Развитие компьютерных технологий с самого начала наталкивалось на принципную трудность: как организовать взаимодействие человека и электрической машины? Начали с самого обычного – кнопок, которые соединили в уже обычные клавиатуры. Позже появились мыши, трекболлы, другие графические указатели, джойстики, педали, а в ближайшее время даже голосовые средства регулирования. Но есть области, где кнопки, мыши и трекболлы не подходят. Это, сначала, мобильные устройства – телефоны и планшеты – и специальные, но очень принципиальные и распространённые аксессуары вроде банкоматов, уличных билетных терминалов публичного транспорта и пр. Для их пришлось создавать новый тип устройств управления – сенсорный.

Первую сенсорную панель, по-видимому, сконструировал сотрудник Института Кентукки Сэм Хёрст в 1971 г. и именовал её «илограф» (elograph). Для продвижения устройств подобного типа Хёрст основал компанию Elographics, которая, меж иным, дожила до наших дней.

Мысль сенсорной панели заключается в том, что человек дотрагивается пальцем до некоторой области монитора, а компьютер «понимает», до какой конкретно. Поставить в соответствие нажатию определённые деяния, уже очевидная задачка для программера. В этой статье мы разглядим технологии преобразования механического нажатия (касания) панели в электронный сигнал.

Первой была сотворена резистивная разработка. На сегодня сенсорные панели с резистивной технологией занимают приблизительно половину рынка.

Над стеклянной либо пластмассовой подложкой размещена узкая, эластичная, прозрачная мембрана. Обращённые друг к другу поверхности мембраны и подложки проводят электронный ток. Соприкосновению мембраны с подложкой препятствуют маленькие изоляторы, находящиеся меж ними. При нажатии на поверхность сенсорного экрана мембрана в этом месте соприкасается с подложкой, вследствие чего появляется электронный контакт меж проводящими слоями (рис. 1). Контроллер определяет координаты точки нажатия.

Рис. 1. Резистивная разработка

Резистивные панели имеют обычное устройство и низкую себестоимость. Управлять ими можно с помощью как пальцев (в том числе в перчатках), так и стилуса, карандаша, спички и пр. Такие панели не страшатся загрязнений и низких температур, но чёткость изображения на дисплее низкая из-за недостаточной прозрачности плёнок, ну и ресурс жизни панелей не очень велик. Область их внедрения – уличные терминалы, промышленное и мед оборудование.

Последующая разработка – ёмкостная либо электростатическая. Понятно, что тело человека является типичным конденсатором, причём приметной ёмкости.

Читайте так же
Как Добавить Видео С Компьютера На Айфон... Если вы поставили цель перенести медиафайлы с компьютера на iPhone, iPad как еще его называют iPod, юзеры обращаются к помощи программки iTunes, без ...
Скинуть Фото С Айфона 7 На Компьютер... Рассказываем, как на iPhone скинуть фото с компьютера Наверняка у всех новоиспеченных владельцев iPhone не прочей техники от Apple была ситуация, когд...

Сенсорная панель делается на прозрачной подложке. Наружняя поверхность пластинки покрыта проводящим слоем, а в каждом из четырёх её углов закреплён электрод, подключённый к контроллеру (рис. 2). В процессе работы контроллер подаёт на электроды импульсы слабенького переменного тока. Если прикоснуться пальцем к поверхности сенсорного экрана (подсоединить конденсатор), возникнет утечка тока. Величина тока утечки назад пропорциональна расстоянию от точки нажатия до электрода. Сравнивая величины тока утечки через любой из четырёх электродов, контроллер рассчитывает координаты точки нажатия.

Рис 2. Ёмкостная либо электростатическая панель

Ёмкостные панели владеют более высочайшей надёжностью по сопоставлению с резистивными (ресурс составляет несколько сотен миллионов нажатий) и владеют более высочайшим коэффициентом светопропускания. Главным их недочетом является необходимость электронного контакта меж поверхностью экрана и телом человека. К примеру, если надавить на таковой экран пальцем в перчатке, то он не сработает. Такие панели обычно употребляют в мониторах информационных киосков и банкоматов, также в промышленном оборудовании.

Топ-7 фишек Samsung Galaxy S8

Проекционно-ёмкостная разработка занимает 2-ое место в рейтинге популярности сенсорных технологий, уступая только резистивным панелям. Конструктивно панель на базе проекционно-ёмкостной технологии представляет собой две стеклянные пластинки, меж которыми находится сетка тонких электродов (рис. 3).

Рис. 3. Проекционно-ёмкостная разработка

В процессе работы контроллер отправляет недлинные импульсы на каждый электрод. При касании пальцем сенсорной поверхности появляется эффект, аналогичный подключению конденсатора большой ёмкости к размещенным вблизи электродам. Измеряя величину падения напряжения, возникающего из-за утечки тока через конденсатор, контроллер определяет координаты точки касания. Эти панели владеют высочайшей точностью, долговечны, отлично пропускают свет, устойчивы к загрязнениям и механическим повреждениям, не страшатся жары и холода, ими можно управлять в перчатке. Очень принципиально, что они воспринимают нажатия в нескольких точках экрана сразу, т.е. допускают применение технологии Multi-touch. Основной недочет проекционно-емкостных панелей — сложность электроники и относительно высочайшая цена производства. В текущее время сенсорные панели на базе проекционно-ёмкостной технологии употребляются в телефонах, цифровых медиаплеерах, информационных киосках и планшетах. Популярность этого решения стремительно растёт.

Оптические технологии сравнимо непопулярны, их толика составляет около 5% рынка.

ИК-сенсор с массивом недвижных оптопар представляет собой модуль, обрамляющий экран. В нём размещены линейки ИК-светодиодов с фокусирующими линзами, а на обратных сторонах – линейки фотодиодов (рис. 4). При включении светодиодов над поверхностью экрана формируется невидимая сетка, образованная ИК-лучами. Когда какой-нибудь предмет приближается к поверхности экрана, он перекрывает пересекающиеся в данной точке лучи, что фиксируется светочувствительными элементами оптопар. По изменению их состояния контроллер определяет координаты точки касания.

Читайте так же
Как Добавить Видео С Компьютера На Айфон... Если вы поставили цель перенести медиафайлы с компьютера на iPhone, iPad как еще его называют iPod, юзеры обращаются к помощи программки iTunes, без ...
Как Поставить Мелодию На Айфон Без Компьютера... Если вы только-только стали счастливым владельцем современного девайса iPhone, то наверное вас начал тревожить вопрос о том, как поставить песню на ай...

DARKWIN

Рис. 4. ИК-сенсор с массивом недвижных оптопар

Подобные детекторы используются в большей степени в дисплейных панелях с огромным размером экрана. Недочетами этого решения являются громоздкость и низкая точность, достоинства – высочайшая яркость, контрастность, чёткость и точность цветопередачи изображения. Детектор подобного типа можно сделать съёмным. Для управления элементами интерфейса можно использовать пальцы и любые подходящие по размеру предметы. В текущее время ЖК панели с ИК-сенсорами употребляются в презентационном оборудовании, в образовательных учреждениях, ситуационных центрах и т.д.

Развитием данной идеи стала ИК-технология с подвижным лучом. Заместо массива оптопар употребляется один источник ИК-излучения (светодиод или полупроводниковый лазер) и механизм развёртки, который обеспечивает движение луча, с высочайшей скоростью сканирующего рабочую поверхность. При отсутствии препятствия луч рассеивается. Если же на пути луча встречается препятствие, то луч отражается от него и улавливается фотодиодом. По изменению состояния фотодиода контроллер фиксирует касание в соответственной точке.

Монитор Компьютера Работающий На Основе Прикосновений Пальцами

Первыми коммерческими устройствами, в каких использовались оптические детекторы с механизмом развёртки, стали виртуальные клавиатуры (рис. 5).

Рис. 5. Беспроводная виртуальная клавиатура

Разработка поверхностно-акустических волн. Сенсорная панель на базе ПАВ представляет собой стеклянную пластинку, которая устанавливается перед экраном монитора с маленьким зазором. В углах пластинки установлены пьезоэлектрические преобразователи и принимающие датчики, по бокам – отражатели (рис. 6). В процессе работы контроллер подаёт частотный электронный сигнал на пьезоэлектрические преобразователи, которые возбуждают в стеклянной пластинке поверхностно-акустические волны частотой порядка нескольких мгц. Эти волны улавливаются принимающими датчиками, которые конвертируют их в электронный сигнал. При прикосновении к сенсорной поверхности часть энергии ПАВ поглощается пальцем. По изменению сигналов принимающих датчиков контроллер определяет координаты точки касания.

Рис. 6. Сенсорная панель на базе технологии ПАВ

Сенсорные панели на базе технологии ПАВ отличаются надёжностью (они выдерживают 10-ки миллионов нажатий в одной точке), высочайшим показателем светопропускания (более 90%) и восприимчивостью к нажатиям, выполненным как пальцами, так и разными предметами. В неких вариантах панелей можно определять не только лишь координаты, да и силу нажатия.

Но панели чувствительны к загрязнению рабочей поверхности и владеют низкой точностью определения координат точки нажатия. Панели чувствительны к сильному шуму и вибрациям, что затрудняет их применение вне помещений. Основной сферой внедрения сенсорных панелей на базе технологии ПАВ являются информационные киоски, терминалы и т.д.

Ультразвуковая разработка. Для работы с сенсорным экраном этого типа употребляют особое перо, в каком расположены генератор, излучатель ультразвуковых волн и маленький источник питания. На рамке монитора поблизости от верхних углов экрана смонтированы два датчика, реагирующих на ультразвук (рис. 7). При прикосновении наконечника пера к поверхности экрана срабатывает выключатель, и перо начинает источать ультразвуковые волны. Контроллер фиксирует время срабатывания каждого из датчиков и по разнице этих значений вычисляет координаты точки касания.

Читайте так же
При Включении Компьютера Монитор Долго Не Включает... Что делать, если не врубается монитор Прежде всего нужно убедиться, что не работает у вас конкретно монитор. Выключите компьютер, нажав кнопку «...
Как Установить Наушники С Микрофоном На Компьютер... Как подключить наушники с микрофоном к компу: пошаговая аннотация Если вы основное время проводите у монитора компьютера, общаетесь с друзьями либо со...

Рис. 7. Устройство монитора с ультразвуковым детектором

Основными плюсами этого решения являются простота реализации, низкая себестоимость, и отсутствие помех, влияющих на качество отображения. Детектор такового типа можно использовать с экранами разных размеров. Основной недочет – необходимость специального пера. Ультразвуковой детектор фактически непригоден для использования в портативных устройствах.

Компания Wacom для использования в графических планшетах (дигитайзерах) разработала технологию электрического резонанса. Сенсорные панели, сделанные на базе этой технологии (рис. 8), обеспечивают очень высшую точность позиционирования и позволяют получать дополнительную информацию от интегрированных датчиков пера о силе нажатия, угле наклона, типе наконечника и пр.

Рис. 8. ЖК-дисплей Wacom серии Cintiq со интегрированным графическим планшетом

Сенсорные панели на базе технологии электрического резонанса работают только со особым пером и требуют повторяющейся калибровки в процессе использования. Не считая того, они достаточно дороги в производстве, причём стоимость существенно увеличивается по мере роста размера экрана.

Сенсорные панели на базе этой технологии потребляют много электроэнергии и делают электрические помехи, которые могут нарушить работу мобильников, точек доступа и пр).

Судя по всему, в наиблежайшие годы фаворитами сенсорных технологий будут проекционно-ёмкостная и резистивная технологии.

Читайте так же
Как Закачать Музыку На Айпад С Компьютера... Обладатели «яблочных» гаджетов, естественно, задаются вопросами о том, как загрузить музыку на «Айпад». И, нужно сказать, очен...
Как Из Жк Монитора Сделать Телевизор... Рынок компьютерной и телевизионной промышленности предлагает широкий выбор телевизоров: от экономных до дорогостоящих вариантов. Но не часто у человек...