Dom > Izložba > Sadržaj

Uvod u tehničko načelo dodirnog zaslona

May 12, 2017

Postoje razne tehnologije zaslona osjetljivih na dodir s različitim načinima prepoznavanja dodira.

Otporan

Rezidivna ploča s dodirnim zaslonom sastoji se od nekoliko slojeva od kojih su najvažnija dva tanka, prozirna električki buntovna sloja odvojena tankim prostorom. Ti se slojevi međusobno suočavaju s tankim razmakom. Gornji zaslon (zaslon koji se dotakne) ima premaz na donjoj površini zaslona. Upravo ispod njega nalazi se sličan otporni sloj na vrhu svoje podloge. Jedan sloj ima vodljive veze duž njegovih strana, a drugi duž vrha i dna. Napon se nanosi na jedan sloj, a drugi ga osjeti. Kada se objekt, poput vrha prsta ili vrha olovke, pritisne na vanjsku površinu, dva sloja dodiruju se da bi se u tom trenutku spojili: ploča se zatim ponaša kao par razdjelnika napona, jednu osovinu u isto vrijeme. Brzo prebacivanjem između svakog sloja, može se očitati položaj pritiska na zaslonu.


Otporni dodir se koristi u restoranima, tvornicama i bolnicama zbog velike otpornosti na tekućine i kontaminante. Glavna prednost tehnologije buntovne tehnologije je niska cijena. Osim toga, budući da je potreban samo dovoljan pritisak kako bi se dodir osjetio, mogu se koristiti s rukavicama ili pomoću bilo kakvog krutog kao zamjena prsta / olovke. Nedostaci uključuju potrebu za pritiskom i rizik oštećenja oštrim predmetima. Otporni dodirni zasloni također pate od slabijeg kontrasta, zbog dodatnih refleksije iz dodatnih slojeva materijala (odvojeni zračnim rasporom) postavljenim preko zaslona. To je vrsta zaslona osjetljivog na dodir koji koristi Nintendo u obitelji DS, 3DS obitelji i Wii U GamePad.


Akustički val površine

Tehnologija površinskog zvučnog vala (SAW) koristi ultrazvučne valove koji prolaze preko zaslona osjetljivog na dodir. Kada se dodirne ploča, dio vala se apsorbira. Ova promjena u ultrazvučnim valovima registrira položaj dodirnog događaja i šalje te podatke kontroleru za obradu. Površinski akustični valovi zaslona osjetljivih na dodir mogu biti oštećeni vanjskim elementima. Zagađivači na površini mogu također ometati funkcionalnost dodirnog zaslona.


Kapacitet

Kapacitivni panel osjetljiv na dodir sastoji se od izolata kao što je staklo, obloženo prozirnim vodičem kao što je indij-oksid kvasca (ITO). Budući da je ljudsko tijelo također električni vodič, dodirivanje površine zaslona rezultira izobličenjem elektrostatskog polja zaslona, mjerljivo kao promjena kapaciteta. Različite tehnologije mogu se koristiti za određivanje mjesta dodirivanja. Mjesto se zatim šalje kontroleru za obradu.


Za razliku od buntovnog zaslona osjetljivog na dodir, ne možete koristiti kapacitivni zaslon osjetljiv na dodir većini vrsta električno izolacionog materijala, kao što su rukavice. Ovaj nedostatak posebno utječe na iskoristivost u potrošačke elektronike, kao što su dodirni tablet računala i kapacitivni pametni telefoni u hladnom vremenu. Može se prevladati posebnim kapacitivnim olovkom ili rukavicom za posebnu primjenu s vezenim provrta vodljive niti koja prolazi kroz njega i kontaktiranjem korisnika prsta.


Najveći proizvođači kapacitivnih zaslona nastavljaju razvijati razrjeđivače i preciznije dodirne zaslone, a dodirni zasloni za mobilne uređaje sada se proizvode pomoću tehnologije "in-cell" koja uklanja sloj, poput Samsungovih Super AMOLED zaslona, izgradnjom kondenzatora unutar samog zaslona. Ova vrsta dodirnog zaslona smanjuje vidljivu udaljenost (u milimetrima) između prsta korisnika i onoga što korisnik dodiruje na zaslonu, stvarajući izravniji kontakt s prikazanim sadržajem i omogućavajući da dodirne točke i geste budu više osjetljivi.


Jednostavan paralelni tanjurasti tanjur ima dva vodiča odvojena dielektričnim slojem. Većina energije u ovom sustavu izravno je koncentrirana između ploča. Neke od energije izlijevaju na područje izvan ploča, a električne polje linije povezane s ovim učinkom nazivaju se fringing polja. Dio izazova izrade praktičnog kapacitivnog senzora je dizajniranje skupa tragova tiskanih krugova koji usmjeravaju polja za skrivanje u područje aktivnog senzora dostupnom korisniku. Paralelna pločasta kondenzator nije dobar izbor za takav senzor. Postavljanje prsta u blizini električnih polja od ruba dodaje vodljivu površinu kapacitivnom sustavu. Dodatni kapacitet pohrane naboja dodan prstom poznat je kao kapacitet prsta, CF. Kapacitet senzora bez prsta prisutan je kao CP u ovom članku, što znači parazitski kapacitet.


Kapacitet površine

U ovoj osnovnoj tehnologiji, samo jedna strana izolata obložena je vodljivim slojem. Na sloj se nanosi mali napon, što dovodi do ujednačenog elektrostatičkog polja. Kada vodič, poput ljudskog prsta, dotakne nepremazanu površinu, kondenzator se dinamički formira. Upravljački senzor može utvrditi mjesto dodir neizravno od promjene kapaciteta mjereno od četiri ugla ploče. Budući da nema pokretnih dijelova, umjereno je izdržljiv, ali ima ograničenu razlučivost, sklon je lažnim signalima parazitske kapacitivne spojke i treba umjeravanje tijekom izrade. Stoga se najčešće koristi u jednostavnim aplikacijama poput industrijskih kontrola i kioska.


Projicirani kapacitet


TouchScreen_projective_capacitive.svg.png

Shema projiciranog kapacitivnog zaslona osjetljivog na dodir


Projicirani kapacitivni dodir (PCT, također PCAP) tehnologija je varijanta kapacitivne touch tehnologije. Svi PCT zaslon osjetljiv na dodir sastoje se od matrice redaka i stupova vodljivog materijala, slojevitog na staklenim pločama. To se može izvesti ili jednim vodljivim slojem kako bi se formirao rešetkasti uzorak elektroda, ili urezivanjem dva odvojena, okomita sloja vodljivog materijala s paralelnim linijama ili stazama radi stvaranja rešetke. Napon koji se primjenjuje na ovu mrežu stvara ujednačeno elektrostatičko polje koje se može mjeriti. Kada vodljivi objekt, kao što je prst, dolazi u dodir s PCT pločom, tada u toj točki iskrivljuje lokalno elektrostatičko polje. To je mjerljivo kao promjena kapaciteta. Ako prst premošćuje razmak između dva "tračnica", polje za napajanje dodatno se prekida i otkriva ga kontroler. Kapacitet se može mijenjati i izmjeriti na svakoj točki na rešetki (raskrižje). Stoga ovaj sustav može točno pratiti dodira. Zbog gornjeg sloja PCT-a kao stakla, to je robusnije rješenje od manje skupe tehnologije otpornog dodirivanja. Osim toga, za razliku od tradicionalne tehnologije kapacitivnog dodirivanja, PCT sustav može osjetiti pasivnu olovku ili rukavice prstiju. Međutim, vlaga na površini ploče, velika vlažnost ili sakupljena prašina mogu ometati rad PCT sustava. Postoje dvije vrste PCT-a: međusobni kapacitet i samo-kapacitivnost.


Međusobni kapacitet

Ovo je čest PCT pristup, koji koristi činjenicu da su većina vodljivi objekti mogu držati naplatu ako su vrlo blizu. U međusobnim kapacitivnim senzorima, kondenzator je inherentno oblikovan pomoću tragova redaka i stupca na svakom presjeku mreže. Raspored od 16 do 14 bi, na primjer, imao 224 neovisnih kondenzatora. Na redove ili stupce primjenjuje se napon. Dovođenje prsta ili vodljive olovke blizu površine senzora mijenja lokalno elektrostatičko polje koje smanjuje međusobni kapacitet. Promjena kapaciteta na svakoj pojedinoj točki na rešetki može se izmjeriti tako da točno određuje položaj dodira mjerenjem napona na drugoj osi. Međusobni kapacitet omogućuje rad s više dodirima, gdje se istodobno mogu točno pratiti više prstiju, dlanove ili štipaljke.


Self-kapacitivni

Senzori za samokapenziju mogu imati istu XY mrežu kao i međusobni kapacitivni senzori, ali stupci i redovi rade samostalno. Sa samostalnim kapacitetom, kapacitivno opterećenje prsta mjeri se na svakom stupcu ili redakcijskoj elektrodi pomoću mjerača struje. Ova metoda proizvodi jači signal od međusobnog kapaciteta, ali ne može točno riješiti više od jednog prsta, što rezultira "ghosting" ili pogrešno lociranje mjesta.


Korištenje iglica na kapacitivnim zaslonima

Kapacitivni dodirni zasloni ne moraju nužno biti upravljani prstom, ali sve do nedavno potrebni posebni gumbi mogu biti prilično skupi za kupnju. Troškovi ove tehnologije u posljednjih nekoliko godina znatno su se smanjili, a kapacitivni stići sada su široko dostupni za nominalnu naboj, a često ih se besplatno isporučuju s mobilnim priborom.


Infrared grid


QQ截图20170512101344.png

Infracrveni senzori postavljeni su oko zaslona za korisnièki zaslon osjetljiv na dodir na ovom terminalu PLATO V 1981. Zaslona je karakteristièni naranèasti sjaj na monokromatskom plazma zaslonu.


Infracrveni zaslon osjetljiv na dodir koristi niz XY infracrvenih LED i parova fotodetektora oko rubova zaslona za otkrivanje poremećaja u uzorku LED zračenja. Ove LED zrake se međusobno križaju u vertikalnim i horizontalnim uzorcima. To pomaže senzorima da preuzimaju točnu lokaciju dodira. Glavna prednost takvog sustava je da može otkriti bitno bilo koji ulaz, uključujući prst, prst u rukavici, pisaljku ili olovku. Obično se upotrebljava u vanjskim aplikacijama i prodajnim sustavima koji se ne mogu oslanjati na vodiča (kao što je golim prstom) za aktivaciju dodirnog zaslona. Za razliku od kapacitivnih dodirnih zaslona, infracrveni dodirni zasloni ne zahtijevaju nikakav uzorak na staklu što povećava trajnost i optičku jasnoću cjelokupnog sustava. Infracrveni dodirni zasloni osjetljivi su na prljavštinu / prašinu koja može ometati IR zrake i pate od paralakse na zakrivljenim površinama i slučajnim pritiskom kada korisnik prelazi preko prsta preko zaslona dok traži odabranu stavku.


Infracrvena akrilna projekcija

Prozirni akrilni list koristi se kao stražnji prozor za prikaz informacija. Rubovi akrilne ploče osvijetljeni su infracrvenim LED svjetlima, a infracrvene kamere usmjerene su na stražnju stranu lista. Predmeti postavljeni na ploču mogu se detektirati pomoću fotoaparata. Kada korisnik dodirne list, deformacija rezultira curenjem infracrvenog svjetla, koja se vrši na točkama maksimalnog tlaka, što ukazuje na korisnikovo dodirno mjesto. Microsoftove tablice PixelSense koriste ovu tehnologiju.


Optička slika

Optički dodirni zasloni relativno su moderni razvoj tehnologije zaslona osjetljivog na dodir, pri čemu se dva ili više senzora slike postavljaju oko rubova (uglavnom kutova) zaslona. Indikatorska svjetla s infracrvenim svjetlom nalaze se u vidnom polju fotoaparata s druge strane zaslona. Dodir se pojavljuje kao sjena i svaki par kamere može biti označen kako bi pronašao dodir ili čak izmjerio veličinu dodirujućeg objekta (vidi vizualni trup). Ova tehnologija raste u popularnosti zbog svoje skalabilnosti, svestranosti i dostupnosti, posebno za veće jedinice.


Tehnologija disperzivnog signala

Uveden u 2002, 3M, ovaj sustav koristi senzore za otkrivanje piezoelektričnosti u staklu koje se javlja zbog dodira. Složeni algoritmi tada tumače ove informacije i daju stvarni položaj dodira. [35] Tehnologija tvrdi da ne utječe na prašinu i ostale vanjske elemente, uključujući ogrebotine. Budući da nema potrebe za dodatnim elementima na zaslonu, također tvrdi da pruža izvrsnu optičku jasnoću. Također, budući da se koriste mehaničke vibracije za otkrivanje događaja dodirivanja, svaki se objekt može koristiti za generiranje tih događaja, uključujući prste i pisaljku. Nedostatak je što nakon početnog dodirivanja sustav ne može otkriti nepomičan prst.


Acoustic prepoznavanje impulsa

Ključ ove tehnologije je da dodir u bilo kojem položaju na površini stvara zvučni val u podlozi koji tada stvara jedinstveni kombinirani zvuk nakon što je pokupio tri ili više sitnih pretvornika pričvršćenih na rubove dodirnog zaslona. Zvuk digitalizira kontroler i uspoređuje se s popisom unaprijed snimljenih zvukova za svaki položaj na površini. Položaj pokazivača odmah se ažurira na dodirnu lokaciju. Pomični dodir prati se brzim ponavljanjem ovog procesa. Zvuci eksternog i ambijentalnog zvuka zanemaruju se jer ne odgovaraju niti jednom pohranjenom zvučnom profilu. Tehnologija se razlikuje od ostalih pokušaja da prepozna položaj dodir s pretvornicima ili mikrofonima koristeći jednostavnu metodu pretraživanja tablice, a ne zahtijevaju snažan i skup hardver za obradu signala kako bi pokušao izračunati dodirnu lokaciju bez ikakvih referenci. Kao i kod tehnologije disperzivnog signala, nepokretni prst ne može se otkriti nakon početnog dodirivanja. Međutim, iz istog razloga, prepoznavanje dodirova ne ometa niti jedan odmorišni objekt. Tehnologiju je stvorio SoundTouch Ltd početkom 2000-ih, kako je opisano u patentnoj obitelji EP1852772, te je 2006. godine uvela na tržište Elo podružnice Tyco Internationala kao Acoustic Pulse Recognition. Zaslon osjetljiv na dodir koji koristi Elo izrađen je od običnog stakla, dajući dobru trajnost i optičku jasnoću. Travanj obično može raditi s ogrebotinama i prašinom na zaslonu s dobrom preciznosti. Tehnologija je također prikladna za prikazove koji su fizički veći.