Ekran osetljiv na dodir: princip rada, tehnologija i istorija pronalaska

Mnogi ljudi, posebno srednjih i mladih, aktivno koriste pametne telefone, tablete i druge uređaje sa inteligentnim ekranom. Međutim, malo njih je razmišljalo o tome princip rada dodira ekran i njihove varijante. Pokušajmo ovo detaljnije razumjeti.

Istorija pronalaska

Po prvi put u svijetu prototip senzorskog uređaja koristio je sam Hurst, učitelj iz SAD-a. Godine 1970. razvio je ideju čitanja podataka sa velikog broja magnetofona. Automatizacija ovog procesa postala je svojevrsna odskočna daska za stvaranje dodirnih monitora, poznatih kao Elotouch. Razvoj grupe hearstovih kolega objavljen je 1971. godine, uključivao je otpornu četverožičnu tehnologiju za određivanje dodirnih tačaka.

Prvim računarskim senzorom smatra se sistem PLATO IV. Objavljen je i u SAD-u, kao rezultat posebnog istraživanja o kompjuterizaciji obrazovanja. Sastojao se od blok ploče (256 komada), koja je radila po principu korištenja mreže infracrvenih tokova.

Opis

Ekran osetljiv na dodir je elektronski element koji vizualizuje digitalne informacije putem tangencijalnog dejstva na površinu monitora. Različiti tipovi ovih struktura reaguju na nekoliko momenata ili jedan specifičan faktor (promena kapacitivnosti i otpora, toplotna razlika, poseban pokazivač).

Po principu rada , ekrani osetljivi na dodir su podeljeni na sledeći način:

1. Otporne verzije.
2. Matrix modeli.
3. Kapacitivne opcije.
4. Površinske akustičke modifikacije.
5. Optički senzori i njihove varijante.

Razmotrite uobičajene modele ekrana ove kategorije, obim primjene, karakteristike i prednosti.

Princip rada otpornih ekrana osetljivih na dodir

Ovo je najjednostavniji tip monitora. Reaguje na transformaciju sile otpora u području dodira određenog objekta i površine ekrana. Najčešća i osnovna tehnologija uključuje dva glavna elementa u svom dizajnu:

1. Panel-podloga od poliestera ili sličnog polimera, čija debljina ne prelazi nekoliko desetina molekula. Prozirni dio se koristi za provođenje trenutnih čestica.
2. Membrana koja provodi svjetlost izrađena od tankoslojne plastike.

Oba sloja su premazana posebnim otpornim premazom. Između njih su mikroskopski izolatori u obliku kugle.

Tokom rada, membrana se savija u kontaktu sa supstratom, usled čega se krug zatvara. Kontroler sa analogno-digitalnim pretvaračem reaguje na operaciju, izračunavajući vrednost početnog i trenutnog otpora, kao i koordinate kontaktne tačke. Takvi su uređaji brzo pokazali svoje negativne strane, kao rezultat kojih su inženjeri poboljšali dizajn dodavanjem pete žice.

Koristeći

Zahvaljujući najjednostavnijem principu rada ekrana osetljivog na dodir otporne konfiguracije, koristi se svuda. Karakteristike dizajna:

• niska cijena;
• otpornost na vanjsko okruženje, osim negativnih temperatura;
• dobra reakcija na kontakt sa bilo kojim ne-oštrim odgovarajućim predmetom.

Takvi displeji se montiraju na terminale za deponovanje i prenos novca, bankomata i drugih uređaja koji su izolovani od okruženje. Slaba Zaštita monitora od oštećenja kompenzira se prisustvom zaštitnog filmskog premaza.

Princip rada kapacitivnih ekrana osetljivih na dodir

Ova vrsta displeja funkcioniše uzimajući u obzir mogućnost da se objekti povećanog kapaciteta transformišu u provodnike naizmenične električne struje. Uređaj je staklena ploča sa otpornim premazom. Elektrode postavljene na uglovima daju slab napon provodnom sloju. Tokom kontakta dolazi do curenja struje, ako objekat ima veći električni kapacitet od ekrana. Struja je fiksirana u ugaonim dijelovima, a informacije iz indikatora idu u kontroler za obradu, koji izračunava područje dodira.

Prvi modeli koristili su jednosmjernu struju. Ovo je pojednostavilo dizajn, međutim, dao neuspjehe ako korisnik nije imao kontakt sa površinom zemlje. Što se tiče pouzdanosti, ovi uređaji premašuju otporne analoge za oko 60 puta (dizajnirano za 200 miliona klikova). Nivo transparentnosti-0,9, minimalna radna temperatura – do -15 °C.

Minuse:

• , nema reakcije na ruku u rukavici i većinu stranih predmeta;
• premaz sa provodnikom nalazi se u gornjem sloju, što uzrokuje izlaganje mehaničkom naprezanju;
• pogodni su za upotrebu u terminalima koji se nalaze u zatvorenim prostorima.

Kapacitivne verzije projekcije

Princip rada ekrana osetljivog na dodir pametnih telefona nekih konfiguracija zasniva se na ovaj tip. na unutrašnju površinu uređaja nanosi se elektrodna mreža koja formira kapacitet kondenzatora u kontaktu sa ljudskim tijelom. Nakon dodirivanja ekrana prstom, senzori i mikrokontroler obrađuju informacije, proračuni se šalju na glavni procesor.

Karakteristike:

• ovi dizajni imaju sve mogućnosti kapacitivnih senzora;
• mogu biti opremljeni filmskim premazom debljine do 18 milimetara, koji pruža dodatnu zaštitu od mehaničkih uticaja;
• kontaminacija na teško dostupnim provodnim dijelovima uklanja se softverskom metodom.

Ove konfiguracije se montiraju na mnoge lične uređaje i terminale koji rade na otvorenom pod poklopcem. Vrijedi napomenuti da Apple također preferira projekcijsko-kapacitivne monitore.

Matrične modifikacije

Ovo su pojednostavljene verzije otporne tehnologije. Membrana je opremljena brojnim vertikalnim provodnicima, podloga je opremljena horizontalnim analozima. Princip rada ekrana osetljivog na dodir: kada se dodirne, izračunava se tačka u kojoj su provodnici stupili u kontakt, primljene informacije se šalju procesoru. To, zauzvrat, određuje kontrolni signal, nakon čega uređaj reaguje na dat način, na primjer, izvodi radnju dodijeljenu određenom dugmetu.

Karakteristike:

• zbog ograničenog broja provodnika, postoji niska stopa tačnosti;
• cijena je najniža među svim senzorima;
• funkcija multitouch se implementira anketiranjem ekrana po tačkama.

Ovaj model se koristi isključivo u zastarjelim uređajima, koji se praktički ne koriste u moderno doba zbog pojave inovativnih rješenja.

Surface acoustic signals

Princip rada ekrana osetljivog na dodir telefona ranih modela opremljen je sličnom tehnologijom. Ekran je staklena ploča u koju su ugrađeni prijemnici (dva komada) i piezoelektrični transformatori, postavljeni na suprotne ugaone dijelove.

Iz generatora, frekvencijski električni signal se dovodi do pretvarača, odakle se niz impulsa širi pomoću reflektora. Talasi se preuzimaju senzorima, vraćaju se u PEP, gdje se vraćaju u električnu struju. , Zatim informacije idu kontroloru u kojem se analiziraju.

Kada se ekran dodirne, karakteristike talasa prolaze kroz promene sa apsorpcijom dela energije na određenom mestu. Na osnovu ovih informacija izračunavaju se tačka i sila dodira. Ekrani ove kategorije dostupni su sa filmom debljine 3 ili 6 milimetara, koji vam omogućava da izdržite blagi udarac rukom bez posljedica.

Mane:

• poremećaj rada u uslovima vibracija i tresenja;
• nestabilnost za bilo kakvo zagađenje;
• prisutnost smetnji uslijed zvučnih signala određene konfiguracije;
• niska tačnost čini ih neprikladnim za crtanje.

Druge vrste

Uređaj i princip rada ekrana osetljivih na dodir, koji se najčešće koriste, opisani su gore. Slijedi lista prikaza nepopularnih konfiguracija:

1. Optički monitori-podržavaju multi-touch funkciju, Uključujući velike dimenzije servisirane površine.
2. Infracrveni modeli-prekriveni parovima fotodiodnih LED dioda, reaguju na dodir kroz mikrokontroler.
3. Indukcijske opcije – opremljene posebnim zavojnicom i mrežom osjetljivih provodnika, koji se koriste na skupim tabletima.

Kao što vidite, postoji nekoliko opcija za ekrane na dodir. Izbor je uvek na potrošaču.