Многие люди, особенно среднего и молодого возраста, активно пользуются смартфонами, планшетами и прочими гаджетами с интеллектуальным дисплеем. Однако мало кто из них задумывался о принципе работы сенсорного экрана и их разновидностях. Попробуем разобраться в этом детальней.
История изобретения
Впервые в мире прототип сенсорного устройства был использован Сэмом Харстом, преподавателем из США. Он в 1970 году разработал идею считывания данных с большого количества ленточных самописцев. Автоматизация указанного процесса и стала своеобразным трамплином к созданию сенсорных мониторов, известных как Elotouch. Разработка группы коллег Херста вышла в свет в 1971 году, включала в себя резистивную четырехпроводную технологию по определению точек прикосновения.
Вам будет интересно:Самый дорогой телефон в России: обзор
Первым компьютером сенсором считается система PLATO IV. Вышла она также в США, в результате специальных исследований, касающихся компьютеризации обучения. Она состояла из блочной панели (256 штук), функционировала по принципу использования сетки инфракрасных потоков.
Описание
Вам будет интересно:"Айфон-7": когда вышел в России, характеристики смартфона и отзывы владельцев
Сенсорный дисплей представляет собой электронный элемент, визуализирующий цифровые сведения посредством касательного воздействия к поверхности монитора. Разные виды указанных конструкций реагируют на несколько моментов или один определенный фактор (изменение емкости и сопротивления, термическую разницу, специальную указку).
По принципу работы сенсорные экраны подразделяют следующим образом:
Рассмотрим распространенные модели дисплеев указанной категории, область применения, особенности и преимущества.
Принцип работы резистивных сенсорных экранов
Вам будет интересно:Самый лучший мобильный браузер
Это самый простой тип монитора. Он реагирует на трансформацию силы сопротивления в районе касания определенного предмета и поверхности дисплея. Самая распространенная и элементарная технология включает в свою конструкцию два основных элемента:
Оба слоя покрываются специальным резистивным напылением. Между ними находятся микроскопические шарикообразные изоляторы.
В процессе работы мембрана прогибается, соприкасаясь с подложкой, в результате чего цепь замыкается. На операцию реагирует контроллер с аналогово-цифровым преобразователем, высчитывая величину исходного и текущего сопротивления, а также координаты точки контакта. Подобные устройства быстро показали свои отрицательные стороны, в результате чего инженеры улучшили конструкцию посредством добавления пятого провода.
Использование
Благодаря простейшему принципу работы сенсорного экрана резистивной конфигурации, он эксплуатируется повсеместно. Особенности конструкции:
- низкая себестоимость;
- устойчивость к воздействию внешней среды, за исключением отрицательных температур;
- хорошая реакция на соприкосновение с любым неострым подходящим предметом.
Подобные дисплеи монтируются на терминалы пополнения и перевода денег, банкоматы и прочие устройства, которые изолированы от окружающей среды. Слабая защищенность монитора от повреждений компенсируется наличием защитного пленочного покрытия.
Принцип работы емкостных сенсорных экранов
Этот тип дисплеев функционирует с учетом возможности объектов увеличенной емкости трансформироваться в проводники переменного электротока. Устройство представляет собой стеклянную панель с резистивным напылением. Электроды, размещенные по углам, подают слабое напряжение на проводящую прослойку. Во время соприкосновения наблюдается утечка тока, в случае, если объект обладает большей электрической емкостью, чем экран. В угловых частях фиксируется ток, а информация с индикаторов идет на обработку в контроллер, который и вычисляет район касания.
В первых моделях использовался постоянный ток. Это упрощало конструкцию, однако, давало сбои, если пользователь не имел контакта с поверхностью земли. По надежности указанные девайсы превышают резистивные аналоги примерно в 60 раз (рассчитаны на 200 миллионов нажатий). Уровень прозрачности – 0,9, минимальная рабочая температура – до -15 °C.
Минусы:
- отсутствие реакции на руку в перчатке и большинство посторонних предметов;
- покрытие с проводником расположено в верхнем слое, что обуславливает подверженность механическому воздействию;
- они пригодны для эксплуатации в терминалах, находящихся в закрытых помещениях.
Емкостно-проекционные версии
Принцип работы сенсорного экрана смартфонов некоторых конфигураций основан по этому типу. На внутренней поверхности девайса нанесена электродная сетка, которая при соприкосновении с телом человека образует конденсаторную емкость. После касания дисплея пальцем, датчики и микроконтроллер обрабатывают информацию, расчеты отправляют на основной процессор.
Особенности:
- указанные конструкции обладают всеми возможностями емкостных сенсоров;
- они могут оборудоваться пленочным покрытием толщиной до 18 миллиметров, что обеспечивает дополнительную защиту от механического воздействия;
- загрязнения на труднодоступных токопроводящих частях убираются при помощи программного метода.
Монтируются указанные конфигурации на многие персональные устройства и терминалы, работающие на улице под накрытием. Стоит отметить, что Apple также отдает предпочтение проекционно-емкостным мониторам.
Матричные модификации
Это упрощенные версии резистивной технологии. Мембрана оснащается рядом вертикальных проводников, подложка – горизонтальными аналогами. Принцип работы сенсорного экрана: при касании происходит расчет точки, в которой произошел контакт проводников, полученные сведения отправляются в процессор. Тот, в свою очередь, определяет сигнал управления, после чего устройство реагирует заданным образом, например, выполняет действие, закрепленное за конкретной кнопкой.
Особенности:
- из-за ограниченного числа проводников наблюдается невысокий показатель точности;
- цена – самая низкая среди всех сенсоров;
- функция мультитач реализуется за счет опроса дисплея по точкам.
Указанная модель эксплуатируется исключительно в устаревших приборах, практически не используется в современности по причине появления инновационных решений.
Поверхностно-акустические сигналы
Принцип работы сенсорного экрана телефонов ранних моделей оснащался подобной технологией. Дисплей представляет собой стеклянную панель, в которую внедрены приемники (два штуки) и пьезоэлектрические трансформаторы, размещаемые на противоположных угловых частях.
Из генератора частотный электрический сигнал подается на преобразователи, откуда череда импульсов распространяется с помощью отражателей. Волны улавливаются датчиками, возвращаются на ПЭП, где превращаются снова в электрический ток. Далее информация идет на контроллер, в котором происходит ее анализ.
При касании экрана характеристики волны претерпевают изменения с поглощением части энергии в конкретном месте. На основе этих сведений производится расчет точки и силы прикосновения. Дисплеи этой категории выпускаются с пленкой, толщиной 3 или 6 миллиметров, что позволяет без последствий выдерживать несильный удар рукой.
Недостатки:
- нарушение работы в условиях вибрации и тряски;
- неустойчивость к любым загрязнениям;
- наличие помех из-за акустических сигналов определенной конфигурации;
- низкая точность делает их непригодными для рисования.
Прочие виды
Устройство и принцип работы сенсорных экранов, которые используются чаще всего, рассмотрен выше. Далее указан перечень дисплеев непопулярных конфигураций:
Как видим, есть несколько вариантов сенсорных дисплеев. Выбор всегда остается за потребителем.
