Zaslon osjetljiv na dodir: princip rada, tehnologija i povijest izuma

Mnogi ljudi, posebno sredovječni i mladi, aktivno koriste pametne telefone, tablete i druge uređaje s pametnim zaslonom. Međutim, malo je njih razmišljalo o princip rada senzora zaslon i njihove sorte. Pokušajmo to detaljnije razumjeti.

Povijest izuma

Prvi put u svijetu prototip senzorskog uređaja koristio je sam Harst, američki učitelj. 1970. razvio je ideju čitanja podataka s velikog broja snimača vrpce. Automatizacija navedenog procesa postala je svojevrsna odskočna daska za stvaranje monitora osjetljivih na dodir, poznatih kao oceani. Razvoj grupe Hearstovih kolega objavljen je 1971. godine, uključivao je otpornu četverožičnu tehnologiju za određivanje dodirnih točaka.

Prvo računalo senzor smatra se sustavom oceana. Objavljen je i u SAD-u, kao rezultat posebnih istraživanja koja se odnose na informatizaciju obuke. Sastojao se od blok ploče (256 komada), funkcionirao je na principu korištenja infracrvene mreže.

Opis

Zaslon osjetljiv na dodir je elektronički element koji vizualizira digitalne informacije tangentnim djelovanjem na površinu monitora. Različite vrste ovih struktura reagiraju na nekoliko trenutaka ili jedan određeni faktor (promjena kapacitivnosti i otpora, toplinska razlika, poseban pokazivač).

Prema principu rada, zasloni osjetljivi na dodir podijeljeni su na sljedeći način:

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

Razmotrite uobičajene modele zaslona navedene kategorije, opseg, značajke i prednosti.

Princip rada otpornih zaslona osjetljivih na dodir

Ovo je najjednostavnija vrsta monitora. Reagira na transformaciju sile otpora u području dodira određenog predmeta i površine zaslona. Najčešća i elementarna tehnologija u svoj dizajn uključuje dva glavna elementa:

1. Ploča-podloga od poliestera ili sličnog polimera, čija debljina ne prelazi nekoliko desetaka molekula. Prozirni dio služi za provođenje strujnih čestica.
2. Tankoslojna plastična membrana koja provodi svjetlost.

Oba sloja prekrivena su posebnim otpornim raspršivanjem. Između njih nalaze se mikroskopski izolatori u obliku kuglice.

Tijekom rada membrana se savija u dodiru s podlogom, zbog čega se krug zatvara. Regulator s analogno-digitalnim pretvaračem reagira na rad, izračunavajući vrijednost početnog i trenutnog otpora, kao i koordinate kontaktne točke. Slični uređaji brzo su pokazali svoje negativne strane, što je rezultiralo inženjerima koji su poboljšali dizajn dodavanjem pete žice.

Upotreba

Zahvaljujući najjednostavnijem principu rada otpornog zaslona osjetljivog na dodir, njime se upravlja svugdje. Značajke dizajna:

• niska cijena;
• otpornost na utjecaje vanjskog okruženja, osim negativnih temperatura;
• dobra reakcija na kontakt s bilo kojim oštrim prikladnim predmetom.

Takvi se zasloni montiraju na terminale za punjenje i prijenos novca, bankomate i druge uređaje koji su izolirani od okoliš. Slaba zaštita monitora od oštećenja nadoknađuje se prisutnošću zaštitnog filmskog premaza.

Princip rada kapacitivnih zaslona osjetljivih na dodir

Ova vrsta zaslona funkcionira uzimajući u obzir mogućnost pretvaranja objekata povećanog kapaciteta u vodiče promjenjive električne struje. Uređaj je staklena ploča s otpornim raspršivanjem. Elektrode smještene u uglovima dovode slab napon na vodljivi sloj. Tijekom kontakta dolazi do curenja struje, u slučaju da objekt ima veći električni kapacitet od zaslona. Struja je fiksirana u kutnim dijelovima, a informacije s indikatora idu na obradu u regulator, koji izračunava područje dodira.

Rani modeli koristili su istosmjernu struju. To je pojednostavilo dizajn, međutim, nije uspjelo ako korisnik nije imao kontakt s površinom zemlje. Što se tiče pouzdanosti, ovi uređaji premašuju otporne analoge za oko 60 puta (dizajnirani za 200 milijuna klikova). Razina transparentnosti-0,9, minimalna radna temperatura - do -15.

Kontra:

• nedostatak reakcije na ruku u rukavici i većinu stranih predmeta;
• premaz s vodičem nalazi se u gornjem sloju, što uzrokuje izloženost mehaničkom naprezanju;
• prikladni su za rad u zatvorenim terminalima.

Kapacitivno-projekcijske verzije

Princip rada zaslona osjetljivog na dodir pametnih telefona nekih konfiguracija temelji se na ovom tipu. Na unutarnje površine uređaj ima elektrodnu mrežu koja u dodiru s ljudskim tijelom tvori kondenzatorski kapacitet. Nakon dodirivanja zaslona prstom, senzori i mikrokontroler obrađuju informacije, proračuni se šalju na glavni procesor.

Značajke:

• ovi dizajni imaju sve mogućnosti kapacitivnih senzora;
• mogu biti opremljeni filmskim premazom debljine do 18 milimetara, što pruža dodatnu zaštitu od mehaničkih naprezanja;
• kontaminanti na teško dostupnim vodljivim dijelovima uklanjaju se programskom metodom.

Navedene konfiguracije montiraju se na mnoge osobne uređaje i terminale koji rade na ulici pod pokrovom. Vrijedno je napomenuti da se čini da je prednost i u odnosu na projekcijsko-kapacitivne monitore.

Modifikacije matrice

To su pojednostavljene verzije otporne tehnologije. Membrana je opremljena nizom vertikalnih vodiča, podloga-vodoravnim analogima. Princip rada zaslon osjetljiv na dodir: kada se dodirne, izračunava se točka na kojoj je došlo do kontakta vodiča, primljene informacije šalju se procesoru. To zauzvrat određuje upravljački signal, nakon čega uređaj reagira na zadani način, na primjer, izvodi radnju dodijeljenu određenom gumbu.

Značajke:

• zbog ograničenog broja vodiča, postoji niska stopa točnosti;
• cijena je najniža među svim senzorima;
• funkcija multitouch provodi se ispitivanjem zaslona po točkama.

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

Površinski zvučni signali

Princip rada zaslona osjetljivog na dodir telefona ranih modela bio je opremljen sličnom tehnologijom. Zaslon je staklena ploča u koju su ugrađeni prijemnici (dva komada) i piezoelektrični transformatori postavljeni na suprotne kutne dijelove.

Iz generatora se frekvencijski električni signal dovodi do pretvarača, odakle se niz impulsa širi pomoću reflektora. Valovi se hvataju senzorima, vraćaju se u PEP, gdje se ponovno pretvaraju u električnu struju. Nadalje, informacije idu kontroloru u kojem se odvija njegova analiza.

Kad se zaslon dodirne, karakteristike valovi se mijenjaju s apsorpcijom dijela energije na određenom mjestu. Na temelju tih podataka izračunava se točka i snaga dodira. Zasloni u ovoj kategoriji dostupni su s filmom debljine 3 ili 6 milimetara, što vam omogućuje da izdržite lagani udarac rukom bez posljedica.

Nedostaci:

• kvar u uvjetima vibracija i podrhtavanja;
• nestabilnost na bilo kakvo onečišćenje;
• prisutnost smetnji zbog zvučnih signala određene konfiguracije;
• niska preciznost čini ih neprikladnima za crtanje.

Ostale vrste

Uređaj i Princip rada zaslona osjetljivih na dodir koji se najčešće koriste razmatrani su gore. Slijedi popis prikaza nepopularnih konfiguracija:

1. Optički monitori-podržavaju multitouch funkciju, uključujući velike veličine servisirane površine.
2. Infracrveni modeli-prekriveni parovima fotodiodnih LED dioda, reagiraju na dodir putem mikrokontrolera.
3. Indukcijske opcije-opremljene su posebnom zavojnicom i mrežom osjetljivih vodiča, koriste se na skupim tabletima.

Kao što vidimo, postoji nekoliko opcija za zaslone osjetljive na dodir. Izbor je uvijek na potrošaču.