ГлавнаяПроекты → Технологии сенсорных экранов. Взгляд изнутри.

Технологии сенсорных экранов. Взгляд изнутри.




Типы сенсорных экранов.

 

 

Для какой задачи, какой сенсорный экран наиболее оптимален

В современном мире, насыщенном продуктами высоких технологий, сенсорные экраны заняли достаточно широкую нишу. Они помогают нам получать информацию в доступном визуальном виде, причём функциональность сенсорных экранов не ограничивается только пассивным получением информации - с их помощью мы, иногда, управляем технически сложными устройствами, даже не задумываясь об этом! Давайте посмотрим: экран мобильного телефона, плеера или видеокамеры; сенсорный монитор компьютера в диспетчерской или в конференц-зале; информационно-навигационный киоск на улице; информационный киоск в банке, бизнес-центре, бутике или просто в магазине; видеостена на автошоу или интерактивный стол на выставке либо другом мероприятии - всё эти устройства УЖЕ сегодня являются не выдумкой фантастов, а повседневными нашими помощниками. И простой экран, который ранее лишь ОТОБРАЖАЛ информацию, сейчас позволяет взаимодействовать, принимать решения и УПРАВЛЯТЬ сложными устройствами посредством сенсоров.

При этом в каждом из выше перечисленных устройств применяется тот либо иной тип сенсорного экрана. В настоящее время разработано несколько типов сенсорных панелей и каждая технология производства сенсорных панелей обладает своими преимуществами и слабыми сторонами. В данном материале мы рассмотрим, какие бывают типы сенсорных экранов, а также их достоинства и недостатки.

 

 

Резистивные сенсорные экраны

Принцип действия резистивного сенсорного экрана заключается в следующем. Сенсорный экран состоит из стеклянной панели и гибкой пластиковой мембраны с нанесёнными как на панель, так и на мембрану резистивным покрытием. Между стеклом экрана и гибкой мембраной равномерно распределены микроизоляторы, которые не позволяют контактировать проводящим поверхностям по активной области экрана. Когда на экран воздействуют,
нажимая на него, резистивные покрытия панели и пластиковой мембраны между собой замыкаются и в точке соприкосновения изменяется удельное сопротивление, которое
регистрируется контроллером панели и с помощью аналогово-цифрового преобразователя преобразовывается в координату точки прикосновения.

Принципиально точность отслеживания в схеме резистивного сенсорного экрана можно улучшить, применяя различные алгоритмы, однако следует учитывать, что данные улучшения позволяют добиться точности отслеживания, но не повышают надёжности.

К сильным сторонам резистивных экранов можно отнести достаточную простоту и малую стоимость, весьма неплохую чувствительность, а также восприимчивость экрана не только к пальцам руки, но и к любым касающимся его предметам.

Слабые стороны резистивных экранов - плохое светопропускание (для устранения этого недостатка приходится использовать более яркую подсветку), и плохая поддержка экраном множественных нажатий (мультитач). Вследствие конструктивных особенностей резистивные экраны не могут определить силу нажатия и подвержены механическому износу.

 

 

 

Ёмкостные сенсорные экраны

Поверхностно-емкостный экран (или упрощённо - емкостный) в основе своего принципа работы использует явление проводимости переменного тока предметом большой емкости.

Конструктивно емкостный сенсорный экран состоит из стеклянной панели, покрытой прозрачным резистивным материалом (обычно применяются сплавы оксида индия и оксида олова). По углам емкостного экрана располагаются электроды, которые подают переменное напряжение (не значительное по абсолютной величине) на проводящий слой экрана. Причем подаваемое напряжение абсолютно одинаково. При прикосновении к экрану пальцем руки или другим токопроводящим предметом в точке прикосновения появляется утечка тока. При этом следует отметить, что чем ближе предмет, которым прикасаются к электроду, тем меньше сопротивление экрана и, следовательно, сила тока в точке прикосновения больше. Во всех четырёх углах экрана расположены датчики, которые следят за изменением силы тока и регистрируют эти изменения, которые затем передаются в контроллер. Контроллер уже преобразовывает полученные от датчиков данные и вычисляет координаты точки прикосновения.

В более ранних моделях емкостных экранов использовали постоянный ток - такая конструкция была предельно простая, но в работе это приводило к сбоям, особенно при не достаточном контакте прикасающегося к экрану предмета (человека) с землёй.

Емкостные сенсорные экраны зарекомендовали себя в работе как надёжные устройства, запас по касаниям - около 200 000 000 касаний (более 6-ти лет касаний с интервалом 1 сек.). Емкостные экраны неприхотливы к внешним условиям - они не пропускают влагу и отлично работают даже загрязненными. Прозрачность экрана находится на уровне приблизительно 90 %. К недостаткам следует отнести нечувствительность к диэлектрикам, например, на прикосновение в перчатке экран не отреагирует.

 

 

Проекционно-ёмкостные сенсорные экраны

Принцип действия проекционно-ёмкостного экрана состоит в следующем: на внутреннюю сторону поверхности экрана наносится сетка электродов. При прикосновении к экрану нанесённый на поверхность электрод вместе с телом человека в точке прикосновения образует конденсатор (ёмкость). Для вычисления координат точки прикосновения измеряется ёмкость конденсатора в точке прикосновения (электронным контроллером экрана подаётся импульс тока и измеряется напряжение в точке касания), которое после обработки трансформируемся в координаты точки касания.

К особенностям проекционно-ёмкостных экранов относят достаточно большую прозрачность (может достигать порядка 90 %), а также очень широкий диапазон рабочих температур. Проекционно-ёмкосные экраны характеризуются долговечностью и при соответствующих условиях(применение калёного стекла достаточной толщины - вплоть до 16 мм.) проекционно-ёмкосные экраны весьма вандалоустойчивы. Индифферентны к непроводящему загрязнению рабочей поверхности, если же загрязнение является проводящим ток, то такие артефакты легко локализируются и нивелируются программно. Вследствие таких преимуществ диапазон применения проекционно-ёмкостных сенсорных экранов весьма обширен - начиная от автоматов, информационных киосков, расположенных на улице и заканчивая рекламными видеоэкранами, установленными в бутиках, банках.

 

 

 

 

 

Сенсорные экраны на поверхностно-акустических волнах

Конструктивно сенсорный экран на поверхностно-акустических волнах (ПАВ) выполнен в виде стеклянной панели с расположенными по углам экрана пьезоэлектрическими преобразователями (ПЭП). Также по периметру панели экрана расположены отражающие и принимающие датчики. Принцип действия сенсорного экрана на поверхностно-акустических волнах состоит в следующем. Высокочастотный электрический сигнал формируется в специальном контроллере и посылается на ПЭП. ПЭП в свою очередь преобразуют поступивший сигнал в поверхностно-акустические волны, а отражающие датчики, расположенные по периметру, этот сигнал отражают. Далее по цепочке: отражённая волна поступает на соответствующий принимающий датчик и обратно отсылается на ПЭП. ПЭП же, приняв отражённую волну, преобразовывает полученные данные уже в электрический сигнал, который поступает на контроллер, где этот сигнал анализируется. При прикосновении к экрану пальцем часть энергии акустических волн, формируемых ПЭП, в точке касания поглощается. Расположенные по периметру экрана приёмники улавливают эти изменения, а микроконтроллер вычисляет положение точки касания. Реагирует на касание предметом, способным поглотить волну (палец, рука в перчатке, пористая резина и т.п.)

К достаточно существенным недостаткам сенсорных экранов на поверхностно-акустических волнах следует отнести ложные срабатывания или сбои при наличии посторонних вибраций или при воздействии акустическими шумами, а также при загрязнении поверхности экрана. Любой посторонний предмет, находящийся на экране (например, грязь, жевательная резинка), полностью заблокирует его работу. Кроме того, вследствие конструктивных особенностей, экран регистрирует только прикосновения предметом, который поглощает акустические волны. Например, на прикосновение пластиковой карточки экран просто не среагирует.

Точность срабатывания сенсорного экрана на поверхностно-акустических волнах гораздо выше, чем резистивных, но ниже, чем традиционных ёмкостных. Для рисования или ввода текста они не пригодны.

 

 

Оптические сенсорные экраны

Конструктивно оптические экраны очень просты. В стеклянную панель интегрирована подсветка на инфракрасных лучах. Принцип работы такого сенсорного экрана тоже достаточно тривиален - используется физическое явление рассеивания света. Таким образом, на границе «стекло-воздух» сенсорного экрана наблюдается полное внутреннее отражение, т.е. вне зависимости от длины волны поверхность экрана полностью отражает падающий на неё световой поток. При прикосновении к экрану постороннего предмета, на границе «стекло — тело прикосновения» свет в точке касания рассеивается. Управляющей электронике экрана необходимо только снять картину рассеяния и зафиксировав, преобразовать точку касания в системе координат.

Выполнить это технически возможно либо установив рядом с проектором камеру (тогда такой экран называется проекционным). Ярким примером такой технологии является Microsoft Surface (http://www.microsoft.com/surface/). Только в Microsoft Surface используются не простые источники света в виде светодиодов, размещённых по периметру экрана, а вместо этого используется инфракрасный (ИК) источник света и ИК-камеры фиксируют преломления света. Либо возложив функцию фиксации на четвёртый субпиксель ЖК экрана.

К достоинствам оптических сенсорных экранов следует отнести возможности идентификации предмета или группы предметов, которыми прикасаются к экрану (не обязательно человеческой кисти), полная поддержка мультитача, возможность создавать монолитные сенсорные поверхности огромных размеров с нелинейной геометрией. Слабыми сторонами оптических сенсорных экранов является достаточно большая глубина самого устройства экрана, необходимая для расположения проектора внутри, достаточно высокая стоимость.

 

 

 

Инфракрасные сенсорные экраны

Принцип работы инфракрасного сенсорного экрана заключается в следующем. По периметру сенсорного экрана расположены специальные LED-светодиоды, излучающие импульсы света в инфракрасном (ИК) диапазоне. С противоположной стороны панели расположены датчики фототранзисторов, которые улавливают излучаемый ИК-свет. Контроллер экрана постоянно сканирует сетку невидимых не вооруженным глазом, ИК-лучей, проходящих над поверхностью экрана, которая генерируется последовательностью импульсов для светодиодов. При прикосновении к экрану, сетка из инфракрасных лучей перекрывается пальцем либо прикасающимся предметом, ИК-импульсы перестают поступать на датчики фототранзисторов. Это сразу фиксируется контроллером и преобразовывается в координаты точки прикосновения.
К преимуществам ИК сенсорных экранов следует отнести надежность и высокое качество изображения. Именно поэтому устройства на ИК экранах широко используются в торговых автоматах, информационных киосках, медицинском оборудовании, диспетчерских и системах управления производственным процессом. Из-за простоты и очень высокой ремонтопригодности такая схема весьма популярна в военном ведомстве.

К минусам инфракрасных сенсорных экранов традиционно относится плохая работа в условиях повышенной загрязненности.

 

 

 

 



Последние новости

Новинки 2017 года от ORION

Новые LCD модули с поддержкой 4K от ORION

Аренда видеостен, сенсорных экранов и панелей

Новинка! 46" FHD MLCD LED BLU модули для видеостен CIMA DIGITEC шов 3,5 мм

Профессиональный Эталонный OLED монитор ORION 55"