Как это работает: сенсорный экран

Что уж говорить, сенсорный экран – это удобно. Без них современные устройства вряд ли могли бы отвечать требованиям рынка. Сенсорные экраны не только расширили функционал существующих гаджетов, но и породили совершенно новые – например, планшеты.
12 фото
источник

Сенсорный экран – координатное устройство ввода информации, реагирующее на прикосновения. Чаще всего они заменяют целую кучу механических кнопок, что несомненно удобно, так как он совмещает в себе и дисплей, и устройство ввода. Отсутствие движущихся механических частей и дополнительных устройств повышает надежность работы такой системы.

Первое подобие сенсорного экрана появилось в конце 60-х годов прошлого века, когда американский ученый Сэмюэль Херст столкнулся с необходимостью считывать километры ленты самописцев. В 1971 году им была основана компания Elotouch, выпустившая элограф – первый вычислительный прибор с резистивным сенсорным экраном. Чуть позже его компания объединилась с Siemens и стала называться Elographics. Плодами такого сотрудничества стала разработка сенсорной панели для существующих кинескопов. В 1982 году компания представила первый в мире телевизор с сенсорным экраном.

Сегодняшние сенсорные экраны подразделяются на несколько типов в зависимости от физического принципа действия: резистивные (четырех-, пяти- или восьмипроводные), емкостные, проекционно-ёмкостные, матричные, экраны на основе поверхностно-акустических волн, оптические, тензометрические и экраны на основе инфракрасных лучей.

Запатентованных названий технологий еще больше – несколько десятков. Наибольшее распространение получили резистивные и емкостные экраны, а остальные либо безнадежно устарели, либо узкоспециализированы.

Резистивный экран

Наиболее простым в реализации типом резистивного экрана является четырехпроводной. Он состоит из стеклянной панели и гибкой пластиковой мембраны, на которые нанесено тонкое проводящее покрытие. Пространство между стеклом и мембраной заполнено микроизоляторами, надёжно изолирующими токопроводящие поверхности. По краям каждого слоя установлены тонкие металлические пластинки — электроды. В заднем слое с резистивным материалом они расположены вертикально, а в переднем — горизонтально, что необходимо для вычислений координат. Когда на экран нажимают, панель и мембрана замыкаются, специальный датчик регистрирует изменение сопротивления в точке нажатия и преобразует его в сигнал. Усовершенствованной вариацией являются восьмипроводные сенсорные экраны. Их точность выше, однако надежность и долговечность хромают.

Пятипроводной экран более надёжен за счёт того, что резистивное покрытие на мембране заменено проводящим, которое продолжит работать даже с поврежденной мембраной. На заднее стекло нанесено покрытие с четырьмя электродами по углам, которые постоянно находятся под напряжением. А вот пятый электрод является выводом переднего проводящего слоя. Как только вы коснетесь экрана, верхний и нижний слои сомкнутся, а контроллер сперва зафиксирует изменение напряжения на переднем слое, то есть сам факт касания. Далее сначала на заднем слое заземляются два электрода по горизонтали, а затем два других, но по вертикали.

LG Optimus GT 540

Матричные сенсорные экраны

Тут конструкция очень напоминает резистивный экран, но упрощена до безобразия. На стекло нанесены горизонтальные проводники, на мембрану — вертикальные. При прикосновении к экрану проводники соприкасаются и замыкаются крест-накрест.

Процессор отслеживает, какие именно проводники замкнулись, после чего легко вычисляет координаты нажатия. Вот собственно и все. Такие экраны имеют очень низкую точность по сравнению с другими типами тачскринов, поэтому давно не применяются. Матричной может быть и просто панель кнопок, расположенных на перекрестьях проводников.

Емкостные сенсорные экраны

Емкостный (как и поверхностно-емкостный) экран устроен сложнее и использует тот факт, что тело человека и экран образуют конденсатор, который проводит переменный ток.

Такой экран представляет собой стеклянную панель, покрытую прозрачным резистивным материалом, чтобы обеспечить электрический контакт с телом. Электроды, расположенные по углам экрана, подают на проводящий слой небольшое переменное напряжение. При касании экрана пальцем или другим проводящим предметом происходит утечка переменного тока через упомянутый конденсатор. Чем ближе палец к электроду, тем меньше сопротивление экрана, а значит, сила тока больше. Все это регистрирую датчики, передающие информацию для дальнейшей обработки процессору.

Емкостные сенсорные экраны долговечны и выдерживают до 200 миллионов нажатий. Их точность немного лучше чем у резистивных, а прозрачность превышает 90%. Однако такие дисплеи боятся жидкостей, непроводящих загрязнений.

iPhone 3G

Проекционно-емкостные сенсорные экраны

Зато проекционно-емкостные дисплеи поддерживают одновременные нажатия в нескольких местах, хотя имеют еще более сложное строение.

На внутренней стороне такого экрана нанесена сетка электродов, при соприкасании с которыми образуется конденсатор. В месте образования конденсатора изменяется его электрическая емкость, а контроллер определяет точку пересечения электродов. Дальше все как обычно – контроллер, вычисления, координаты.

Если касаться экрана в разных местах, то и конденсаторов образуется несколько, что дает возможность реализовать мультитач-технологию.

ipad2

Это сообщение отредактировал DirtySancheZ - 14.11.2011 - 04:03

Экран с сеткой инфракрасных лучей

Принцип работы инфракрасной сенсорной панели прост и чем-то напоминает матричный.Вот только здесь вертикальные и горизонтальные проводники заменены инфракрасными лучами. Вокруг такого дисплея проходит рамка со встроенными излучателями и приемниками. В момент касания такого дисплея некоторые лучи перекрываются и не достигают своего пункта назначения – приемника. Дальше контроллеру не составит труда вычислить место контакта.

Такие дисплеи отлично пропускают свет и крайне долговечны, потому как обходятся вовсе без чувствительного покрытия. Тем не менее, они имеют не самую высокую точность и боятся загрязнений. В настоящее время выпускаются огромные рамки с диагональю до 150 дюймов для использования в сочетании с проектором или обычным монитором.


Sony Reader PRS-650

Это сообщение отредактировал DirtySancheZ - 14.11.2011 - 04:03

Сенсорные экраны на поверхностно-акустических волнах (ПАВ)

Этот экран с пугающим названием представляет собой стеклянную панель со встроенными по углам пьезоэлектрическими преобразователями (ПЭП). По периметру дисплея располагаются отражающие и приемные датчики. Контроллер формирует сигналы высокой частоты и посылает его на ПЭП. Тот в свою очередь преобразует этот сигнал в акустические колебания, которые отражаются от отражающих датчиков. Затем отраженные волны улавливаются приемниками и снова посылаются на ПЭП для обратного преобразования в электрический сигнал. При касании экрана пальцем часть энергии акустических волн поглощается. Приёмники улавливают это изменение, а сложный процессор вычисляет положение точки касания.


Главным достоинством экрана на ПАВ является возможность отслеживать не только координаты точки, но и силу нажатия, благодаря тому, что степень поглощения акустических волн зависит от величины давления в точке касания. Данное устройство имеет очень высокую прозрачность, так как отображение картинки с экрана происходит без всяких препятствий в виде проводящих слоев, как это сделано в резистивных экранах. Такие экраны сложны в реализации, но довольно долговечны. Они выдерживают до 50 миллионов касаний и часто применяются в игровых автоматах, в охраняемых справочных системах и образовательных учреждениях. Главным недостатком экрана на ПАВ являются сбои в работе при наличии вибрации и шума, а также при загрязнении экрана.

ВСЕ

Это сообщение отредактировал DirtySancheZ - 14.11.2011 - 04:05

полезно знать! спасибо за инфу

Обнял. В три часа ночи что-то не все догнал, но записал в закладки, завтра изучу...

Не люблю сенсор (люблю кнопки)

Добавлено в 04:15
Может это болезнь?

Такая ж фигня
Надо добавить голосование - кто за кнопки, а кто за сенсор.
PS Вот бурление будет

Это сообщение отредактировал bash1026 - 14.11.2011 - 04:20

Понял болезнь это сидеть на Япе в 4 утра

писать сообщения не по теме топика - это оффтоп
пока предупреждение

Это сообщение отредактировал Kott68 - 14.11.2011 - 05:16

Утром прочту, всегда было интересно.
В скором будущем все что можно представить будет сенсорное, либо работать от голосовых команд, привыкайте:)

Сенсор это бесспорно, чудесно, но скажите пожалуйста, который на морозе в -20 будет работать?
Мой самсунг, цкатина, на тепло только реагирует и зимой позвонить с улицы тот еще цирк.

Спасибо, наконец понял, что за емкостный сенсор. Я, оказывается, путал его с резистивным.

Люби, кто же тебе не дает?

Кнопки удобней,но с сенсором интересней (первое время,пока не надоест).

Это сообщение отредактировал Виталька - 14.11.2011 - 06:24

О, позновательное псто! +
Нам в техане это рассказывали, ну а мы соответственно записывали.

а у нас на деревне такие сенсорные икраны...

Класс, спасибо! А то все думал узнать как работает мой телефон, но не находил время или забывал...

Вот он телефон моей мечты Не боится ни загрязнений,ни взрыва термоядерного заряда. Прочности ну просто дохрена, при желании можно колоть орехи или дать по лбу обидчику.
Где-то в гараже валяется такой

Это сообщение отредактировал mishamaniac - 14.11.2011 - 08:09