Veel mensen, vooral mensen van middelbare leeftijd en jongeren, gebruiken actief smartphones, tablets en andere slimme display-gadgets. Weinigen van hen dachten echter na over het werkingsprincipe van het aanraakscherm en hun variëteiten. Laten we proberen dit in meer detail te begrijpen.
Uitvindingsverhaal
Voor het eerst ter wereld werd een prototype aanraakapparaat gebruikt door Sam Hurst, een leraar uit de VS. Hij ontwikkelde in 1970 het idee om gegevens uit een groot aantal stripkaartrecorders te lezen. Automatisering van dit proces is een soort springplank geworden voor het maken van aanraakmonitoren, bekend als Elotouch. De ontwikkeling van een groep Hurst-collega's werd gepubliceerd in 1971 en omvatte een resistieve vierdraadstechnologie voor het bepalen van aanraakpunten.
Het PLATO IV-systeem wordt beschouwd als de eerste computersensor. Het werd ook uitgebracht in de VS, als resultaat van speciale studies met betrekking tot de automatisering van het onderwijs. Het bestond uit een blokpaneel (256 stuks), functioneerde volgenshet principe van het gebruik van een raster van infraroodstromen.
Beschrijving
Het aanraakscherm is een elektronisch element dat digitale informatie visualiseert door het oppervlak van de monitor aan te raken. Verschillende soorten van deze structuren reageren op verschillende momenten of op één specifieke factor (verandering in capaciteit en weerstand, thermisch verschil, speciale wijzer).
Volgens het werkingsprincipe zijn aanraakschermen als volgt verdeeld:
- Resistive versies.
- Matrixmodellen.
- Capacitieve opties.
- Oppervlak-akoestische aanpassingen.
- Optische sensoren en hun varianten.
Laten we eens kijken naar veelvoorkomende weergavemodellen van deze categorie, reikwijdte, kenmerken en voordelen.
Hoe resistieve touchscreens werken
Dit is het eenvoudigste type monitor. Het reageert op de transformatie van de weerstandskracht in het gebied van het aanraken van een bepaald object en het weergaveoppervlak. De meest voorkomende en elementaire technologie omvat twee hoofdelementen in het ontwerp:
- Paneel-substraat van polyester of soortgelijk polymeer, waarvan de dikte enkele tientallen moleculen niet overschrijdt. Het transparante deel dient om stroomdeeltjes te geleiden.
- Lichtdoorlatend dun plastic membraan.
Beide lagen zijn gecoat met een speciale resistieve coating. Daartussen bevinden zich microscopisch kleine bolvormige isolatoren.
Tijdens gebruik buigt het membraan in contact metsubstraat, waardoor het circuit wordt gesloten. De controller met een analoog-naar-digitaal-omzetter reageert op de bediening en berekent de waarde van de initiële en stroomweerstand, evenals de coördinaten van het contactpunt. Dergelijke apparaten lieten al snel hun negatieve kanten zien, waardoor de ingenieurs het ontwerp verbeterden door een vijfde draad toe te voegen.
Gebruik
Vanwege het eenvoudige werkingsprincipe van het resistieve configuratie-aanraakscherm wordt het overal gebruikt. Ontwerpkenmerken:
- lage kosten;
- weerstand tegen omgevingsinvloeden, behalve negatieve temperaturen;
- goede reactie op contact met een niet-scherp geschikt voorwerp.
Dergelijke displays worden gemonteerd op bevoorradings- en geldtransferterminals, geldautomaten en andere apparaten die geïsoleerd zijn van de omgeving. De zwakke bescherming van de monitor tegen beschadiging wordt gecompenseerd door de aanwezigheid van een beschermende filmcoating.
Hoe capacitieve touchscreens werken
Dit type weergave houdt rekening met het vermogen van objecten met verhoogde capaciteit om te transformeren in geleiders van wisselstroom. Het apparaat is een glazen paneel met resistieve coating. Elektroden die op de hoeken zijn geplaatst, brengen een zwakke spanning aan op de geleidende laag. Tijdens contact wordt stroomlekkage waargenomen als het object een grotere elektrische capaciteit heeft dan het scherm. De stroom is vast in de hoekdelen, en de informatie vanindicatoren gaan naar de controller voor verwerking, die het aanraakgebied berekent.
De eerste modellen gebruikten gelijkstroom. Dit vereenvoudigde het ontwerp, maar het mislukte als de gebruiker geen contact met de grond had. In termen van betrouwbaarheid overtreffen deze apparaten ongeveer 60 keer resistieve tegenhangers (ontworpen voor 200 miljoen klikken). Transparantieniveau - 0, 9, minimale bedrijfstemperatuur - tot -15 °C.
Nadelen:
- gebrek aan reactie op gehandschoende hand en de meeste vreemde voorwerpen;
- coating met geleider zit in de toplaag, waardoor gevoeligheid voor mechanische belasting ontstaat;
- ze zijn geschikt voor binnenterminals.
Capacitieve projectieversies
Het werkingsprincipe van het touchscreen van smartphones van sommige configuraties is gebaseerd op dit type. Op het binnenoppervlak van het apparaat wordt een elektroderooster aangebracht, dat, wanneer het in contact komt met het menselijk lichaam, een condensatorcapaciteit vormt. Na het display met een vinger aan te raken, verwerken de sensoren en de microcontroller de informatie, de berekeningen worden naar de hoofdprocessor gestuurd.
Kenmerken:
- deze ontwerpen hebben alle mogelijkheden van capacitieve sensoren;
- ze kunnen worden uitgerust met een filmcoating tot 18 millimeter dik, die extra bescherming biedt tegen mechanische schokken;
- verontreinigingen op moeilijk bereikbare geleidende delen worden verwijderd met behulp van de softwaremethode.
De gespecificeerde configuraties zijn gemonteerd op veel persoonlijke apparaten en terminals die buiten onder dekking werken. Het is vermeldenswaard dat Apple ook voorstander is van geprojecteerde capacitieve monitoren.
Matrix aanpassingen
Dit zijn vereenvoudigde versies van resistieve technologie. Het membraan is uitgerust met een aantal verticale geleiders, het substraat - met horizontale analogen. Het werkingsprincipe van het aanraakscherm: bij aanraking wordt het punt berekend waarop het contact van de geleiders plaatsvond, de ontvangen informatie wordt naar de processor verzonden. Dat bepa alt op zijn beurt het stuursignaal, waarna het apparaat op een bepaalde manier reageert, bijvoorbeeld een actie uitvoert die aan een specifieke knop is toegewezen.
Kenmerken:
- door het beperkte aantal geleiders is er een lage nauwkeurigheid;
- prijs is de laagste van alle sensoren;
- multi-touch-functie wordt geïmplementeerd door het display punt voor punt te pollen.
Het aangegeven model wordt uitsluitend gebruikt in verouderde apparaten, het wordt praktisch niet gebruikt in moderne tijden vanwege de opkomst van innovatieve oplossingen.
Akoestische oppervlaktesignalen
Hoe het touchscreen van vroege telefoons was uitgerust met vergelijkbare technologie. Het display is een glazen paneel waarin ontvangers (twee stuks) zijn ingebed en piëzo-elektrische transformatoren op tegenoverliggende hoeken zijn geplaatst.
Vanaf de generator wordt een elektrisch frequentiesignaal geleverd aan de omvormers, van waaruit een reeks vanpulsen worden voortgeplant door middel van reflectoren. De golven worden opgevangen door sensoren, teruggevoerd naar het PET, waar ze weer worden omgezet in elektrische stroom. Verder gaat de informatie naar de controller, waarin deze wordt geanalyseerd.
Wanneer je het scherm aanraakt, ondergaan de kenmerken van de golf veranderingen met de absorptie van een deel van de energie op een bepaalde plaats. Op basis van deze informatie worden het contactpunt en de contactkracht berekend. Displays in deze categorie zijn verkrijgbaar met een filmdikte van 3 of 6 millimeter, waardoor je zonder gevolgen tegen een lichte handstoot kunt.
Flaws:
- schending van het werk in omstandigheden van trillingen en schudden;
- instabiliteit tegen vervuiling;
- interferentie door akoestische signalen van een bepaalde configuratie;
- lage precisie maakt ze onbruikbaar voor tekenen.
Andere soorten
Het apparaat en het werkingsprincipe van aanraakschermen, die het vaakst worden gebruikt, worden hierboven besproken. Het volgende is een lijst met weergaven van impopulaire configuraties:
- Optische monitoren - ondersteunen multi-touch, inclusief grote footprints.
- Infraroodmodellen - bedekt met paren fotodiode-LED's, reageren op aanraking via een microcontroller.
- Inductie-opties - uitgerust met een speciale spoel en een netwerk van gevoelige geleiders, gebruikt op dure tablets.
Zoals je kunt zien, zijn er verschillende opties voor aanraakschermen. De keuze is altijd aan de consument.
