admin / 26.01.2019

Емкостный сенсорный экран

Содержание

Мультитач

Необходимо проверить качество перевода и привести статью в соответствие со стилистическими правилами Википедии. Вы можете помочь улучшить эту статью, исправив в ней ошибки.
Оригинал на английском языке — Multi-touch.

Multitouch-дисплей позволяет отслеживать несколько точек касания

Мультитач (от англ. Multi-touch — «множественное касание») — функция сенсорных систем ввода (сенсорный экран, сенсорная панель), осуществляющая одновременное определение координат двух и более точек касания. Мультитач используется в жестовых интерфейсах для, например, изменения масштаба изображения: при увеличении расстояния между точками касания происходит увеличение изображения. Кроме того, мультитач-экраны позволяют работать с устройством одновременно нескольким пользователям. Таким примером является игра для iPad Cut the Buttons, которая имеет режим игры для двух игроков, каждый из которых управляет виртуальными ножницами двумя пальцами.

Мультитач позволяет не только определить взаимное расположение нескольких точек касания в каждый момент времени, но и определить пару координат для каждой точки касания, независимо от их положения относительно друг друга и границ сенсорной панели. Правильное распознавание всех точек касания увеличивает возможности интерфейса сенсорной системы ввода. Круг решаемых задач при использовании функции мультитач зависит от скорости, эффективности и интуитивности её применения.

История

Использование технологии началось с сенсорных экранов для управления электронными устройствами предшественника технологии «мультикасания» и персонального компьютера. Создатели первых синтезаторов и электронных инструментов, Hugh Le Caine и Роберт Муг экспериментировали с использованием чувствительных к нажатию ёмкостных датчиков для контролирования звуков, издаваемые их инструментами.

IBM начали строить первые сенсорные экраны в конце 1960-х, а в 1972 году Control Data выпустили PLATO IV — компьютер-терминал, используемый для образовательных целей, который использовал в своём пользовательском интерфейсе одиночные касания на 16×16 матрице сенсоров.

Прототип х/у матрица ёмкостного MultiTouch экрана (слева), разработанная в CERN

Первая реализация мультикасания на базе сенсорно-ёмкостного способа была разработана в ЦЕРН в 1977, на базе их ёмкостно-сенсорных экранов разработал в 1972 году датский инженер-электронщик Bent Stumpe. Эта технология была использована для разработки человеко-машинного интерфейса нового типа для управления синхрофазотроном.

В записке, датированной 11 марта 1972 года, Stumpe представил своё решение — ёмкостной сенсорный экран с фиксированным числом программируемых кнопок, находящихся на дисплее. Экран должен был состоять из множества конденсаторов — вплавленных в плёнку или в стекло медных проволочек, каждый конденсатор должен быть построен так, чтобы поблизости находящийся проводник, такой как палец, приведёт к увеличению электрической ёмкости на значительную величину. Конденсаторы должны были быть проволочками меди на стекле — тонкими (80 μm) и достаточно далеко друг от друга (80 μm), чтобы быть невидимым (CERN Courier апрель 1974 стр. 117). В конечном устройстве экран был просто покрыт лаком, который предотвращал касание пальцами конденсаторов.

В начале 1980-х годов разработка технологии Multi-touch началась по всему миру практически одновременно. Например, 1982 году в Торонтском университете.

Сейчас различные технические воплощения технологии используются и активно продвигаются в продуктах компаний Apple, Nokia, Hewlett-Packard, HTC, Dell, Microsoft, ASUS, Samsung и некоторых других.

Внедрение Multi-touch-технологий уже опробовали постояльцы гостиничной сети Sheraton, ориентированной на деловых людей.

Хотя слово «мультикасание» обычно относится к сенсорным экранам, тачпады Apple, начиная с PowerBook, также распознают жесты несколькими пальцами. В PowerBook есть особый смысл — прокрутка — лишь у параллельного движения двумя пальцами, а в MacBook, MacBook Pro и MacBook Air уже распознаются двухпальцевые повороты и разведения-сведения, а также разнонаправленные штрихи тремя и четырьмя пальцами. Также эту технологию поддерживает новая мышь компании Apple — Magic Mouse и отдельный тачпад — Magic Trackpad.

Большинство современных больших мультикасаемых-экранов основаны на проекции. Есть также ИК-рамки, которые отслеживают несколько точек касания одновременно и могут использоваться с любыми типами дисплеев. В мире существует множество производителей, запустивших в серийное производство мультикасаемых ИК-экранов различных размеров: 32″, 40″, 42″, 46″, 50″, при этом используются камеры и инфракрасная подсветка.

Большой популярностью в последнее время стали пользоваться сенсорные плёнки и стекло, производители которых покрывают все возможные размеры экранов от 17″ до 50″ и более.

Мультикасаемые-устройства с маленьким размером экрана быстро становятся обычным явлением, так, например, количество телефонов с мультитач-экраном увеличилось с 200 тыс., проданных в 2006 году, до 21 млн в 2012 году. Более надежные и настраиваемые мультитач-решения, а также увеличение количества и качества понимаемых жестов, делают популярным и удобным этот вид пользовательского интерфейса.

В январе 2010 года на выставке СES-2011 была представлена вторая версия сенсорного «рабочего стола» Microsoft PixelSense (ранее Microsoft Surface), который работает под управлением ОС Windows 7 и использует мультикасаемый интерфейс. Он также подешевел на треть и стал более доступным для массового потребителя.

Технологии

С физической точки зрения имеются следующие технологии, реализующие мультитач:

  • резистивные (англ. Resistive)
  • поверхностно-ёмкостные, (англ. Surface Capacitive)
  • проекционно-ёмкостные (англ. Projected Capacitive: PST)
  • в ячейке (англ. In-Cell),
  • изгиба волны (англ. Bending Wave),
  • дисперсивного сигнала (англ. Dispersive Signal (DST)),
  • поверхностных акустических волн (англ. Surface Acoustic Wave (SAW)),
  • инфракрасные (англ. Infrared (IR)),

+ нарушенного полного внутреннего отражения (англ. Frustrated Total Internal Reflection (FTIR)),

  • оптические технологии (англ. Optical),

+ построение оптического изображения Optical Imaging + построение изображения ближнего поля Near Field Imaging (NFI)

Для работы с мультитакасанием наиболее популярны две технологии: проекционно-ёмкостная (PCT) и оптические (IR, SAW). Сенсорный экран на оптическом принципе можно сделать даже в домашних условиях из видеокамеры. Kinect (компании Microsoft) использует инфракрасный передатчик для получения шаблона точек, отражающих инфракрасные лучи. Искажение этого шаблона и измерение времени, которое потребовалось для отражения всех лучей от объектов в этом пространстве, позволяет создавать точные карты глубины пространства перед камерой. Изменения обновляются 30 раз в секунду и позволяют точно обнаружить и распознать движения.
Все оптические решения зависят от влияния внешних факторов, таких как: освещённость, солнечные лучи и температура. Ёмкостное решение является самым надёжным, но существует проблема размера экрана, так как при этом типе технологии экран является антенной, то есть чем больше экран — тем больше антенна, а значит, и количество помех. Лидером в промышленном производстве ёмкостных мультикасаемых экранов является фирма N-Trig, которая производит экраны величиной до 17″.

Применение

Устройства, использующие мультикасание:

Программное обеспечение

Операционные системы, поддерживающие мультикасание:

  • Mac OS X
  • Windows Mobile 6.5
  • Windows 7
  • Windows 8
  • Windows 10
  • Linux с установленным компонентом X Input 2, входящим в состав X Server 1.8
  • Дистрибутивы Linux — Xandros и Ubuntu (полная поддержка начиная с версии 10.10, частичная поддержка в 10.04) — перечисляют Multitouch в списке своих достоинств
  • Apple iOS
  • Nokia Symbian³ OS на флагманских моделях Nokia N8, Nokia C6-01, Nokia C7, Nokia E7, Nokia X7
  • Google Android
  • Samsung Bada
  • Palm webOS
  • Microsoft Windows Phone 7
  • Microsoft Windows Phone 8
  • BlackBerry OS 6.0, BlackBerry OS 10
  • Neprash Technology’s N-Touch Platform.

Приложения, специально разработанные под мультикасание:

Windows 7 built-in:

  • Panning
  • Paint
  • Hearts/Solitaire
  • Taskbar Jump Lists
  • Zoom, Rotate, Panning and Flicks in Windows Photo Viewer and XPS Viewer and Windows Live Photo Gallery
  • On-Screen Keyboard.
  • Internet Explorer 8
  • Мультикасаемая Земля (англ. Multitouch Earth) англ.
  • Морская навигация (автоматическое построение оптимального пути)
  • Crazy Coins

> См. также

  • Жестовый интерфейс
  • Планшетный компьютер
  • Безэкранный дисплей Displair
  • Swype

Примечания

  1. What is Multitouch. Дата обращения 30 мая 2010. Архивировано 26 июня 2012 года.
  2. Microsoft Research — Site Down
  3. Мультикасаемый ГЛОБУС. Дата обращения 26 апреля 2011. Архивировано 26 июня 2012 года.
  4. Учим как: собрать мультитач-планшет | xard.ru
  5. Buxton, Bill. «Multitouch Overview»
  6. Первый мультикасаемый экран на основе ёмкостных сенсоров (Projected Capacitive) разработанная в ЦЕРН, CERN Courrier, 31 March 2010, <http://cerncourier.com/cws/article/cern/42092>. Проверено 25 мая 2010.
  7. Bent STUMPE (16 March 1977), новый принцип для X-Y Touch системы, CERN, <http://cdsweb.cern.ch/record/1266588/files/StumpeMar77.pdf>. Проверено 25 мая 2010.
  8. Bent STUMPE (6 February 1978), Experiments to find a manufacturing process for an x-y touch screen, CERN, <http://cdsweb.cern.ch/record/1266589/files/StumpeFeb78.pdf>. Проверено 25 мая 2010.
  9. (англ.) Powered by: Doteasy — Bannerless Free Web Hosting and Email for Small Business and Individual
  10. Описание проекта на сайте multimediapresentation.ru (рус.)
  11. Тачпады от Synaptics (http://www.synaptics.com) для ноут- и нетбуков также распознают описанные в статье и многие другие мультикасаемые жесты при использовании последних версий драйвера в Windows.
  12. Magic Mouse Описание на сайте Apple (рус.)
  13. Magic Trackpad Описание на сайте Apple
  14. Wong, May. 2008. Touch-screen phones poised for growth https://www.usatoday.com/tech/products/2007-06-21-1895245927_x.htm. Retrieved April 2008.
  15. Статья на сайте Cnews.ru: «Новый „рабочий стол“ Microsoft подешевел на треть» Архивная копия от 11 января 2012 на Wayback Machine.
  16. «MTmini: Как собрать собственное мультикасание из картонной коробки и веб-камеры?»
  17. Multi-Touch — N-trig
  18. Полезные жесты Windows 10 для тачпада (6 сентября 2016).

Прошлое: о резистивном тачскрине


Резистивная система — это обычное стекло, которое покрыто слоем проводника электричества, а также упругой металлической «плёнкой», также обладающей токопроводящими качествами. Между этими 2-мя слоями с помощью специальных распорок есть пустое пространство. Поверхность экрана покрыта специальным материалом, который обеспечивает ему защиту от механических повреждений, например, царапин.
Электрический заряд в процессе работы пользователя с тачскрином, проходит через два эти слоя. Каким же образом это происходит? Пользователь в определённой точке касается экрана и упругий верхний слой соприкасается с проводниковым слоем — только в этой точке. Потом компьютером определяются координаты той точки, которой пользователь коснулся.

Когда координаты становятся известны устройству, то специальный драйвер переводит прикосновения в команды, известные операционной системе. В данном случае можно провести аналоги с драйвером самой обычной компьютерной мышки, ведь он занимается точно тем же: объясняет операционной системе то, что конкретно хотел сказать ей пользователь посредством перемещения манипулятора или же нажатия кнопки. С экранами данного типа используют, как правило, специальные стилусы.

Резистивные экраны возможно обнаружить в относительно немолодых устройствах. Как раз таким сенсорным дисплеем оборудован IBM Simon — самый древний смартфон из тех, что были сознаны нашей цивилизацией.

Видео про принцип работы резистивного сенсорного экрана:

Особенности различных типов тачскринов

Наиболее дешёвыми сенсорными экранами, но, при этом, наименее чётко транслирующими изображение являются резистивные тачскрины. Кроме этого, они являются и самыми уязвимыми, ведь абсолютно любым острым предметом возможно серьёзно повредить достаточно нежную резистивную «плёночку».
Следующий тип, т.е. волновые тачскрины, представляют собой самые дорогостоящими среди себе подобных. При этом, резистивная конструкция, вероятнее всего, относится, всё-таки, к прошлому, ёмкостная — к настоящему, а волновая — к будущему. Понятное дело, что грядущее абсолютно никому стопроцентно не известно и, соответственно, в нынешнее время можно только лишь предполагать, какая именно технология имеет большие перспективы для использования её в будущем.
Для резистивной системы тачскринов не имеет никакого особого значения, коснулся резиновым наконечником стилуса или же просто пальцем пользователь экрана устройства. Достаточно того, что между двумя слоями произошло соприкосновение. При этом, ёмкостной экран распознает только лишь касания какими-то токопроводящими предметами. Зачастую пользователи современных устройств работают с ними с помощью собственных пальцев. Экраны волновой конструкции в этом отношении ближе к резистивным. Отдать команду возможно практически любым предметом — при этом нужно только избегать использования тяжёлых или же слишком маленьких объектов, например, стержень шариковой ручки для этого не подойдёт.

Сенсорный экран

Сенсорная панельNintendo DS — карманная игровая консоль с двумя экранами; нижний — сенсорный. Рядом — перо от неё.Информационный автомат с сенсорным экраном

Се́нсорный экра́н — устройство ввода и вывода информации, представляющее собой экран, реагирующий на прикосновения к нему.

Первый в мире сенсорный монитор был разработан в институте кибернетики в г. Киеве, в АН УССР в 1967 г. Авторы изобретения советские учёные:А.И. Тарануха, Г.Г Кашко, А.А Слизкой, В.А. Шихалеев.

В США сенсорный экран был изобретён в рамках исследований по программированному обучению. Компьютерная система PLATO IV, появившаяся в 1972 году, имела сенсорный экран на сетке инфракрасных (ИК) лучей, состоявший из 16×16 блоков. Но даже столь низкая точность позволяла пользователю выбирать ответ, нажимая в нужное место экрана.

В 1971 году Сэмюэлем Херстом (будущим основателем компании Elographics, ныне Elo Touch Solutions) был разработан элограф — графический планшет, действовавший по четырёхпроводному резистивному принципу (U.S. Patent 3 662 105). В 1974 году он же сумел сделать элограф прозрачным, в 1977 — разработал пятипроводной экран. Объединившись с Siemens, в Elographics сумели сделать выпуклую сенсорную панель, подходившую к кинескопам того времени. На всемирной ярмарке 1982 года Elographics представила телевизор с сенсорным экраном.

В 1983 году вышел компьютер HP-150 с сенсорным экраном на ИК-сетке. Впрочем, в те времена сенсорные экраны применялись преимущественно в промышленной и медицинской аппаратуре.

В потребительские устройства (телефоны, КПК и т. д.) сенсорные экраны вошли как замена крохотной клавиатуре, когда появились устройства с большими (во всю переднюю панель) ЖК-экранами. Первая карманная игровая консоль с сенсорным экраном — game.com, первое устройство, преподнесенное как первое поддерживающее мультитач — iPhone.

Сенсорные экраны используются в платёжных терминалах, информационных киосках, автомобильных головных устройствах и бортовых компьютерах, оборудовании для автоматизации торговли, карманных компьютерах, мобильных телефонах, игровых консолях, операторских панелях в промышленности.

Достоинства и недостатки в карманных устройствах

Достоинства

  • Простота интерфейса.
  • В аппарате могут сочетаться небольшие размеры и крупный экран.
  • Быстрый набор в спокойной обстановке.
  • Серьёзно расширяются мультимедийные возможности аппарата.

Недостатки

  • Нет тактильной отдачи.
  • Высокое энергопотребление.
  • Сильное механическое воздействие может привести к повреждению экрана.
  • Отсутствие гигиены экрана.

Достоинства и недостатки в стационарных устройствах

В информационных и торговых автоматах, операторских панелях и прочих устройствах, в которых нет активного ввода, сенсорные экраны зарекомендовали себя как очень удобный способ взаимодействия человека с машиной. Достоинства:

  • Повышенная надёжность.
  • Устойчивость к жёстким внешним воздействиям (включая вандализм), пыле- и влагозащищённость.
  • (Для ёмкостных экранов). Нет тактильной отдачи.
  • Работая с вертикальным экраном, пользователь вынужден держать руку на весу. Поэтому вертикальные экраны пригодны только для эпизодического использования наподобие банкоматов.
  • На горизонтальном экране руки загораживают обзор.
  • Даже с острым пером параллакс ограничивает точность позиционирования действий оператора на сенсорных экранах без курсора. В то же время использование курсора создаёт оператору дополнительные сложности, уменьшая эргономичность.
  • При использовании экрана не полностью чистыми руками использование затрудняется ввиду трудностей движения пальцев, а также образующихся отпечатков пальцев и пятен, если на экране нет специальных покрытий для их нейтрализации.

Эти недостатки не позволяют использовать только сенсорный экран в устройствах, с которыми человек работает часами. Впрочем, в грамотно спроектированном устройстве сенсорный экран может быть не единственным устройством ввода — например, на рабочем месте кассира сенсорный экран может применяться для быстрого выбора товара, а клавиатура — для ввода цифр.

Принципы работы сенсорных экранов

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

Резистивные сенсорные экраны

Четырёхпроводной экран

Принцип действия 4-проводного резистивного сенсорного экранаПринцип действия 5-проводного резистивного сенсорного экрана

Резистивный сенсорный экран состоит из стеклянной панели и гибкой пластиковой мембраны. И на панель, и на мембрану нанесено резистивное покрытие. Пространство между стеклом и мембраной заполнено микроизоляторами, которые равномерно распределены по активной области экрана и надёжно изолируют проводящие поверхности. Когда на экран нажимают, панель и мембрана замыкаются, и контроллер с помощью аналогово-цифрового преобразователя регистрирует изменение сопротивления и преобразует его в координаты прикосновения (X и Y). В общих чертах алгоритм считывания таков:

  1. На верхний электрод подаётся напряжение +5 В, нижний заземляется. Левый с правым соединяются накоротко, и проверяется напряжение на них. Это напряжение соответствует Y-координате экрана.
  2. Аналогично на левый и правый электрод подаётся +5 В и «земля», с верхнего и нижнего считывается X-координата.

Существуют также восьмипроводные сенсорные экраны. Они улучшают точность отслеживания, но не повышают надёжности.

Пятипроводной экран

Пятипроводной экран более надёжен за счёт того, что резистивное покрытие на мембране заменено проводящим (5-проводной экран продолжает работать даже с прорезанной мембраной). На заднем стекле нанесено резистивное покрытие с четырьмя электродами по углам.

Изначально все четыре электрода заземлены, а мембрана «подтянута» резистором к +5В. Уровень напряжения на мембране постоянно отслеживается аналогово-цифровым преобразователем. Когда ничто не касается сенсорного экрана, напряжение равно 5 В.

Как только на экран нажимают, микропроцессор фиксирует изменение напряжения мембраны и начинает вычислять координаты касания следующим образом:

  1. На два правых электрода подаётся напряжение +5В, левые заземляются. Напряжение на экране соответствует X-координате.
  2. Y-координата считывается подключением к +5В обоих верхних электродов и к «земле» обоих нижних.

Особенности

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

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

Матричные сенсорные экраны

Конструкция и принцип работы

Конструкция аналогична резистивной, но упрощена до предела. На стекло нанесены горизонтальные проводники, на мембрану — вертикальные.

При прикосновении к экрану проводники соприкасаются. Контроллер определяет, какие проводники замкнулись, и передаёт в микропроцессор соответствующие координаты.

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

Поверхностно-ёмкостные сенсорные экраны

Принцип действия ёмкостного сенсорного экрана

Ёмкостный (или поверхностно-ёмкостный) экран использует тот факт, что предмет большой ёмкости проводит переменный ток.

Ёмкостный сенсорный экран представляет собой стеклянную панель, покрытую прозрачным резистивным материалом (обычно применяется сплав оксида индия и оксида олова). Электроды, расположенные по углам экрана, подают на проводящий слой небольшое переменное напряжение (одинаковое для всех углов). При касании экрана пальцем или другим проводящим предметом появляется утечка тока. При этом чем ближе палец к электроду, тем меньше сопротивление экрана, а значит, сила тока больше. Ток во всех четырёх углах регистрируется датчиками и передаётся в контроллер, вычисляющий координаты точки касания.

В более ранних моделях ёмкостных экранов применялся постоянный ток — это упрощало конструкцию, но при плохом контакте пользователя с землёй приводило к сбоям.

Ёмкостные сенсорные экраны надёжны, порядка 200 млн нажатий (около 6 с половиной лет нажатий с промежутком в одну секунду), не пропускают жидкости и отлично терпят токонепроводящие загрязнения. Прозрачность на уровне 90 %. Впрочем, проводящее покрытие, расположенное прямо на внешней поверхности, всё ещё уязвимо. Поэтому ёмкостные экраны широко применяются в автоматах, лишь установленных в защищённом от непогоды помещении. Не реагируют на руку в перчатке.

Стоит заметить, что из-за различий в терминологии часто путают поверхностно- и проекционно-ёмкостные экраны. По классификации, применённой в данной статье, экран, например, iPhone является проекционно-ёмкостным, а не поверхностно-ёмкостным.

Проекционно-ёмкостные сенсорные экраны

Принцип действия проекционно-ёмкостного сенсорного экрана

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

Первым телефоном с ёмкостным экраном был LG Prada. Компания Samsung сумела установить чувствительные электроды прямо между субпикселями AMOLED-экрана, это упрощает конструкцию и повышает прозрачность.

Прозрачность таких экранов до 90 %, температурный диапазон чрезвычайно широк. Очень долговечны (узкое место — сложная электроника, обрабатывающая нажатия). На проекционно-ёмкостных экранах может применяться стекло толщиной вплоть до 18 мм, что обеспечивает большую вандалоустойчивость. На непроводящие загрязнения не реагируют, проводящие легко подавляются программными методами. Поэтому проекционно-ёмкостные сенсорные экраны широко применяются и в персональной электронике, и в автоматах, в том числе установленных на улице. Многие разновидности поддерживают мультитач.

Сенсорные экраны на поверхностно-акустических волнах

Основная статья: Поверхностные акустические волны

Экран представляет собой стеклянную панель с пьезоэлектрическими преобразователями (ПЭП), находящимися по углам. По краям панели находятся отражающие и принимающие датчики. Принцип действия такого экрана заключается в следующем. Специальный контроллер формирует высокочастотный электрический сигнал и посылает его на ПЭП. ПЭП преобразует этот сигнал в ПАВ, а отражающие датчики его соответственно отражают. Эти отражённые волны принимаются соответствующими датчиками и посылаются на ПЭП. ПЭП, в свою очередь, принимают отражённые волны и преобразуют их в электрический сигнал, который затем анализируется с помощью контроллера. При касании экрана пальцем часть энергии акустических волн поглощается. Приёмники фиксируют это изменение, а микроконтроллер вычисляет положение точки касания. Реагирует на касание предметом, способным поглотить волну (палец, рука в перчатке, пористая резина).

Главным достоинством экрана на поверхностных акустических волнах (ПАВ) является возможность отслеживать не только координаты точки, но и силу нажатия (здесь, скорее, способность точно определять радиус или область нажатия), благодаря тому, что степень поглощения акустических волн зависит от величины давления в точке касания (экран не прогибается под нажатием пальца и не деформируется, поэтому сила нажатия не влечет за собой качественных изменений в обработке контроллером данных о координатах воздействия, который фиксирует только область, перекрывающую путь акустических импульсов). Данное устройство имеет очень высокую прозрачность, так как свет от отображающего прибора проходит через стекло, не содержащее резистивных или проводящих покрытий. В некоторых случаях для борьбы с бликами стекло вообще не используется, а излучатели, приёмники и отражатели крепятся непосредственно к экрану отображающего устройства. Несмотря на сложность конструкции, эти экраны довольно долговечны. По заявлению, например, американской компании Tyco Electronics и тайваньской фирмы GeneralTouch, они выдерживают до 50 млн касаний в одной точке, что превышает ресурс 5-проводного резистивного экрана. Экраны на ПАВ применяются, в основном, в игровых автоматах, в охраняемых справочных системах и образовательных учреждениях. Как правило, экраны ПАВ разделяют на обычные — толщиной 3 мм, и вандалостойкие — 6 мм. Последние выдерживают удар кулаком среднего мужчины или падение металлического шара весом 0,5 кг с высоты 1,3 м (по данным Elo Touch Systems). На рынке предлагаются варианты подключения к компьютеру как через интерфейс RS232, так и через интерфейс USB. На данный момент большей популярностью пользуются контроллеры к сенсорным экранам ПАВ, поддерживающие и тот, и другой тип подключения — combo (данные Elo Touch Systems).

Главным недостатком экрана на ПАВ являются сбои в работе при наличии вибрации или при воздействии акустическими шумами, а также при загрязнении экрана. Любой посторонний предмет, размещённый на экране (например, жевательная резинка), полностью блокирует его работу. Кроме того, данная технология требует касания предметом, который обязательно поглощает акустические волны, — то есть, например, пластиковая банковская карточка в данном случае неприменима.

Точность этих экранов выше, чем матричных, но ниже, чем традиционных ёмкостных. Для рисования и ввода текста они, как правило, не используются.

Инфракрасные сенсорные экраны

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

Инфракрасные сенсорные экраны боятся загрязнений и поэтому применяются там, где важно качество изображения, например, в электронных книгах. Из-за простоты и ремонтопригодности схема популярна у военных. Часто на таком принципе делают клавиатуры домофонов. Данный тип экрана применяется в мобильных телефонах компании Neonode.

Оптические сенсорные экраны

Стеклянная панель снабжена инфракрасной подсветкой. На границе «стекло-воздух» получается полное внутреннее отражение, на границе «стекло — посторонний предмет» свет рассеивается. Остаётся заснять картину рассеивания, для этого существуют две технологии:

  • В проекционных экранах рядом с проектором ставится камера. Так устроен, например, Microsoft PixelSense.
  • Либо светочувствительным делают дополнительный четвёртый субпиксель ЖК-экрана.

Позволяют отличить нажатия рукой от нажатий какими-либо предметами, есть мультитач. Возможны большие сенсорные поверхности, вплоть до классной доски.

Тензометрические сенсорные экраны

Применение таких экранов полностью аналогично применению проекционно-емкостных сенсорных экранов. Реагируют на деформацию экрана. Точность тензометрических экранов невелика, зато они отлично выдерживают вандализм, перепады температуры и большое количество влаги. Основное применение — банкоматы, билетные автоматы и прочие устройства, расположенные на улице.

Сенсорные экраны DST

Сенсорный экран DST (англ. Dispersive Signal Technology) регистрирует пьезоэлектрический эффект в стекле. Возможно нажатие на экран рукой или любым предметом.

Отличительной особенностью является высокая скорость реакции и возможность работы в условиях сильного загрязнения экрана. Однако палец должен двигаться, неподвижный палец система не замечает.

Индукционные сенсорные экраны

Индукционный сенсорный экран — это графический планшет со встроенным экраном. Такие экраны реагируют только на специальное перо.

Применяются, когда требуется реакция именно на нажатия пером (а не рукой): художественные планшеты класса high-end, некоторые модели планшетных ПК.

Сводная таблица

Матр 4-пров 5-пров Ёмк Пр-ёмк ПАВ ИК-сетка Опт Тензо DST Индукц
Функциональность
Рука в перчатке Да Да Да Нет Нет Да Да Да Да Да Нет
Твёрдый проводящий предмет Да Да Да Да Да Нет Да Да Да Да Нет
Твёрдый непроводящий предмет Да Да Да Нет Нет Нет Да Да Да Да Нет
Отличает перо от руки Нет Нет Нет Нет Да Нет Нет Да Нет Нет Нет
Множественное нажатие Да Нет Да Да Да Да Да Да Нет Нет Нет
Измерение силы нажатия Нет Нет Нет Нет Да Да Нет Да Да Нет Да
Предельная прозрачность, % 85 75 85 90 90 100 100 100 95 90
Точность Низ Выс Выс Выс Выс Сред Низ Сред Низ Выс Выс
Надёжность
Срок жизни, млн. нажатий 35 10 35 200 50 ???
Защита от грязи и жидкостей Да Да Да Да| Да Нет Нет Да Да Да Да
Устойчивость к вандализму Нет Нет Нет Нет Да Нет Нет Да Да Нет Нет
Применение Огран Огран Огран Помещ Улица Помещ Помещ Помещ Улица Помещ Огран
  1. 1 2 3 4 5 Поддерживается с ограничениями, максимум 2 точки касания.
  2. Если нужна только стеклянная панель, без каких-либо прозрачных проводящих плёнок — условно 95%. Если не нужна даже она (можно применить штатное покрытие экрана) — условно 100%<
  3. Высокая — до пикселя (точно отслеживает острое перо). Средняя — до нескольких пикселей (достаточная для нажатий пальцем). Низкая — крупными блоками экрана (невозможно рисование, требуются очень крупные элементы интерфейса).
  4. 1 2 3 4 Ограничивается надёжностью электроники.
  5. Ограничивается загрязнением датчика.
  6. Огран — аппаратура ограниченного доступа (персональная электроника, промышленная аппаратура). Помещ — общий доступ в охраняемом помещении. Улица — общий доступ на улице.

> См. также

  • Мультитач
  • Microsoft Surface
  • Планшетный компьютер
  • Тачфон
  • iPhone
  • Nintendo DS
  • Световое перо
  1. Touch Screen — History of the Touch Screen Computer Interface (англ.)
  2. Company history from Elographics to Elo TouchSystems, 1971 — present — Elo TouchSystems — Tyco Electronics (англ.)
  3. HP History : 1980s (англ.)
  4. 1 2 В резистивных экранах существует отдача при нажатии — это делает работу руками более комфортной. Кроме того, в некоторых телефонах удачное нажатие подтверждается вибрацией. Но такой отдачи недостаточно для того, чтобы на ощупь отличить один элемент интерфейса от другого.
  5. 1 2 3 4 5 Мухин И. А. Сенсорные экраны — решение проблем (10 технологий). «BROADCASTING Телевидение и радиовещение»: 1 часть — № 3(55) май 2006, с.50-52; 2 часть — № 4(56) июнь-июль 2006, с.40-41; 3 часть — № 7(59) ноябрь 2006, с.64-66.
  6. 1 2 3 4 Сенсорные дисплеи на MultimediaPresentation (недоступная ссылка). Дата обращения 7 мая 2009. Архивировано 6 сентября 2011 года.
  7. 1 2 Хабрахабр: Touch, MultiTouch и кое-что ещё
  8. Матричный сенсорный экран
  9. How Stuff Works: iPhone
  10. Temple, Stephen. Vintage Mobiles: LG Prada – First mobile with a capacitive touchscreen (May 2007) (англ.), History of GMS: Birth of the mobile revolution.
  11. Projected capacitive touch technology — Elo TouchSystems — Tyco Electronics (англ.)
  12. Neonode, покойся с миром! — Компьютерра-Онлайн
  13. FTIR Touch Sensing (англ.)
  14. Microsoft Surface на сайте производителя (англ.)
  15. Рабочий стол будущего: Microsoft Surface на Xage.ru
  16. Потрогать Microsoft — Компьютерра-Онлайн (недоступная ссылка). Дата обращения 6 июня 2008. Архивировано 29 июня 2012 года.
  17. Sensors help make ticket machines vandal proof (англ.)
  18. EloTouch projective-capacitance datasheet (англ.)

FILED UNDER : Железо

Submit a Comment

Must be required * marked fields.

:*
:*