Словосочетание сенсорный экран в последнее время всё чаще появляется на слуху. Устройства с этой функцией уже очень часто можно встретить в магазинах, и многие из них вполне доступны, так как цены на них стремительно снижаются. Вот уже и многие школьники хвастают перед одноклассниками телефонами с сенсорным экраном. А значит мобильник, содержащий эту технологию, уже не роскошь, а средство связи с миром!
Под понятие сенсорного экрана в сложившемся обиходе подходит любое устройство, позволяющее производить ввод и вывод информации путём нажатия на экран, или даже путём применения жестов - есть и такие системы. Суть применения подобных систем в том, чтобы обойтись при взаимодействии с гаджетом без мышей и клавиатур в классическом понятии этих неизменных атрибутов современного компьютера. Зачем это нужно? На текущий момент вопрос звучит как то странно. Время идёт быстро, а вот какой то десяток лет назад эта функция была диковинкой и многими воспринималась как причуда богатых людей - сенсорный экран! И совсем не верилось и не ожидалось, что уже скоро этот самый чувствительный к воздействию пальцем экран будет широко представлен буквально на каждом шагу нашей повседневности.
Преимущества сенсорных экранов
1. Судя по всему, наиболее весомой причиной лавинообразного распространения сенсорной технологии явилось столь же стремительная эволюция мобильных гаджетов. Они стали очень доступны широким массам. Появилась возможность не только звонить по телефону, но и использовать его по другим нуждам. Наш быт наводнили коммуникаторы, планшетники, смартфоны. Пользоваться этими благами цивилизации современному человеку приходится где угодно. Естественно, стандартная клавиатура для подобных нужд отпадает, а маленькой пользоваться не удобно. Про мышку и говорить не стоит. Но даже небольшая клавиатура отнимает место, столь дефицитное в мобильном устройстве. Всё место отводится экрану. И вполне естественно, что устройство ввода-вывода остаётся разместить непосредственно на самом экране. Сенсорный экран становится логичным и необходимым. Тем более, что современные технологии вполне отвечают необходимым требованиям. И вот сейчас даже уже можно скачать не только простенькие программы для тачскринов (touchscreen - это от английского: touch - трогать, ну и screen - экран), но уже и игры для сенсорных экранов!
2. Естественно, помимо повальной мобилизации есть и другие причины для распространения новой технологии касания экрана. Сенсорные экраны применяются почти во всех общественных местах в платёжных терминалах, информационных киосках, широко используются в промышленности и медицине для управления всевозможными процессами. Все мы регулярно наблюдаем, как в магазине на кассе нас быстро обслуживает оператор, пользуясь сенсорной панелью. Все эти устройства не мобильные, но ввод у них сенсорный. Здесь на первый план выходит практичность сенсорного экрана. Он не выйдет из строя, если на него пролить чашечку чая. На производстве такое устройство надёжно работает в жёстких условиях, там где много пыли, сырости. Стандартная клавиатура там долго не протянет. Сенсорные экраны делают и в специальном исполнении, антивандальном. Они стоят на улице и функционируют почти в любую погоду. Сенсорный дисплей в таком исполнении сложно разбить даже молотком - такое толстое сенсорное стекло там используется.
3. Но и это ещё не всё. На мой взгляд, самое большое преимущество в том, что сенсорный экран даёт возможность организовать виртуальную клавиатуру, обладающую поистине фантастической гибкостью, интерактивностью. Можно легко, простой сменой программного обеспечения организовать оптимальный и наиболее удобный ввод для любого интерфейса без лишних элементов, чтобы даже совсем не продвинутый пользователь в виде бабушки-одуваньчика не смог заплутать в виртуальных кнопках. Мы уже привыкли к такой возможности, используемой в терминалах оплаты, но по сути это прорыв.
Так что причин для распространения сенсорных экранов более чем достаточно. А значит есть весомая причина для того, чтобы поближе познакомиться с принципами работы новых экранов, послушно откликающихся на наше указание одним пальчиком.
Особенности сенсорных экранов
На первый взгляд, все экраны, снабжённые функцией сенсорного ввода мало чем отличаются. С точки зрения пользователя, опробовавшего достаточно большое количество моделей, есть лишь небольшие различия в работе. Разве что, наиболее заметным моментом, бросающимся в глаза, будет наличие, либо отсутствие функции мультитач в сенсорном экране. Подробнее об этой функции можно почитать по вышеуказанной ссылке, на страничке описания мультитач.
Между тем, устройство и принципы работы сенсорных экранов могут существенно различаться. Их конструкции гораздо разнообразнее и интереснее, нежели то, что видит не искушённый пользователь. Разнообразие применяемых технологий, вполне естественно, породило такое понятие как тип сенсорного экрана. И для достижения определённых потребительских качеств применяются различные варианты исполнения сенсорного экрана. В каждом конкретном случае выбирается технология, наиболее уместная и конкурентоспособная. Выбор разновидности touchscreen должен быть экономически оправданным. Иначе производитель рискует потерять рынок сбыта.
На текущий момент уже существует немало вариантов исполнения экранов, чувствительных к воздействию. Наиболее подробно остановимся на самых распространённых вариантах сенсорных экранов.
Конструктивные особенности основных видов сенсорных экранов
Стоит подробнее задержаться на самом понятии словосочетания сенсорный экран. Это по сути дела обычный экран, снабжённый неким покрытием, придающим ему это самое сенсорное свойство. Вот именно это покрытие и придаёт экрану чувствительное свойство и, чаще всего, защищает экран от воздействия различных неблагоприятных факторов. Этот момент является важным для понимания особенностей сенсорных экранов.
Чаще всего сенсорная технология реализована по одному из трёх принципов. А именно, это:
- резистивная технология
- ёмкостная технология
- проекционно-ёмкостная технология
Это основные технологии организации чувствительного слоя на поверхности экрана. Львиная доля всех тачскринов изготовлена по одному из этих принципов.
Резистивная технология
Сенсорные экраны, изготовленные по резистивной технологии, пожалуй являются самыми простыми по устройству. В общем случае резистивный сенсорный экран состоит из стеклянной панели и гибкой пластиковой мембраны. И на пластину и на мембрану нанесены токопроводящие слои. В исходном состоянии между мембраной и пластиной размещён слой микроизоляторов, которые надёжно изолируют эти самые токопроводящие слои. Нажимая на поверхность мембраны резистивного экрана, пользователь продавливает мембрану, и слои замыкаются. В этот момент контроллер, отслеживающий изменение сопротивления резистивного слоя, с помощью аналого-цифрового преобразователя определяет координаты касания. Далее, полученные координаты сверяются с элементами интерфейса, что и даёт возможность осуществлять сенсорный ввод. Более детально эта сенсорная технология изложена здесь.
Достоинства: Резистивные экраны широко распространены благодаря удачному сочетанию потребительских качеств. Основные преимущества резистивных экранов заключаются в том, что они наиболее дешёвые и в то же время неприхотливы. Производитель гаджетов прежде всего посчитает, сколько стоит сенсорный экран. Они устойчивы практически к любым видам загрязнений, сохраняя при этом работоспособность. На чувствительный слой экрана здесь можно воздействовать любым твёрдым предметом, пальцем, в том числе в перчатке, монетой ... .
Недостатки: Есть и недостатки. Резистивное покрытие сенсорного экрана достаточно сильно ослабляет световой поток. Пластиковую мембрану легко разрезать острым предметом, что может нарушить работу экрана. Число нажатий в одну точку достаточно велико, до 35 млн., однако по этому параметру резистивные тачскрины уступают другим своим сенсорным собратьям. На таких устройствах нельзя организовать полноценный мультитач, возможен разве что упрощённый вариант на два касания. В процессе эксплуатации приходится делать калибровку подобной сенсорной системы.
Несмотря на все недостатки, достоинства их уверенно перевешивают. И на текущий момент сенсорные экраны, изготовленные по резистивной технологии побеждают своих конкурентов, особенно в бюджетном секторе мобильных гаджетов. Купить сенсорный мобильник в таком исполнении уже могут позволить себе многие граждане.
Емкостная технология
В соответствии с емкостной технологией экран представляет из себя стеклянную панель, снабжённую проводящим покрытием. В углах экрана расположены электроды, подающие на покрытие небольшое напряжение, безопасное для человека. Работа емкостного экрана основана на том факте, что организм человека обладает определённой ёмкостью и посему способен проводить электрический ток. Во время касания экрана пальцем происходит утечка переменного тока через тело человека. Контроллер в этот момент замеряет ток утечки по всем четырём углам экрана, и на основе этой информации вычисляет координаты касания. Ну и далее эти координаты используются для взаимодействия с интерфейсом системы. Подробнее указанный вариант сенсорной технологии освещён по этой ссылке.
Достоинства: Преимущество технологии в увеличенном ресурсе, до 200 млн. нажатий. Покрытие более прозрачно, пропускает до 90% света. К загрязнению экран не чувствителен, но только если оно не проводящее. Проводящее загрязнение может нарушить работу емкостного сенсорного экрана.
Недостатки: Существенным недостатком можно признать тот факт, что экран не реагирует на руку в перчатке. Не проводящий предмет не может воздействовать на сенсорное покрытие. Однако заметим, что для любителей гаджетов выпускают специальные перчатки для сенсорных экранов. Антивандальным экран так же признать нельзя.
Проекционно-ёмкостная технология
Сенсорный экран в этом варианте состоит из стеклянной пластины, на обратной стороне которой нанесена сетка, состоящая из электродов. Каждый электрод отслеживается контроллером. Если докоснуться до стекла, то палец вместе с ближайшим электродом образует конденсатор, диэлектриком которого является стеклянный слой. Этот конденсатор способен проводить переменный ток. Контроллер постоянно производит опрос электродов в импульсном режиме и по появившемуся току может замерить полученную ёмкость, определив параметры воздействия на сенсорный монитор. Более детально работа проекционно-емкостного сенсорного экрана изложена здесь.
Достоинства: Основные преимущества заключаются в высокой прозрачности экрана, долговечности - число нажатий в одну току теоретически не ограничено ( до выхода из строя электроники). Систему можно настроить так, что экран будет реагировать на руку в перчатке и даже только на поднесённый палец. Возможен антивандальный вариант исполнения с применением толстого стекла. Экран в этом исполнении сохраняет работоспособность в широком диапазоне температур, может работать на морозе. Ну и ещё одно большое преимущество заключается в возможности реализации полноценной функции мультитач. Преимуществ много у таких экранов.
Недостатки: Недостатков немного, но они существенны. Основной недостаток-цена. Они, к сожалению, дорогие. Посему используются чаще всего в дорогих устройствах. Такой вариант сенсорного экрана требует сложной электроники, что так же не добавляет надёжности гаджетам.
Другие разновидности сенсорных экранов
Помимо вышеперечисленных трёх разновидностей сенсорных экранов имеются и другие технологии изготовления чувствительных экранов. Они так же применяются в различных гаджетах, разве что не так широко, как вышеперечисленные сенсорные технологии. Причины ограничения в использовании этих сенсорных технологий разные, но в ряде случаев бывает не заменим именно этот сенсорный, не самый популярный экран. Как бы то ни было, но и с ними интересно будет ознакомиться.
Сенсорные экраны, основанные на ПАВ
Чувствительная поверхность такого экрана представляет собой стеклянную панель. На краях панели имеются пьезоэлектрические преобразователи, которые предназначены для распространения по стеклу поверхностно-акустических волн (сокращённо - ПАВ).
В системе имеется контроллер, способный формировать высокочастотный сигнал. Этот сигнал посылается на упомянутые преобразователи, а эти преобразователи преобразуют ВЧ-сигнал в ПАВ. Полученные волны распространяются по стеклу сенсорного экрана. Кроме преобразователей по краям экрана устанавливаются отражатели, формирующие определённую картину распространения поверхностных волн.
Пьезоэлектрические преобразователи могут так же преобразовывать волну обратно в сигнал. Это свойство используется для анализа характера распространения волны по сенсорному экрану. Контроллер периодически анализирует сигнал, полученный из отражённой волны.
Если прикоснуться пальцем к экрану, то часть энергии волны в этом месте будет поглощена пальцем. Соответственно, изменится картина распространения волны по экрану, что в итоге и будет зафиксировано контроллером. Вот по этому изменению контроллер и может достаточно точно вычислить координаты точки касания, что и нужно для реализации сенсорного ввода информации.
Достоинства: Очевидно, что прозрачность такого сенсорного экрана на высоте, волна распространяется по поверхности прозрачного стекла. Есть даже варианты, где используется непосредственно стекло самого экрана. Разумеется это возможно в том случае, если поверхность экрана стеклянная. Если же это, к примеру LCD, Дополнительная стеклянная панель будет обязательна. Эти экраны весьма долговечны, стекло не пластик. Теоретически число касаний не ограничено. Есть и вандалоустойчивые варианты. Ещё одно замечательное свойство: экран не прогибается, но может оценить силу нажатия. Как это возможно? Дело в том, что чем сильнее нажатие, тем больше пятно контакта (палец сильнее расплющивается). И это хорошо отслеживается контроллером по изменению характера распространения ПАВ. Указанное свойство можно использовать для повышения информативности воздействия на сенсорный экран.
Недостатки: основным недостатком считается повышенная чувствительность к вибрациям и акустическим шумам. Они могут быть причиной сбоев и нестабильной работы сенсорного экрана. Экран очень чувствителен к загрязнениям и посторонним предметам на экране. Это накладывает большие ограничения на использование экрана в общественных местах. Воздействовать на такую сенсорную поверхность можно только предметом, поглощающим волну. Подойдёт не всякий предмет.
Инфракрасные сенсорные экраны.
Ещё один тип тачскрина. Технология эта достаточно простая. Такой тип сенсорного экрана реализуется на основе оптических пар: светодиод и фотодиод. Само устройство состоит из рамки, на сторонах которой и размещены оптические пары. На двух сторонах этой рамки, вертикальной и горизонтальной, расположены по одному ряду светодиодов, способных работать в ИК диапазоне.
Соответственно, на противоположных сторонах рамки расположены ряды фотодиодов. Излучение светодиодов имеет узенькую диаграмму направленности. Это нужно для того, чтобы луч каждого светодиода попадал только на определённый фотодиод, и не задевал соседние. Это очень важно, поскольку шаг размещения оптических пар для обеспечения требуемой точности маленький, обычно он составляет 2,5 мм. Таким образом для нормальной работы сенсорного экрана необходимо, чтобы каждому светодиоду соответствовал свой фотодиод.
Такая рамка накладывается на экран, и подключается к специальному контроллеру. Работает эта сенсорная система следующим образом: в исходном состоянии на каждый фотодиод попадает луч своего светодиода. Если палец, либо другой непрозрачный предмет, касается сенсорного экрана, то поток излучения либо прерывается, либо существенно ослабляется.
Контроллер фиксирует этот факт и определяет координаты касания, что собственно говоря и нужно для реализации функции touchscreen.
Достоинства: основным достоинством инфракрасного сенсорного экрана является его абсолютная прозрачность. Рамка никоим образом не ослабляет световой поток. Именно это и является в ряде случаев решающим фактором. Устройство чаще всего необходимо там, где требуется высокое качество изображения. Прежде всего это необходимо для просмотра видео и
фото высокого качества, особенно на больших экранах. Благо, что такая сенсорная система не критична к большим размерам экранов. Помимо того устройство обладает хорошей ремонтопригодностью: сенсорную рамку можно быстро поменять без особых проблем - быстрый ремонт экранов, чувствительных к касаниям в ряде случаев просто необходим. На экранах этого типа можно реализовать функцию мультитач, хотя и с некоторыми ограничениями. Это последнее обстоятельство существенно расширяет функционал сенсорного устройства.
Недостатки: к сожалению, широкому распространению такого типа экрана препятствует ряд существенных недостатков. Экран имеет невысокую надёжность по сравнению с другими типами сенсорных экранов. Связано это с относительно низкой надёжностью оптических пар, работающих в ИК диапазоне. А ещё оптические пары плохо работают при наличии загрязнений, пыли, конденсата - устройство будет надёжно работать только в чистом помещении. Работу такого экрана может нарушать прямое попадание солнечного света. Поскольку рамка накладывается не в плотную к экрану, а с некоторым зазором, то может влиять на точность касания явление параллакса. Рамку нельзя применять непосредственно на жидкокристаллических экранах. Дело в том, что частое касание ЖК панели нежелательно, она на это не рассчитана: в результате такого воздействия могут появляться неработающие пиксели. В довершении картины упомянем высокую стоимость ИК сенсорных экранов.
статья не завершена
| < Предыдущая | Следующая > |
|---|