Mnoho ľudí, najmä ľudí v strednom a mladom veku, aktívne používa smartfóny, tablety a iné inteligentné displeje. Málokto z nich však premýšľal o princípe fungovania dotykovej obrazovky a ich odrodách. Skúsme to pochopiť podrobnejšie.
Príbeh vynálezu
Po prvý raz na svete použil prototyp dotykového zariadenia Sam Hurst, učiteľ z USA. V roku 1970 rozvinul myšlienku čítania údajov z veľkého počtu záznamníkov pásových grafov. Automatizácia tohto procesu sa stala akýmsi odrazovým mostíkom pre tvorbu dotykových monitorov, známych ako Elotouch. Vývoj skupiny kolegov Hurst bol publikovaný v roku 1971, ktorý zahŕňal odporovú štvorvodičovú technológiu na určovanie dotykových bodov.
Systém PLATO IV sa považuje za prvý počítačový senzor. Bol vydaný aj v USA ako výsledok špeciálnych štúdií súvisiacich s informatizáciou vzdelávania. Pozostával z blokového panelu (256 kusov), fungoval podľaprincíp používania mriežky infračervených prúdov.
Popis
Dotykový displej je elektronický prvok, ktorý zobrazuje digitálne informácie dotykom povrchu monitora. Rôzne typy týchto štruktúr reagujú na niekoľko momentov alebo jeden špecifický faktor (zmena kapacity a odporu, teplotný rozdiel, špeciálny ukazovateľ).
Podľa princípu fungovania sú dotykové obrazovky rozdelené nasledovne:
- Odporové verzie.
- Matrixové modely.
- Kapacitné možnosti.
- Povrchovo-akustické úpravy.
- Optické senzory a ich druhy.
Pozrime sa na bežné modely displejov tejto kategórie, rozsah, funkcie a výhody.
Ako fungujú odporové dotykové obrazovky
Toto je najjednoduchší typ monitora. Reaguje na transformáciu odporovej sily v oblasti dotyku určitého predmetu a zobrazovacej plochy. Najbežnejšia a základná technológia zahŕňa dva hlavné prvky vo svojom dizajne:
- Panel-substrát z polyesteru alebo podobného polyméru, ktorého hrúbka nepresahuje niekoľko desiatok molekúl. Priehľadná časť slúži na vedenie prúdových častíc.
- Tenká plastová membrána prepúšťajúca svetlo.
Obe vrstvy sú potiahnuté špeciálnym odporovým povlakom. Medzi nimi sú mikroskopické izolátory v tvare gule.
Počas prevádzky sa membrána pri kontakte ssubstrát, v dôsledku čoho je obvod uzavretý. Regulátor s analógovo-digitálnym prevodníkom reaguje na činnosť, vypočítava hodnotu počiatočného a prúdového odporu, ako aj súradnice kontaktného bodu. Takéto zariadenia rýchlo ukázali svoje negatívne stránky, v dôsledku čoho inžinieri zlepšili dizajn pridaním piateho drôtu.
Použiť
Vďaka jednoduchému princípu fungovania dotykovej obrazovky odporovej konfigurácie sa používa všade. Dizajnové prvky:
- nízke náklady;
- odolnosť voči vplyvom prostredia, okrem negatívnych teplôt;
- dobrá reakcia na kontakt s akýmkoľvek neostrým vhodným predmetom.
Takéto displeje sú namontované na doplňovacích a prevodných termináloch, bankomatoch a iných zariadeniach, ktoré sú izolované od okolia. Slabá ochrana monitora pred poškodením je kompenzovaná prítomnosťou ochrannej fólie.
Ako fungujú kapacitné dotykové obrazovky
Tento typ zobrazenia funguje s ohľadom na schopnosť objektov so zvýšenou kapacitou premeniť sa na vodiče striedavého elektrického prúdu. Zariadenie je sklenený panel s odporovým povlakom. Elektródy umiestnené v rohoch privádzajú na vodivú vrstvu slabé napätie. Počas kontaktu sa pozoruje únik prúdu, ak má objekt väčšiu elektrickú kapacitu ako obrazovka. Prúd je upevnený v rohových častiach a informácie zindikátory idú do ovládača na spracovanie, ktorý vypočíta dotykovú plochu.
Prvé modely používali jednosmerný prúd. To zjednodušilo dizajn, ale zlyhalo, ak používateľ nemal kontakt so zemou. Pokiaľ ide o spoľahlivosť, tieto zariadenia prevyšujú odporové náprotivky asi 60-krát (navrhnuté na 200 miliónov kliknutí). Úroveň priehľadnosti - 0, 9, minimálna prevádzková teplota - do -15 °C.
Nevýhody:
- nereaguje na ruku v rukaviciach a väčšinu cudzích predmetov;
- povlak s vodičom sa nachádza v hornej vrstve, čo spôsobuje náchylnosť na mechanické namáhanie;
- sú vhodné pre vnútorné terminály.
Verzie kapacitnej projekcie
Princíp fungovania dotykovej obrazovky smartfónov niektorých konfigurácií je založený na tomto type. Na vnútornom povrchu zariadenia je nanesená elektródová mriežka, ktorá pri kontakte s ľudským telom vytvára kapacitu kondenzátora. Po dotyku prstom na displej senzory a mikrokontrolér spracujú informácie a výpočty sa odošlú do hlavného procesora.
Funkcie:
- tieto návrhy majú všetky možnosti kapacitných snímačov;
- môžu byť vybavené vrstvou filmu s hrúbkou až 18 milimetrov, ktorá poskytuje dodatočnú ochranu pred mechanickým nárazom;
- kontaminanty na ťažko dostupných vodivých častiach sa odstraňujú pomocou softvérovej metódy.
Uvedené konfigurácie sú namontované na mnohých osobných zariadeniach a termináloch prevádzkovaných vonku pod krytom. Stojí za zmienku, že Apple uprednostňuje aj projektované kapacitné monitory.
Úpravy matice
Toto sú zjednodušené verzie odporovej technológie. Membrána je vybavená množstvom vertikálnych vodičov, substrát - horizontálnymi analógmi. Princíp fungovania dotykovej obrazovky: pri dotyku sa vypočíta bod, v ktorom došlo ku kontaktu vodičov, prijaté informácie sa odosielajú do procesora. To zase určuje riadiaci signál, po ktorom zariadenie zareaguje daným spôsobom, napríklad vykoná akciu priradenú konkrétnemu tlačidlu.
Funkcie:
- v dôsledku obmedzeného počtu vodičov je miera presnosti nízka;
- cena je najnižšia spomedzi všetkých senzorov;
- funkcia viacdotykového ovládania sa implementuje pomocou dotazovania na displeji bod po bode.
Uvedený model sa používa výhradne v zastaraných zariadeniach, v modernej dobe sa prakticky nepoužíva kvôli vzniku inovatívnych riešení.
Povrchové akustické signály
Ako bola dotyková obrazovka prvých telefónov vybavená podobnou technológiou. Displej je sklenený panel, v ktorom sú zabudované prijímače (dva kusy) a piezoelektrické transformátory sú umiestnené v protiľahlých rohoch.
Z generátora je frekvenčný elektrický signál privádzaný do meničov, odkiaľ prichádza radimpulzy sa šíria pomocou reflektorov. Vlny zachytia senzory, vrátia sa do PET, kde sa premenia späť na elektrický prúd. Ďalej sa informácie dostanú do kontrolóra, v ktorom sa analyzujú.
Keď sa dotknete obrazovky, charakteristika vlny sa zmení s absorpciou časti energie v určitom mieste. Na základe týchto informácií sa vypočíta bod a sila kontaktu. Displeje v tejto kategórii sú k dispozícii s hrúbkou fólie 3 alebo 6 milimetrov, čo vám umožní bez následkov vydržať mierny úder z ruky.
Chyby:
- porušenie práce v podmienkach vibrácií a otrasov;
- nestabilita voči akémukoľvek znečisteniu;
- rušenie spôsobené akustickými signálmi určitej konfigurácie;
- nízka presnosť ich robí nepoužiteľnými na kreslenie.
Iné druhy
Zariadenie a princíp fungovania dotykových obrazoviek, ktoré sa najčastejšie používajú, sú popísané vyššie. Nasleduje zoznam zobrazení nepopulárnych konfigurácií:
- Optické monitory – podporujú viacdotykové ovládanie vrátane veľkých rozmerov.
- Infračervené modely – pokryté pármi LED diód s fotodiódami, reagujú na dotyk prostredníctvom mikroovládača.
- Indukčné možnosti – vybavené špeciálnou cievkou a sieťou citlivých vodičov, používané na drahých tabletoch.
Ako vidíte, existuje niekoľko možností pre dotykové obrazovky. Voľba je vždy na spotrebiteľovi.
