Dom > Izložba > Sadržaj

Uvod u tehnički princip ekrana osetljivog na dodir

May 12, 2017

Postoje različite tehnologije osetljive na dodir i različite metode senzora.

Otporno

Otporni ekran osetljiv na dodir sadrži nekoliko slojeva, od kojih su najvažniji dva tanka, prozirna električno otporna sloja odvojena tankim prostorom. Ovi slojevi se suočavaju jedni drugima sa tankim razmakom. Gornji ekran (ekran koji je dodirnut) ima premaz na donjoj površini ekrana. Ispod njega sličan je otporni sloj na vrhu podloge. Jedan sloj ima provodne veze duž svojih strana, a drugi vrh i dno. Napon se primenjuje na jedan sloj, a osetljiv od strane drugog. Kada se objekat, kao što je vrh prsta ili vrh stylusa, pritisne na spoljašnju površinu, dva sloja dodiruju da se priključe u toj tački: panel se onda ponaša kao par razdelnika napona, jedna osa po istom vremenu. Brzo prebacivanjem između svakog sloja može se pročitati položaj pritiska na ekranu.


Otporan dodir se koristi u restoranima, fabrikama i bolnicama zbog visoke otpornosti na tečnosti i zagađivače. Glavna prednost tehnologije otporne na dodir je njena niska cena. Osim toga, pošto je potreban samo dovoljan pritisak za osjetljiv dodir, mogu se koristiti sa rukavicama ili pomoću bilo kog krutog kao zamjenski prst / olovka. Nedostaci uključuju potrebu da pritisnete i rizik od oštrog oštrih predmeta. Otporni na dodir takođe pate od slabijeg kontrasta, zbog dodatnih refleksija iz dodatnih slojeva materijala (odvojenih vazdušnim jazom) postavljenim preko ekrana. Ovo je tip ekrana osetljivog na dodir koji Nintendo koristi u DS porodici, 3DS familiji i Wii U GamePad.


Površinski akustični talas

Surface acoustic wave (SAW) tehnologija koristi ultrazvučne talase koji prolaze preko ekrana osetljivog na dodir. Kada se panela dodirne, deo talasa se apsorbuje. Ova promena ultrazvučnih talasa registruje položaj događaja dodira i šalje te informacije kontroloru za obradu. Površinski akustički talasni ekrani osjetljivi na dodir mogu se oštetiti spoljašnjim elementima. Kontaminanti na površini takođe mogu ometati funkcionalnost ekrana osetljivog na dodir.


Kapacitivni

Kapacitet ekrana osjetljiv na dodir sastoji se od izolatora kao što je staklo, prevučeno prozirnim provodnikom kao što je indijum limeni oksid (ITO). Kako je ljudsko telo takođe električni provodnik, dodir na površinu ekrana rezultira izobličenjem elektrostatičkog polja ekrana, merljivog kao promena kapaciteta. Za određivanje lokacije dodira mogu se koristiti različite tehnologije. Lokacija se zatim šalje kontroloru za obradu.


Za razliku od otpornog ekrana osetljivog na dodir, ne možete koristiti kapacitivni ekran osetljiv na dodir putem većine vrsta električno izolacionog materijala, kao što su rukavice. Ova mana posebno pogađa korisnost u potrošačkoj elektronici, poput tablet računara na dodir i kapacitivnih pametnih telefona u hladnom vremenu. Može se prevazići specijalnim kapacitivnim olovkom ili specijalnom aplikacijskom rukavicom sa vezenim pačom provodne niti koja prolazi kroz njega i stupi u kontakt sa prstom korisnika.


Najveći proizvođači kapaciteta kapaciteta nastavljaju da razvijaju tanji i precizniji dodirni ekrani, a ekran osetljiv na dodir za mobilne uređaje sada se proizvodi sa "in-ćelijskom" tehnologijom koja eliminiše sloj, kao što su Samsungovi AMOLED ekrani, izgradnjom kondenzatora unutar samog ekrana. Ovaj tip ekrana osetljivog na dodir smanjuje vidljivo rastojanje (u milimetrima) između prsta korisnika i onoga što korisnik dodiruje na ekranu, stvarajući direktni kontakt sa prikazanim sadržajem i omogućavanjem boljeg odziva i poteza.


Jednostavni paralelni kondenzator ima dva provodnika odvojena dielektričnim slojem. Većina energije u ovom sistemu koncentriše se direktno između ploča. Neki od izlivanja energije prelaze u oblast izvan ploča, a linije električnih polja povezanih sa ovim efektom nazivaju se polja za poliranje. Dio izazova stvaranja praktičnog kapacitivnog senzora jeste da dizajnira skup tragova štampanih kola koje usmeravaju polja za poliranje u aktivno područje senzora dostupno korisniku. Paralelni kondenzator ploča nije dobar izbor za takav senzor. Postavljanje prsta u blizini elektrićnih polja za poliranje dodaje provodnu površinu na kapacitivan sistem. Kapacitet dodatnog punjenja dodan prstom poznat je kao kapacitivnost prstiju, CF. Kapacitet senzora bez prisustva prstiju označen je kao CP u ovom članku, što predstavlja parazitski kapacitet.


Površinski kapaciteti

U ovoj osnovnoj tehnologiji, samo jedna strana izolatora je premazana slojem. Na sloj nanosi se mali napon, što rezultira ujednačenim elektrostatičkim poljem. Kada provodnik, poput ljudskog prsta, dodirne površinu bez premaza, kondenzator se dinamički formira. Kontroler senzora može indirektno odrediti lokaciju dodira od promene kapaciteta merene od četiri ugla panela. Pošto nema pokretne delove, on je umereno izdržljiv, ali ima ograničenu rezoluciju, skloni se lažnim signalima od parazitske kapacitivne spojnice i zahteva kalibraciju tokom proizvodnje. Zato se najčešće koristi u jednostavnim aplikacijama kao što su industrijske kontrole i kiosci.


Projektovani kapaciteti


TouchScreen_projective_capacitive.svg.png

Šema projektovanog kapacitivnog ekrana osetljivog na dodir


Predviđena kapacitivna dodira (PCT, takođe PCAP) tehnologija je varijanta kapacitivne tehnologije dodira. Svi PCT touch ekrani se sastoje od matrice redova i kolona provodnog materijala, slojevitih na staklenim listovima. Ovo se može uraditi bilo jednim provodljivim slojem kako bi se obrazovao mrežni obrazac elektroda ili livanjem dva odvojena, pravokutna sloja provodnog materijala sa paralelnim linijama ili stazama kako bi se formirala mreža. Napon na ovu mrežu stvara jedinstveno elektrostatičko polje, koje se može meriti. Kada provodljivi objekt, kao što je prst, dođe u kontakt sa PCT pločom, on u tom trenutku iskrivljuje lokalno elektrostatičko polje. Ovo je mjerljivo kao promjena kapaciteta. Ako prst premošćuje prazninu između dva "numere", polje punjenja dalje prekida i detektuje kontrolor. Kapacitet se može menjati i mjeriti u svakoj pojedinačnoj tački na mreži (raskrsnica). Dakle, ovaj sistem je u stanju da precizno prati dodire. Zbog najvišeg sloja PCT-a koji je staklo, to je robusnije rješenje nego što je trošak manje osjetljiv na dodir. Pored toga, za razliku od tradicionalne kapacitivne tehnologije na dodir, moguće je da PCT sistem oseti pasivnu olovku ili prstove glovlja. Međutim, vlaga na površini ploče, visoka vlažnost ili sakupljena prašina može ometati performanse PCT sistema. Postoje dve vrste PCT-a: međusobna kapacitivnost i samo-kapacitivnost.


Međusobna kapacitivnost

Ovo je uobičajeni pristup PCT-u, koji koristi činjenicu da je većina provodljivih predmeta u stanju da drže naplatu ako su veoma blizu. U međusobnim kapacitivnim senzorima, kondenzator je inherentno formiran tragovima tragova i tragovima kolone na svakom raskrsnici mreže. Na primer, niz 16 sa 14 bi imao 224 nezavisnih kondenzatora. Napon se primenjuje na redove ili stupce. Dovođenje prsta ili provodnika u blizini površine senzora menja lokalno elektrostatičko polje koje smanjuje međusobnu kapacitivnost. Promjena kapaciteta u svakoj pojedinačnoj tački na mreži može se meriti da tačno odredi lokaciju dodira merenjem napona u drugoj osi. Međusobna kapacitivnost omogućava multi-touch operaciju gdje se istovremeno može pratiti više prstiju, dlanove ili stilove.


Self-capacitance

Senzori sa samo-kapacitivnošću mogu imati istu XY mrežu kao senzori međusobnog kapaciteta, ali kolone i redovi rade nezavisno. Sa samo-kapacitivnošću, kapacitivno opterećenje prsta se meri na svakoj koloni ili elektrodnoj vrsti pomoću strujnog merača. Ova metoda proizvodi jači signal od međusobnog kapaciteta, ali ne može precizno da reši više od jednog prsta, što rezultira u "obojanju" ili neadekvatnom senzoru lokacije.


Korišćenje stilova na kapacitivnim ekranima

Kapacitivni dodirni ekrani ne moraju nužno rukovoditi prstom, ali do nedavno su potrebni posebni stilovi mogli biti prilično skupi za kupovinu. Trošak ove tehnologije je značajno opao u poslednjih nekoliko godina, a kapacitivni stili su sada dostupni za nominalnu cenu, a često su besplatni sa mobilnim dodacima.


Infracrvena mreža


QQ截图20170512101344.png

Infracrveni senzori montirani oko displeja gledaju na korisničko dodavanje ekrana osetljivim na dodir na ovom PLATO V terminalu 1981. Prikazan je karakterističan narandžasti sjaj monohromatskog plazma displeja.


Infracrveni ekran osetljiv na dodir koristi niz XY infracrvenih LED i fotodetektora parova oko ivica ekrana da bi otkrio poremećaj u uzorku LED-zraka. Ove LED žarke se ukrštaju u vertikalnom i horizontalnom obliku. Ovo pomaže senzorima da pokupe tačnu lokaciju dodira. Glavna prednost ovakvog sistema je u tome što može u suštini da detektuje bilo koji unos uključujući prst, prst na rukavu, olovku ili olovku. Obično se koristi u otvorenim aplikacijama i prodajnim sistemima koji se ne mogu oslanjati na provodnik (kao što je golo prst) za aktiviranje ekrana osetljivog na dodir. Za razliku od kapacitivnih ekrana osetljivih na dodir, infracrveni dodirni ekrani ne zahtevaju nikakvo uzorkovanje na staklu, što povećava izdržljivost i optičku jasnoću celokupnog sistema. Infracrveni dodirni ekrani osetljivi su na prljavštinu / prašinu koja može da ometa infracrvene zrake i pati od paralakse na zakrivljenim površinama i slučajnom pritisku kada korisnik lebdi svoj prst preko ekrana dok traži odabir stavke.


Infracrvena akrilna projekcija

Prozirni akrilni sloj se koristi kao projekcioni ekran za prikazivanje informacija. Ivice akrilne ploče osvetljene su infracrvenim LED dioda, a infracrvene kamere su fokusirane na zadnjem delu ploče. Objekti postavljeni na listu mogu se detektovati kamerama. Kada korisnik dodirne ploču, deformacija rezultira curenjem infracrvenog svjetla, koja vrši maksimum u tačkama maksimalnog pritiska koji ukazuju na lokaciju dodira korisnika. Microsoftove tablice PixelSense koriste ovu tehnologiju.


Optički snimak

Optički dodirni ekrani su relativno moderan razvoj u tehnologiji ekrana osetljivog na dodir, u kojoj se dva ili više senzora slike postavljaju oko ivica (uglavnom uglova) ekrana. Infracrvena zadnja svetla postavljena su u vidno polje kamere na drugoj strani ekrana. Dodir se pojavljuje kao senka, a svaki par kamera se može odrediti da bi se dodirnuti ili čak merili veličina dotrajalog objekta (vidi vizuelni trup). Ova tehnologija postaje sve popularnija, zahvaljujući svojoj skalabilnosti, svestranosti i pristupačnosti, posebno za veće jedinice.


Disperzivna signalna tehnologija

Uveden 2002. godine, sa 3M, ovaj sistem koristi senzore za detekciju piezoelektričnosti u staklu koji se javlja usled dodira. Kompleksni algoritmi tada tumače ove informacije i pružaju stvarnu lokaciju dodira. [35] Tehnologija tvrdi da nije ugrožena prašinom i drugim spoljnim elementima, uključujući ogrebotine. Pošto nema potrebe za dodatnim elementima na ekranu, on takođe tvrdi da pruža odličnu optičku jasnoću. Takođe, pošto se mehaničke vibracije koriste za otkrivanje događaja dodira, svaki objekat se može koristiti za generisanje ovih događaja, uključujući prste i olovke. Nedostatak je da nakon prvog dodira sistem ne može da otkrije nepomični prst.


Akustični puls prepoznavanje

Ključ za ovu tehnologiju je da dodir u bilo kojoj poziciji na površini stvara zvučni talas na podlozi koji zatim proizvodi jedinstveni kombinovani zvuk nakon što ga pokupe tri ili više sitnih pretvarača pričvršćenih na ivicama ekrana osetljivog na dodir. Zvuk se onda digitalizuje od strane kontrolera i upoređuje se sa listom unapred snimljenih zvukova za svaku poziciju na površini. Položaj kursora se trenutno ažurira na dodirnu lokaciju. Pokretni dodir prati se brzim ponavljanjem ovog procesa. Spoljni i ambijentalni zvuci su ignorisani jer se ne podudaraju sa nekim čuvanim profilom zvuka. Tehnologija se razlikuje od drugih pokušaja prepoznavanja položaja dodira sa pretvaračima ili mikrofonima u korišćenju jednostavne metode traženja tablice, umjesto zahtijevanja moćnog i skupog hardvera za obradu signala da pokuša izračunati dodirnu lokaciju bez ikakvih referenci. Kao i kod sistema disperzivnih signalnih sistema, nepokretni prst se ne može detektovati nakon početnog dodira. Međutim, iz istog razloga, prepoznavanje dodira ne ometa bilo koji objekt koji se odmara. Tehnologiju je napravio SoundTouch Ltd početkom 2000-ih, kako je opisala porodica patenata EP1852772, a uvedena je na tržište od strane Eco divizije Tyco International 2006. godine kao prepoznavanje akustičnih impulsa. Ekran osetljiv na dodir, koji koristi Elo, napravljen je od običnog stakla, dajući dobru trajnost i optičku jasnoću. APR je obično u stanju da funkcioniše sa ogrebotinama i prašinom na ekranu sa dobrom preciznošću. Tehnologija je takođe pogodna za ekrane koji su fizički veći.