Сенсорный экран изобрел в США в рамках исследований по программированному обучению

Сенсорный экран изобрел в США в рамках исследований по программированному обучению. Компьютерная система PLATO IV, Появившаяся в 1972 году, имела сенсорный экран на сетке ИК-лучей, состоявшим из 16?16 блоков. Но даже столь низкая точность позволяла пользователю выбирать ответ, нажимаем в нужное место экрана.

В 1971 году Сэмюэл Херстом (будущим основателем компании Elographics, ныне Elo TouchSystems) Был разработан элограф-графический планшет, действовавшем по четырёхпроводному резистивной принципу (US Patent 3662105). В 1974 году он же сумел сделать элограф прозрачным, в 1977 - разработал пятипроводной экран [1]. Объединившись с Siemens, в Elographics сумели сделать выпуклую сенсорную панель, подходившую к кинескопа того времени. На всемирной ярмарке 1982 года Elographics представила телевизор с сенсорным экраном [2].

В потребительские устройства (телефоны, КПК ит.д.) сенсорные экраны вошедшим как замена крохотное клавиатуре, когда появились устройства с большими (во всю переднюю панель) ЖК-экранами. Первая карманная игровая консоль с сенсорным экраном-Nintendo DS, первое массовое устройство, поддерживающее мультитач-iPhone.

Сенсорные экраны используются в платежных терминалах, информационных киоск, оборудовании для автоматизации торговли, карманных компьютерах, мобильных телефонах, игровых консолях, операторскими панелях в промышленности.

В информационных и торговых автоматах, операторскими панелях и прочих устройствах, в которых | нет активного ввода, сенсорные экраны зарекомендовали себя как очень удобный способ взаимодействия человека с машиной. Достоинства:

Эти недостатки не позволяют использовать только сенсорный экран в устройствах, с которымы человек работает часами. Впрочем, в грамотно спроектированном устройстве сенсорный экран может быть НЕ единственным устройством ввода-например, на рабочем месте кассира сенсорный экран может применяться для быстрого выбора товара, а клавиатура-для ввода цифр.

Резистивный сенсорный экран состоит из стеклянной панели и гибкой пластиковой мембраны. И на панель, и на мембрану нанесено резистивное покрытие. Пространство между стеклом и мембраной заполнена микроизоляторамы, Которые равномерно распределены по активной области экрана и надежна изолируют проводящие поверхности. Когда на экран нажимают, панель и мембрана замыкаются, и контроллер с помощью аналогово-цифрового преобразователя регистрирует изменение сопротивления и преобразует его в координаты прикосновения (X и Y). В общих чертах алгоритм считывания таков:

Пятипроводной экран более надёжен за Счет того, что резистивное покрытие на мембране заменен проводящей (5-проводной экран продолжает работать даже с прорезанной мембраной). На заднем стекле нанесено резистивное покрытие с четырьмя электродами по углам.

Изначально все четыре электрода заземлены, а мембрана «подтянута» резистором к +5 В. Уровень напряжения на мембране постоянно отслеживается аналогово-цифровым преобразователем. Когда Ничто не касается сенсорного экрана, напряжение равно 5В.

Имеют очень низкую точность. Элементы интерфейса приходится специально располагать с учету клеток матричного экрана [8]. Единственное достоинство-простота, дешевизна и неприхотливость. Обычно Матричные экраны опрашиваются по срокам (аналогично матрице кнопок); это позволяет наладить мультитач. Постепенно заменяются резистивнымы.

Емкостный сенсорный экран представляет собой стеклянные панели, покрытую прозрачным резистивным материалом (обычно применяется сплав оксида индия и оксида олова). Электроды, расположенные по углам экрана, подают на проводящей слой небольшое переменное напряжение (одинаковое для всех углов). При касания экрана пальцем или второй проводящей предметом появляется утечка тока. При этом чем ближе палец к электроду, тем меньше сопротивление экрана, а значит, сила тока больше. Ток во всех четырёх углах регистрируется датчиками и передаётся в контроллер, вычисляющий координаты точки касания.

Емкостный сенсорные экраны надёжны, порядка 200млн. нажатий (около 6 с половиной лет нажатий с промежуткам в одну секунду), не пропускают жидкости и отлично терпят НЕ проводящие загрязнения. Прозрачность на уровне 90%. Впрочем, проводящему покрытие, расположенной прямо на внешней поверхности Все Еще уязвимо. Поэтому Емкостный экраны широко применяются в автоматах, Лишь установленных в защищенном от непогоды помещении. Не реагируют на руку в перчатки.

Стоит заметить, что из-за различий в терминологии часто путают поверхностно-и проекционно-Емкостный экраны. По классификации, примененной в данной статье, экран, например, iPhone является проекционно-ёмкостным а не ёмкостным. [5] [6] [7] [9]

На внутренней стороне экрана нанесена сетка электродов. Электрод вместе с телом человека образует конденсатор; электроника измеряет емкость этого конденсатора (подаёт импульс тока и измеряет напряжение).

Прозрачность таких экранов до 90%, температурный диапазон Чрезвычайно широк. Очень долговечны (Узкое место-сложная электроника, обрабатывающая нажатия). На ПЁCЭ может применяться стекло толщиной вплоть до 18мм [10], что приводит к крайней вандалоустойчивосты. На непроводящие загрязнения не реагируют, проводящие легко подавляются программнымы методами. Поэтому проекционно-Емкостный сенсорные экраны применяются в автоматах, устанавливаемых на улице. Многие модели реагируют на руку в перчатки. В современных моделях конструкторы добились очень высокой точности-правда, вандалоустойчивые исполнения менее точны.

ПЁСЭ реагируют даже на приближение руки-порог срабатывания устанавливается программно. Отличают нажатие рукой от нажатия проводящей пером. В Некоторых моделях поддерживается мультитач. Поэтому такая технология применяется в тачпада и мультитач-экранах. Ввиду своей непритязательносты к условиям работы и технологичности в современном производстве, часто, и Все шире, применяются в мобильных устройствах взамен до сих пор более точной - но капризной резистивной системы.

Стоит заметить, что из-за различий в терминологии [7] часто путают поверхностно-и проекционно-Емкостный экраны. По классификации, примененной в данной статье, экран iPhone ("основоположник бума технологии" (примерно 2007 год)) является проекционно-ёмкостным. [5] [6] [7] [9]

Экран представляет собой стеклянные панели с пьезоэлектрическими преобразователями (ПЭП), находящимися по углам. По краям панели находятся отражающие и принимающие датчики. Принцип действия такого экрана заключается в следующем. Специальный контроллер формирует высокочастотный электрический сигнал и Посылает его на ПЭП. ПЭП преобразует указанный выше сигнал в ПАВ, а отражающие датчики его соответственно отражают. Эти отраженные волны принимаются соответствующим датчиками и посылаются на ПЭП. ПЭП, в свою очередь принимают отраженные волны и преобразовывают их в электрический сигнал, которы затем анализируется с помощью контроллера. При касания экрана пальцем часть энергии акустических волн поглощается. Приемники фиксируют это изменение, а микроконтроллер вычисляет положение точки касания. Реагирует на касания предметом, способным поглотить волну (палец, рука в перчатках, пористая резина).

Главным достоинством экрана на поверхностных акустических волнах (ПАВ) является возможность отслеживать не только координаты точки, но и силу нажатия (здесь, скорее, способность точно определять радиус или область нажатия), благодаря тому, что степень поглощения акустических волн зависит от величины давления в точке касания (экран НЕ прогибается под нажатием пальца и не деформируется, поэтому сила нажатия НЕ влечет за собой качественных изменений в обработке контроллером данных о координатах воздействия, Который фиксирует только область, перекрывающую путь акустических импульсов). Данное устройство имеет очень высокую прозрачность, так как свет от отображающего прибора проходит через стекло, не содержащее резистивных или проводящих покрытий. В Некоторых случаях для борьбы с бликами стекло вообще не используется, а излучатель, приемники и отражатель крепятся непосредственно к экрану отображающего устройства. Несмотря на сложность конструкции, эти экраны довольно долговечны. По заявлению, например, американской компании Tyco Electronics и тайваньской фирмы GeneralTouch, они выдерживают до 50 млн. Касан в одной точке, что превышает ресурс 5-проводного резистивного экрана. Экраны на ПАВ применяются в основном в игровых автоматах, в охраняемых справочных системах и образовательных учреждениях. Как правило, экраны ПАВ различают на обычные-толщиной 3мм, и вандалостойкие-6мм. Последние выдерживают удар кулаком среднего мужчины или падение металлический шара весом 0.5кг с высоты 1.3 метра (по данным Elo Touch Systems). На рынке предлагаются варианты подключения к компьютеру как через интерфейс RS232, так и через интерфейс USB. На данный момент большей популярностью пользуются контроллеры к сенсорным экрана ПАВ, поддерживающие и тот, и другой тип подключения-combo (данные Elo Touch Systems).

Главным недостатком экрана на ПАВ являются сбои в работе при наличии вибрации или при воздействии акустическими шумами, а также при загрязнения экрана. Любой посторонний предмет, размещенные на экране (например, жевательная резинка), полностью блокирует его работу. Кроме того, данная технология требует касания предметом, Который обязательно поглощает акустические волны, - то есть, например, пластиковая банковская карточка в данном случае неприменима.

Принцип работы Инфракрасное сенсорной панели прост-сетка, сформированная горизонтальными и вертикальным инфракрасными лучами, прерывается при касания к монитору любыми предметом. Контроллер определяет место, в котором луч Был прерван.

Инфракрасные сенсорные экраны боятся загрязнений и поэтому применяются там, где важно качество изображения. Из-за простоты и ремонтопригодности схема популярна в военных. Данный тип экрана применяется в мобильных телефонах компании Neonode.

Стеклянная панель снабжено Инфракрасное подсветкой. На границе «стекло-воздух» получается полное внутреннее отражение, на границе «стекло-посторонний предмет» свет рассеивается. Остается заснут картину рассеяния, для этого существуют две технологии:

Реагируют на деформации экрана. Точность тензометрических экранов невелика, зато они отлично выдерживают вандализма. Применение аналогично проекционно-ёмкостным: банкоматы, билетные автоматы и прочие устройства, расположенные на улице. [16]

Сенсорный экран DST (Dispersive Signal Technology) реагирует на деформации стекла. Возможно нажатие на экран рукой или любыми предметом. Отличительной особенностью является высокая скорость реакции и возможность работы в условиях сильного загрязнения экрана.

1 Поддерживается с ограничениями.

2 Если нужна только стеклянная панель, без каких-либо прозрачных проводящих пленок-условно 95%. Если не нужна даже она (можно применить штатное покрытие экрана) - условно 100%

3 Высокая-до пикселя (точно отслеживает острое перо). Средняя-до нескольких пикселей (достаточная для нажатий пальцем). Низкая-крупными блоками экрана (невозможно рисование, требуются очень крупные элементы интерфейса).

4 ограничивается надежностью электроники

5 ограничивается загрязнением датчика

6 ограни-аппаратура ограниченного доступа (персональная электроника, промышленная аппаратура). Помещ-общий доступ в охраняемом помещении. Улица-общий доступ на улице.

7 Программная эмуляция, обрабатывает максимум 2 нажатия.