hỏng cơ học trên bề mặt làm việc và có thể hoạt động trong phạm vi nhiệt độ rộng.

Công nghệ điện dung chiếu có khả năng mang lại độ chính xác rất cao trong việc xác định tọa độ của điểm nhấn, 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 chặn sự phổ biến của loại bảng cảm ứng này trong các thiết bị rẻ tiền cũng như trong các thiết bị có màn hình size 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 cảm ứng dựa trên công nghệ điện dung dự kiến ​​được sử dụng trong điện thoại di động, máy nghe nhạc kỹ thuật số, kiốt 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 phân phối.

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 của những thiết bị như vậy vẫn chưa được bộc 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 bảng hiển thị với kích thước lớn màn hình. 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. Loại màn hình cảm ứng này có thể không hoạt động bình thường nếu tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời trên 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, màn hình LCD và plasma có cảm biến hồng ngoại được sử dụng trong các thiết bị trình chiếu, trong 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, cho phép dễ dàng sử dụng nó trong các thiết bị di động. Một tính năng độc đáo của 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. Trên ba mặt, ở hai đầu tấm, các nguồn bức xạ hồng ngoại (dòng đèn LED) được lắp đặt và ở hai mặt 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 cảm ứng có thiết kế này phù hợp nhất để trang bị màn hình có kích thước màn hình lớn (từ 20 inch theo 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 mà hình ảnh trên màn hình được hình thành bằng phương pháp chiếu phía sau, 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 thích hợp để sử dụng trong màn hình chiếu phía sau và điều này hạn chế đáng kể 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 các đặc tính của sóng âm để thực hiện chức năng nhập liệu bằng cảm ứng trở nên phổ biến. 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. Bảng cảm ứng cũng có thể gặp trục trặc trong điều kiện có tiếng ồn và độ rung mạnh, 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. Do đặc tính kỹ thuật của giải pháp này, nên sử dụng nó trên các 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. Bên cạnh đó, quyết định này mang lại độ chính xác không cao lắm trong việc xác định tọa độ của điểm nhấn (±0,5 mm) và cần thêm không gian để 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.

Như một ví dụ thiết bị nối tiếp, được trang bị hệ thống nhập liệu cảm ứng siêu âm, có thể kể đến là màn hình LCD 17 inch ra mắt 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 có máy tính bảng đồ họa tích hợp, Cintiq 18sx, xuất hiện trong dòng sản phẩm của công ty. 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.).

Công nghệ cảm ứng 27/05/2011

Nút bấm và bánh xe tiện lợi hơn

Tôi tự hỏi liệu bạn có đoán được khôngHenry Edward RobertsVàMartin Cooper,chế tạo máy tính cá nhân đầu tiên trên thế giớivà một chiếc điện thoại di động, ồcái đóP Liệu sẽ còn khoảng nửa thế kỷ nữa và việc sử dụng các thiết bị liên lạc vốn đã quen thuộc - bàn phím, chuột và cần điều khiển - sẽ mờ dần?

Ngày nay, một cách tương tác hoàn toàn khác giữa một người và một vật cố định hoặc Máy tính xách tay- Cái này công nghệ cảm biến, cũng đã được sử dụng tích cực trong các ki-ốt thông tin cảm ứng tự phục vụ và thiết bị đầu cuối thanh toán, đồng thời đã đơn giản hóa đáng kể quy trình “giao tiếp” giữa người tiêu dùng và thiết bị công nghệ cao. Thiết bị màn hình cảm ứng hiện đại đã trở nên hấp dẫn và trực quan đến mức ngay cả những người dùng chưa qua đào tạo cũng có thể vận hành nó.

Công nghệ cảm ứng dựa trên ảnh hưởng của bốn loại sóng cơ bản: điện trở, âm thanh bề mặt, điện dung bề mặt và hồng ngoại và cho phép một người tham gia trực tiếp (tiếp xúc) vào việc yêu cầu thông tin, thanh toán và đặt hàng, v.v.

Như thực tế cho thấy, điều quan trọng là khách hàng của chúng tôi phải biết thêm về công nghệ cảm ứng, vì vậy trên trang web của chúng tôi, chúng tôi xuất bản mô tả về các công nghệ cảm ứng cơ bản tạo cơ sở cho sự phát triển của màn hình cảm ứng:

Công nghệ cảm ứng điện trở.

Nguyên lý hoạt động của màn chắn điện trở dựa trên hoạt động của sóng điện trở. Màn hình này có cấu trúc nhiều lớp và bao gồm tấm kính và màng nhựa dẻo, nơivà bảng điều khiển và màng được phủ một lớp phủ điện trở.

Khoảng không gian giữa kính và màng được lấp đầy bằng các chất cách điện siêu nhỏ, được phân bố đều trên vùng hoạt động của màn hình và cách ly các bề mặt dẫn điện một cách đáng tin cậy. Khi bạn ấn vào màng, lớp phủ điện trở sẽ đóng lại và một bộ điều khiển đặc biệt sẽ ghi lại sự thay đổi điện trở giữa các điện cực, chuyển đổi sự thay đổi này thành tọa độ.

Có màn hình điện trở bốn và năm dây. Trên màng năm dây

lớp phủ điện trở được thay thế bằng lớp dẫn điện. Điều này cho phép màn chắn điện trở vẫn hoạt động ngay cả khi màng bị cắt; màn chắn như vậy được coi là đáng tin cậy nhất.

Màn hình cảm ứng điện trở đã chứng tỏ mình trong lĩnh vực dịch vụ như một phần của thiết bị đầu cuối POS, công nghiệp, y học và vận tải. Chúng có khả năng chống ô nhiễm tối đa, đáng tin cậy và bền bỉ. Màn hình có thể chịu được 35 triệu lần chạm vào một điểm.

Công nghệ cảm biến âm thanh bề mặt (SAS).

Những màn hình như vậy hoạt động dựa trên công nghệ sóng âm bề mặtVà là một tấm kính, cho phép bạn có được hình ảnh chất lượng cao nhất trên màn hình cảm ứng.

Những màn hình như vậy được chế tạo dựa trên nguyên tắc sử dụng các bộ phát âm thanh áp điện thu nhỏ, con người không nghe thấy được, được lắp đặt ở 3 góc của màn hình. Tín hiệu này được chuyển đổi thành sóng âm siêu âm truyền dọc theo bề mặt màn hình và bản thân màn hình được đưa đến chương trình điều khiển. cảm biến cảm ứngở dạng ma trận kỹ thuật số, mỗi giá trị tương ứng với một điểm cụ thể trên bề mặt màn hình. Bộ phản xạ đặc biệt phân phối sóng âm trên toàn bộ bề mặt màn hình. Chạm vào màn hình sẽ thay đổi kiểu truyền rung động âm thanh được cảm biến ghi lại. Bằng cách thay đổi bản chất của dao động, bạn có thể tính toán tọa độ của các dao động và lực ép.

Màn hình cảm ứng dựa trên công nghệ sóng âm bề mặt mang lại độ trong suốt tối đa và chất lượng cao hình ảnh, hoạt động ngay cả khi có vết trầy xước, sửa lỗi tọa độ chính xác và độ bền cảm ứng, có lớp phủ chống phản chiếu. Màn hình cảm ứng có thể phản hồi khi chạm vào ngón tay, bàn tay đeo găng và bút stylus.

Công nghệ cảm ứng hồng ngoại.

Màn hình cảm ứng hồng ngoại hoạt động bằng hai kỹ thuật rất phức tạp.

Kỹ thuật đầu tiên dựa trên việc sử dụng những thay đổi về nhiệt sinh ra trên bề mặt tấm pin. Phương pháp này không thực tế lắm vì nó đòi hỏi bàn tay của bạn phải luôn ấm.

Một kỹ thuật khác liên quan đến việc đặt các cảm biến hồng ngoại xung quanh toàn bộ chu vi của bảng điều khiển, giúp phát hiện sự gián đoạn trong dòng tia sáng phía trên bề mặt màn hình khi chạm vào. Nếu một trong các tia hồng ngoại bị chặn bởi các tia nằm trong phạm vi vật thể lạ, chùm tia dừng tới phần tử thu, điều này được bộ điều khiển vi xử lý ghi lại ngay lập tức. Bằng cách này, tọa độ cảm ứng được tính toán. Lưu ý rằng việc đặt vật thể nào (ngón tay, bút, găng tay) vào không gian làm việc của màn hình cảm ứng hồng ngoại không quan trọng.

Bảng cảm ứng hồng ngoại được coi là có bề mặt bền nhất và thường được sử dụng nhiều nhất trong các cơ sở giáo dục (dưới dạng bảng tương tác lớn), y tế, chính phủ và các tổ chức chính phủ. máy đánh bạc, cũng như cho mục đích quân sự.

điện dung(tĩnh điện) hoặc công nghệ điện dung bề mặt.

Có hai loại màn hình điện dung: điện dung bề mặt và điện dung chiếu. Trong cả hai trường hợp, việc điều khiển được thực hiện không phải bằng cách nhấn mà bằng cách chạm vào màn hình. Công nghệ dựa trên khả năng dẫn dòng điện của con người.

Màn hình cảm ứng điện dung (tĩnh điện) có một số sạc điện. Bằng cách chạm vào màn hình cảm ứng, một người sẽ thay đổi một chút kiểu sạc, chuyển một phần điện tích sang điểm nhấn. Cảm biến màn hình được đặt ở cả 4 góc và theo dõi dòng điện tích trên màn hình, xác định tọa độ của cảm ứng.

Màn hình điện dung còn nổi bật bởi độ tin cậy, độ trong suốt và độ bền cao - khả năng lên tới hàng tỷ lần nhấp chuột ở cùng một nơi. Tuy nhiên, theo quy định, khi làm việc với màn hình như vậy, bạn không thể sử dụng vật phụ trợ (bút cảm ứng, găng tay, v.v.) - chỉ dùng ngón tay của bạn. Mặc dù đã tồn tại những màn hình điện dung có thể hoạt động từ một màn hình được chế tạo đặc biệt loại này màn hình bằng bút stylus.

Màn hình cảm ứng điện dung có độ trong suốt tốt, bền nên được sử dụng nhiều ở những nơi đông người: trung tâm mua sắm, giải trí, siêu thị, phòng vé máy bay, đường sắt, trên đường phố, v.v.

Ngoài ra còn có các công nghệ cảm biến mới nổi khác, ví dụ: cảm ưng đa điểm với chức năng của hệ thống đầu vào cảm ứng, xác định đồng thời tọa độ của hai hoặc nhiều điểm tiếp xúc.

Gần đây, các phương án vận hành không tiếp xúc với màn hình cảm ứng đã bắt đầu được phát triển và áp dụng tích cực. Cảm biến màn hình cảm ứng hiện đại phản ứng với nhiệt độ, chuyển động của tay và hoàn toàn không cần thiết phải chạm vào màn hình. Hệ thống cảm biến này phát hiện chuyển động của ngón tay ở khoảng cách lên tới 2 cm so với bề mặt màn hình.

Việc sử dụng và phát triển công nghệ cảm biến ngày nay mang lại động lực mới cho sự phát triển của y học, công nghiệp ô tô, giáo dục, ngân hàng, công nghệ nhà thông minh, trò chơi và giải trí, dịch vụ và thương mại, v.v.

Màn hình của các thiết bị hiện đại không chỉ có thể hiển thị hình ảnh mà còn cho phép bạn tương tác với thiết bị thông qua các cảm biến.

Ban đầu, màn hình cảm ứng được sử dụng trong một số máy tính bỏ túi và ngày nay màn hình cảm ứng được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị di động, máy nghe nhạc, máy ảnh và máy quay phim, ki-ốt thông tin, v.v. Hơn nữa, mỗi thiết bị được liệt kê đều có thể sử dụng loại màn hình cảm ứng này hoặc loại khác. Hiện nay, một số loại màn hình cảm ứng đã được phát triển và theo đó, mỗi loại đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Trong bài viết này chúng ta sẽ xem xét có những loại màn hình cảm ứng nào, ưu điểm và nhược điểm của chúng cũng như loại màn hình cảm ứng nào tốt hơn.

Có bốn loại màn hình cảm ứng chính: điện trở, điện dung, với việc phát hiện sóng âm bề mặt và hồng ngoại . Trong thiết bị di động, chỉ có hai loại phổ biến nhất: điện trở và điện dung . Sự khác biệt chính của chúng là màn hình điện trở nhận biết áp suất, trong khi màn hình điện dung nhận biết cảm ứng.

Màn hình cảm ứng điện trở

Công nghệ này phổ biến nhất trong các thiết bị di động, điều này được giải thích bởi tính đơn giản của công nghệ và chi phí sản xuất thấp. Màn hình điện trở là màn hình LCD, trên đó đặt chồng lên nhau hai tấm trong suốt, ngăn cách bởi một lớp điện môi. Tấm trên cùng linh hoạt khi người dùng ấn vào nó, trong khi tấm dưới được cố định chắc chắn vào màn hình. Dây dẫn được áp dụng cho các bề mặt đối diện nhau.

Màn hình cảm ứng điện trở

Bộ vi điều khiển cung cấp điện áp nối tiếp tới các điện cực của tấm trên và tấm dưới. Khi màn hình được nhấn, lớp linh hoạt trên cùng sẽ uốn cong và bề mặt dẫn điện bên trong của nó chạm vào lớp dẫn điện phía dưới, từ đó làm thay đổi điện trở của toàn bộ hệ thống. Sự thay đổi điện trở được bộ vi điều khiển ghi lại và do đó tọa độ của điểm tiếp xúc được xác định.

Ưu điểm của màn hình điện trở bao gồm tính đơn giản và chi phí thấp, độ nhạy tốt và khả năng nhấn vào màn hình bằng ngón tay hoặc bất kỳ vật nào. Trong số các nhược điểm, cần lưu ý khả năng truyền ánh sáng kém (kết quả là bạn phải sử dụng nhiều hơn đèn nền sáng), hỗ trợ bấm nhiều lần (cảm ứng đa điểm) kém, không xác định được lực nhấn cũng như hao mòn cơ học khá nhanh, mặc dù so với tuổi thọ của điện thoại thì nhược điểm này không quá quan trọng, vì nó thường điện thoại nhanh hơn thất bại hơn màn hình cảm ứng.

Ứng dụng: điện thoại di động, PDA, điện thoại thông minh, thiết bị liên lạc, thiết bị đầu cuối POS, TabletPC, thiết bị y tế.

Màn hình cảm ứng điện dung

Màn hình cảm ứng điện dung được chia thành hai loại: điện dung bề mặt và điện dung dự kiến . Màn hình cảm ứng điện dung bề mặt Chúng là thủy tinh, trên bề mặt được phủ một lớp dẫn điện mỏng trong suốt, trên đó phủ một lớp bảo vệ. Dọc theo các cạnh của kính có các điện cực được in tạo ra điện áp xoay chiều điện áp thấp cho lớp phủ dẫn điện.

Màn hình cảm ứng điện dung bề mặt

Khi bạn chạm vào màn hình, một xung điện sẽ được tạo ra tại điểm tiếp xúc, cường độ của xung này tỷ lệ thuận với khoảng cách từ mỗi góc của màn hình đến điểm tiếp xúc nên bộ điều khiển khá đơn giản để tính toán tọa độ điểm tiếp xúc và so sánh các dòng điện này. Ưu điểm của màn hình điện dung bề mặt bao gồm: truyền ánh sáng tốt, thời gian phản hồi ngắn và nguồn tài nguyên tuyệt vời chạm vào. Trong số những nhược điểm: các điện cực đặt ở hai bên không phù hợp với thiết bị di động, chúng đòi hỏi nhiệt độ bên ngoài, không hỗ trợ cảm ứng đa điểm, bạn có thể chạm vào chúng bằng ngón tay hoặc bút cảm ứng đặc biệt và chúng không thể xác định lực nhấn. lực lượng.

Ứng dụng: Quầy thông tin tại khu vực an ninh, tại một số máy ATM.

Màn hình cảm ứng điện dung dự kiến Chúng là thủy tinh có các đường dẫn nằm ngang của vật liệu dẫn điện và các đường xác định theo chiều dọc của vật liệu dẫn điện được áp vào nó, ngăn cách bởi một lớp điện môi.

Màn hình cảm ứng điện dung dự kiến

Màn hình như vậy hoạt động như sau: một bộ vi điều khiển áp dụng điện áp tuần tự vào từng điện cực trong vật liệu dẫn điện và đo biên độ của xung dòng điện thu được. Khi ngón tay đến gần màn hình, điện dung của các điện cực nằm dưới ngón tay sẽ thay đổi và do đó bộ điều khiển xác định vị trí của cảm ứng, tức là tọa độ của cảm ứng giao nhau với các điện cực có điện dung tăng.

Ưu điểm của màn hình cảm ứng điện dung chiếu là tốc độ phản hồi cảm ứng nhanh, hỗ trợ cảm ứng đa điểm, xác định tọa độ chính xác hơn so với màn hình điện trở và phát hiện áp suất. Do đó, những màn hình này được sử dụng ở mức độ lớn hơn trong các thiết bị như iPhone và iPad. Điều đáng chú ý là độ tin cậy cao hơn của những màn hình này và kết quả là tuổi thọ dài hơn. Trong số những nhược điểm, có thể lưu ý rằng trên những màn hình như vậy, bạn chỉ có thể chạm bằng ngón tay (vẽ hoặc viết bằng tay bằng ngón tay rất bất tiện) hoặc bằng bút cảm ứng đặc biệt.

Ứng dụng: thiết bị đầu cuối thanh toán, ATM, ki-ốt điện tử trên đường phố, bàn di chuột của máy tính xách tay, iPhone, iPad, thiết bị liên lạc, v.v.

Màn hình cảm ứng SAW (sóng âm bề mặt)

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của loại màn hình này như sau: các phần tử áp điện được đặt ở các góc của màn hình, có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu điện cung cấp cho chúng thành sóng siêu âm và truyền các sóng này dọc theo bề mặt màn hình. Các tấm phản xạ được phân bổ dọc theo các cạnh của một bên màn hình, giúp phân phối sóng siêu âm trên toàn bộ màn hình. Ở các cạnh đối diện của màn hình với tấm phản xạ có các cảm biến tập trung sóng siêu âm và truyền chúng xa hơn đến đầu dò, từ đó chuyển đổi sóng siêu âm trở lại thành tín hiệu điện. Do đó, đối với bộ điều khiển, màn hình được biểu diễn dưới dạng ma trận kỹ thuật số, mỗi giá trị tương ứng với một điểm cụ thể trên bề mặt màn hình. Khi ngón tay chạm vào màn hình tại bất kỳ điểm nào, sóng sẽ bị hấp thụ và kết quả là mô hình truyền sóng siêu âm tổng thể sẽ thay đổi và kết quả là đầu dò tạo ra tín hiệu điện yếu hơn so với tín hiệu được lưu trữ trong màn hình. ký ức ma trận kỹ thuật số màn hình và do đó tọa độ chạm vào màn hình được tính toán.

Màn hình cảm ứng SAW

Ưu điểm bao gồm độ trong suốt cao, vì màn hình không chứa bề mặt dẫn điện, độ bền (lên đến 50 triệu lần chạm) và màn hình cảm ứng chất hoạt động bề mặt cho phép bạn xác định không chỉ tọa độ nhấn mà còn cả lực nhấn.

Trong số những nhược điểm, chúng ta có thể lưu ý rằng độ chính xác của việc xác định tọa độ thấp hơn so với tọa độ điện dung, nghĩa là bạn sẽ không thể vẽ trên những màn hình như vậy. Một nhược điểm lớn là trục trặc khi tiếp xúc với tiếng ồn, rung động hoặc khi màn hình bị bẩn, tức là. Bất kỳ bụi bẩn nào trên màn hình sẽ cản trở hoạt động của nó. Ngoài ra, những màn hình này chỉ hoạt động chính xác với các vật thể hấp thụ sóng âm.

Ứng dụng: Màn hình cảm ứng SAW chủ yếu được tìm thấy trong các ki-ốt thông tin an toàn, cơ sở giáo dục, máy chơi game, v.v.

Màn hình cảm ứng hồng ngoại

Thiết kế và nguyên lý hoạt động của màn hình cảm ứng hồng ngoại khá đơn giản. Dọc hai bên cạnh màn hình cảm ứng có đèn LED phát ra tia hồng ngoại. Và phía đối diện màn hình có các phototransistor tiếp nhận tia hồng ngoại. Do đó, toàn bộ màn hình được bao phủ bởi một lưới vô hình gồm các tia hồng ngoại giao nhau và nếu bạn chạm vào màn hình bằng ngón tay, các tia sẽ chồng lên nhau và không chạm vào các bóng bán dẫn quang, được bộ điều khiển đăng ký ngay lập tức và do đó tọa độ của chạm đã được xác định.

Màn hình cảm ứng hồng ngoại

Ứng dụng: Màn hình cảm ứng hồng ngoại chủ yếu được sử dụng trong các ki-ốt thông tin, Máy bán hàng tự động, trong thiết bị y tế, v.v.

Trong số các ưu điểm, chúng ta có thể lưu ý đến độ trong suốt cao của màn hình, độ bền, tính đơn giản và khả năng bảo trì của mạch. Trong số những nhược điểm: chúng sợ bụi bẩn (do đó chỉ được sử dụng trong nhà), không xác định được lực ép, độ chính xác trung bình trong việc xác định tọa độ.

tái bút Vì vậy, chúng tôi đã xem xét các loại công nghệ cảm biến phổ biến nhất (mặc dù cũng có những loại ít phổ biến hơn, chẳng hạn như quang học, máy đo biến dạng, cảm ứng, v.v.). Trong số tất cả các công nghệ này, công nghệ điện trở và điện dung phổ biến nhất trong các thiết bị di động, vì chúng có độ chính xác cao xác định điểm tiếp xúc. Của họ đặc điểm tốt nhất có màn hình cảm ứng điện dung.

Văn bản được biên soạn dựa trên tài liệu từ các nguồn mở bởi các nhà phương pháp công nghệ Karabin A.S., L.V. Gavrik, S.V. Usachev

Do việc sử dụng rộng rãi các thiết bị di động cũng như các thiết bị điện tử tiêu dùng khác nhau, đặc biệt là máy tính cá nhân bỏ túi, thiết bị định vị cầm tay và trình điều khiển game, màn hình cảm ứng đang ngày càng chiếm lĩnh vị trí riêng của chúng trong nhiều khía cạnh của cuộc sống chúng ta.

Có một số loại màn hình cảm ứng hiện đang được sử dụng, nhưng bốn công nghệ được sử dụng rộng rãi nhất là:

Điện trở;

Hồng ngoại;

Điện dung;

Sóng âm bề mặt (SAW).

Tất cả những công nghệ này đều có công nghệ riêng tính năng đặc biệt, lợi ích, ưu điểm và nhược điểm.

Công nghệ màn hình cảm ứng điện trở

Màn hình cảm ứng điện trở có cấu trúc nhiều lớp bao gồm hai bề mặt dẫn điện được ngăn cách bởi một hợp chất cách điện đặc biệt phân bố trên toàn bộ vùng hoạt động của màn hình.

Khi bạn chạm vào lớp bên ngoài, được làm bằng nhựa mỏng trong suốt, bề mặt dẫn điện bên trong của nó được kết hợp với lớp dẫn điện của tấm chính (có thể làm bằng thủy tinh hoặc polyester), đóng vai trò là khung của kết cấu, do mà điện trở của toàn hệ thống thay đổi. Sự thay đổi này được ghi lại bởi bộ điều khiển vi xử lý truyền tọa độ của điểm tiếp xúc chương trình điều khiển máy tính.

Kích hoạt xảy ra khi ấn bằng ngón tay hoặc vật cứng khác. Màn hình cảm ứng điện trở có khả năng chống bụi bẩn, dầu mỡ và nhiều chất lỏng (như nước, axeton, bia, trà, cà phê, v.v.), kể cả một số chất ăn da về mặt hóa học.

Các tính năng chính của màn hình cảm ứng điện trở (touchscreen):

chỉ số chất lượng tuyệt vời;

đặc tính kỹ thuật tuyệt vời;

nhập thông tin bằng cả bút stylus và ngón tay;

độ trong suốt điển hình là 80%.

Các sản phẩm điện trở hấp dẫn nhất về giá cả vì chúng khá rẻ. Ngoài ra, những ưu điểm của màn hình điện trở bao gồm độ phân giải cao, khả năng sử dụng bút cảm ứng bằng kim loại hoặc nhựa thông thường, khả năng chống lại các tác động như bụi, bẩn, nước và ánh sáng mạnh. Tuy nhiên, loại sản phẩm này cũng có nhược điểm. Ví dụ, độ rõ hình ảnh của loại màn hình cảm ứng này không đủ cao. Và bản thân màn hình cần được hiệu chỉnh thường xuyên do vị trí phản ứng của hệ thống bắt đầu không khớp với vị trí máy ép. Đôi khi cũng có thể màn hình điện trở có thể phản hồi đồng bộ với nhiều lần nhấn. Ngoài tất cả những điều trên, những màn hình như vậy khá mỏng manh, điều này hạn chế đáng kể việc sử dụng chúng.

Công nghệ màn hình cảm ứng điện dung

Bộ phận cảm biến của màn hình cảm ứng điện dung là kính, trên bề mặt được phủ một lớp dẫn điện mỏng trong suốt. Dọc theo các cạnh của kính là các điện cực in hẹp giúp phân phối điện trường điện áp thấp đều trên lớp phủ dẫn điện. Một lớp phủ bảo vệ được áp dụng trên lớp dẫn điện. Khi bạn chạm vào màn hình, một khớp nối điện dung sẽ được hình thành giữa ngón tay và màn hình, tạo ra một xung điện đến điểm tiếp xúc. Dòng điện từ mỗi góc của màn hình tỷ lệ thuận với khoảng cách đến điểm tiếp xúc, do đó bộ điều khiển chỉ cần so sánh các dòng điện này để xác định vị trí chạm vào. Kết quả - màn hình trong suốt với thời gian đáp ứng ngắn, độ bền và độ bền cao.

Ngày nay, màn hình cảm ứng với công nghệ ThruTouch là màn hình cảm ứng độc đáo và duy nhất được thiết kế để sử dụng tại các trạm thanh toán trên đường phố hoặc ki-ốt thông tin.

Công nghệ này ban đầu được sử dụng trong các mô hình như mạng di động điện thoại iPhone và LG Prada. Trong trường hợp này, cảm biến được đặt dưới một lớp kính khoáng, giúp nó bảo vệ bổ sung khỏi trầy xước, và do đó, tăng độ tin cậy của nó. Các đặc tính điện của dây dẫn thay đổi ngay khi ngón tay tiếp cận màn hình. Đó là lý do tại sao iPhone phản hồi tốt ngay cả khi chạm nhẹ. Màn hình điện dung dự kiến ​​cho phép bạn ghi nhiều lần nhấn cùng một lúc. Ví dụ: iPhone sử dụng cử chỉ hai ngón tay để thu phóng.

IPhone, nhờ sự phổ biến của nó, đã trở thành tiền thân của thiết kế đặc trưng cho hầu hết các điện thoại “cảm ứng”.

Điểm đặc biệt là một thanh kẹo trang nhã với màn hình cảm ứng lớn và số lượng nút tối thiểu.

Màn hình iPhone có độ phân giải pixel tuyệt vời (320x480). Hình ảnh trên màn hình sống động và tươi sáng, với góc nhìn rộng và hơn nữa là khả năng hoạt động hoàn hảo dưới ánh nắng mặt trời. Đèn nền màn hình thay đổi nhanh tùy theo mức độ chiếu sáng.

Màn hình iPhone cũng có cảm biến chuyển động, cho phép nó tự động thay đổi hướng khi bạn xoay điện thoại.

Không có bút stylus cho iPhone và thiết bị không phản hồi với nó. Tuy nhiên, sự dễ dàng khi làm việc với màn hình không bị ảnh hưởng bởi điều này.

IPhone chủ yếu thuận tiện khi làm việc với Internet, vì vậy hầu hết các tính năng được thiết kế để hoạt động trên trình duyệt. Ví dụ: chúng bao gồm tối ưu hóa kích thước của các trang Internet bằng cách nhấp đúp.