Monet ihmiset, erityisesti keski-ikäiset ja nuoret, käyttävät aktiivisesti älypuhelimia, tabletteja ja muita älykkäitä näyttölaitteita. Kuitenkin harvat heistä ajattelivat kosketusnäytön toimintaperiaatetta ja niiden lajikkeita. Yritetään ymmärtää tämä tarkemmin.
Keksintötarina
Yhdysv altalainen opettaja Sam Hurst käytti ensimmäistä kertaa maailmassa kosketusnäyttölaitteen prototyyppiä. Hän kehitti ajatuksen vuonna 1970 lukea dataa suuresta määrästä nauhakarttatallentimia. Tämän prosessin automatisoinnista on tullut eräänlainen ponnahduslauta kosketusnäyttöjen luomiselle, joka tunnetaan nimellä Elotouch. Vuonna 1971 julkaistiin Hurst-kollegoiden ryhmän kehitystyö, joka sisälsi resistiivisen nelijohdintekniikan kosketuspisteiden määrittämiseen.
PLATO IV -järjestelmää pidetään ensimmäisenä tietokoneen anturina. Se julkaistiin myös Yhdysvalloissa koulutuksen tietokoneistamiseen liittyvien erityistutkimusten tuloksena. Se koostui lohkopaneelista (256 kpl), toimi sen mukaaninfrapunavirtojen ruudukon käytön periaate.
Kuvaus
Kosketusnäyttö on elektroninen elementti, joka visualisoi digitaalista tietoa koskettamalla näytön pintaa. Näiden rakenteiden eri tyypit reagoivat useisiin momentteihin tai yhteen tiettyyn tekijään (kapasitanssin ja resistanssin muutos, lämpöero, erikoisosoitin).
Toimintaperiaatteen mukaan kosketusnäytöt on jaettu seuraavasti:
- Resistiiviset versiot.
- Matrix-mallit.
- Kapasitiiviset vaihtoehdot.
- Pinta-akustiset muutokset.
- Optiset anturit ja niiden lajikkeet.
Katsotaanpa tämän luokan yleisiä näyttömalleja, laajuutta, ominaisuuksia ja etuja.
Kuinka resistiiviset kosketusnäytöt toimivat
Tämä on yksinkertaisin näyttötyyppi. Se reagoi vastusvoiman muutokseen tietyn kohteen ja näytön pinnan kosketuksen alueella. Yleisin ja alkeellisin tekniikka sisältää suunnittelussaan kaksi pääelementtiä:
- Paneelisubstraatti polyesteriä tai vastaavaa polymeeriä, jonka paksuus ei ylitä muutamia kymmeniä molekyylejä. Läpinäkyvä osa toimii johtamaan virtahiukkasia.
- Valoa läpäisevä ohut muovikalvo.
Molemmat kerrokset on päällystetty erityisellä resistiivisellä pinnoitteella. Niiden välissä on mikroskooppisia pallomaisia eristeitä.
Käytön aikana kalvo taipuu kosketuksessasubstraatti, jonka seurauksena piiri sulkeutuu. Analogi-digitaalimuuntimella varustettu säädin reagoi toimintaan laskemalla alku- ja virtaresistanssin arvon sekä kosketuspisteen koordinaatit. Tällaiset laitteet paljastivat nopeasti negatiiviset puolensa, minkä seurauksena insinöörit paransivat suunnittelua lisäämällä viidennen johdon.
Käytä
Resistiivisen kokoonpanon kosketusnäytön yksinkertaisen toimintaperiaatteen ansiosta sitä käytetään kaikkialla. Suunnitteluominaisuudet:
- halvat kustannukset;
- kestää ympäristövaikutuksia, paitsi negatiivisia lämpötiloja;
- hyvä reaktio kosketukseen ei-terävien sopivien esineiden kanssa.
Tällaiset näytöt asennetaan täydennys- ja rahansiirtopäätteisiin, pankkiautomaateihin ja muihin ympäristöstä eristettyihin laitteisiin. Näytön heikko suoja vaurioilta kompensoituu suojakalvopinnoitteella.
Kuinka kapasitiiviset kosketusnäytöt toimivat
Tämäntyyppinen näyttö toimii ottamalla huomioon suuremman kapasiteetin esineiden kyvyn muuttua vaihtosähkövirran johtimiksi. Laite on lasipaneeli, jossa on resistiivinen pinnoite. Kulmiin sijoitetut elektrodit kohdistavat heikon jännitteen johtavaan kerrokseen. Kosketuksen aikana havaitaan virtavuoto, jos esineellä on suurempi sähköinen kapasitanssi kuin näytön. Virta on kiinteä kulmaosissa ja tiedot sieltäindikaattorit siirtyvät ohjaimeen käsittelyä varten, joka laskee kosketusalueen.
Ensimmäisissä malleissa käytettiin tasavirtaa. Tämä yksinkertaisti suunnittelua, mutta se epäonnistui, jos käyttäjä ei saanut yhteyttä maahan. Luotettavuudessa nämä laitteet ylittävät resistiiviset vastineet noin 60 kertaa (suunniteltu 200 miljoonalle napsautuksella). Läpinäkyvyystaso - 0, 9, vähimmäiskäyttölämpötila - -15 °C asti.
Haitat:
- reaktion puute hansikkaisiin käsiin ja useimpiin vieraisiin esineisiin;
- johtimella varustettu pinnoite sijaitsee yläkerroksessa, mikä aiheuttaa alttiutta mekaaniselle rasitukselle;
- ne sopivat sisäterminaaleihin.
Kapasitiiviset projektioversiot
Joidenkin kokoonpanojen älypuhelimien kosketusnäytön toimintaperiaate perustuu tähän tyyppiin. Laitteen sisäpinnalle on asetettu elektrodiristikko, joka joutuessaan kosketuksiin ihmiskehon kanssa muodostaa kondensaattorin kapasitanssin. Kun näyttöä on kosketettu sormella, anturit ja mikro-ohjain käsittelevät tiedot, laskelmat lähetetään pääprosessorille.
Ominaisuudet:
- näissä malleissa on kaikki kapasitiivisten antureiden ominaisuudet;
- ne voidaan varustaa jopa 18 millimetrin paksuisella kalvopinnoitteella, joka tarjoaa lisäsuojaa mekaanisia iskuja vastaan;
- epäpuhtaudet vaikeapääsyisistä johtavista osista poistetaan ohjelmistomenetelmällä.
Määritetyt kokoonpanot on asennettu moniin henkilökohtaisiin laitteisiin ja päätelaitteisiin, jotka toimivat ulkona kannen alla. On syytä huomata, että Apple suosii myös projisoituja kapasitiivisia näyttöjä.
Matrix-muutokset
Nämä ovat yksinkertaistettuja versioita resistiivisestä tekniikasta. Kalvo on varustettu useilla pystysuuntaisilla johtimilla, substraatti - vaakasuuntaisilla analogeilla. Kosketusnäytön toimintaperiaate: kosketettaessa lasketaan piste, jossa johtimien kosketus tapahtui, vastaanotettu tieto lähetetään prosessorille. Se puolestaan määrittää ohjaussignaalin, jonka jälkeen laite reagoi tietyllä tavalla, esimerkiksi suorittaa tietylle painikkeelle määrätyn toiminnon.
Ominaisuudet:
- johtimien rajallisen määrän vuoksi tarkkuusaste on alhainen;
- hinta on halvin kaikista antureista;
- monikosketustoiminto toteutetaan pollaamalla näyttöä piste pisteeltä.
Osoitettua mallia käytetään yksinomaan vanhentuneissa laitteissa, sitä ei käytännössä käytetä nykyaikana innovatiivisten ratkaisujen ilmaantumisen vuoksi.
Pinta-akustiset signaalit
Miten varhaisten puhelimien kosketusnäyttö varustettiin vastaavalla tekniikalla. Näyttö on lasipaneeli, johon on upotettu vastaanottimet (kaksi osaa) ja pietsosähköiset muuntajat on sijoitettu vastakkaisiin kulmiin.
Generaattorista syötetään taajuussähkösignaali muuntimille, josta sarjapulsseja levitetään heijastimien avulla. Anturit poimivat aallot ja palauttavat ne PET:hen, jossa ne muunnetaan takaisin sähkövirraksi. Lisäksi tiedot siirtyvät ohjaimelle, jossa ne analysoidaan.
Kun kosketat näyttöä, aallon ominaisuudet muuttuvat, kun osa energiasta imeytyy tietyssä paikassa. Näiden tietojen perusteella lasketaan kosketuspiste ja voima. Tämän kategorian näyttöjä on saatavana 3 tai 6 millimetrin kalvonpaksuudella, joten voit kestää pienen iskun kädestäsi ilman seurauksia.
Epäkohdat:
- työn rikkominen tärinän ja tärinän olosuhteissa;
- epävakautta saasteille;
- häiriö, joka johtuu tietyn kokoonpanon akustisista signaaleista;
- alhainen tarkkuus tekee niistä käyttökelvottomia piirtämiseen.
Muut lajit
Ylempänä on käsitelty useimmin käytettyjen kosketusnäyttöjen laitetta ja toimintaperiaatetta. Seuraavassa on luettelo epäsuosittujen kokoonpanojen näytöistä:
- Optiset näytöt - tukevat monikosketusta, mukaan lukien suuret jalanjäljet.
- Infrapunamallit - peitetty valodiodi-LED-pareilla, reagoivat kosketukseen mikro-ohjaimen kautta.
- Induktiovaihtoehdot - varustettu erikoiskelalla ja herkkien johtimien verkostolla, käytetään kalliissa tableteissa.
Kuten näet, kosketusnäytöille on useita vaihtoehtoja. Valinta on aina kuluttajan tehtävä.
