Un ecran tactil este un dispozitiv pentru introducerea și ieșirea de informații, care este un ecran care răspunde la atingerea acesteia.
În SUA, ecranul tactil a fost inventat ca parte a cercetării privind învățarea programată . Sistemul informatic PLATO IV, care a apărut în 1972, avea un ecran tactil cu grilă de raze infraroșii (IR) format din blocuri de 16x16. Dar chiar și această precizie scăzută a permis utilizatorului să aleagă răspunsul făcând clic pe locul potrivit de pe ecran.
În 1971, Samuel Hurst (viitorul fondator al Elographics , acum Elo Touch Solutions ) a dezvoltat un elograf - o tabletă grafică care funcționa pe un principiu rezistiv cu patru fire ( brevet SUA 3 662 105 ). În 1974, a reușit să facă și elograful transparent, în 1977 a dezvoltat un ecran cu cinci fire [1] . Făcând echipă cu Siemens , Elographics a reușit să creeze un panou tactil convex care să se potrivească cu cinescoapele vremii. La Târgul Mondial din 1982, Elographics a introdus televizorul cu ecran tactil [2] .
În 1983, a fost lansat computerul HP-150 cu un ecran tactil cu grilă IR [3] . Cu toate acestea, în acele vremuri, ecranele tactile erau folosite în principal în echipamentele industriale și medicale.
În dispozitivele de consum (telefoane, PDA-uri etc.), ecranele tactile au intrat ca înlocuitor pentru o tastatură minusculă, când au apărut dispozitive cu ecrane LCD mari (panoul frontal complet) . Prima consolă de jocuri portabilă cu ecran tactil - game.com în 1997 ; primul dispozitiv prezentat ca fiind primul care acceptă multitouch a fost iPhone -ul în 2007 .
Ecranele tactile sunt utilizate în terminale de plată , chioșcuri de informații , unități principale ale mașinii și computere de bord , echipamente de automatizare comercială , PDA-uri , telefoane mobile , console de jocuri, panouri de operare în industrie.
În automatele de informare și automate, panourile operatorului și alte dispozitive care nu au intrare activă, ecranele tactile s-au dovedit a fi o modalitate foarte convenabilă de interacțiune om-mașină. Avantaje:
Aceste neajunsuri nu permit utilizarea doar a ecranului tactil în dispozitivele cu care o persoană lucrează ore întregi. Cu toate acestea, într-un dispozitiv bine proiectat, ecranul tactil poate să nu fie singurul dispozitiv de intrare - de exemplu, la locul de muncă al unui casier , ecranul tactil poate fi folosit pentru selectarea rapidă a mărfurilor și tastatura pentru introducerea numerelor.
Există multe tipuri diferite de ecrane tactile care funcționează pe principii fizice diferite [5] [6] [7] .
Ecranul tactil rezistiv constă dintr-un panou de sticlă și o membrană flexibilă din plastic. Atât panoul, cât și membrana au un strat rezistiv. Spațiul dintre sticlă și membrană este umplut cu microizolatori, care sunt distribuite uniform pe zona activă a ecranului și izolează în mod fiabil suprafețele conductoare. Când ecranul este apăsat, panoul și membrana sunt închise, iar controlerul, folosind un convertor analog-digital , înregistrează schimbarea rezistenței și o convertește în coordonate tactile (X și Y). În termeni generali, algoritmul de citire este următorul:
Există, de asemenea, ecrane tactile cu opt fire. Acestea îmbunătățesc acuratețea urmăririi, dar nu îmbunătățesc fiabilitatea.
Ecran cu cinci fireEcranul cu cinci fire este mai fiabil datorită faptului că învelișul rezistiv de pe membrană este înlocuit cu unul conducător (ecranul cu 5 fire continuă să funcționeze chiar și cu membrana tăiată). Geamul din spate are un strat rezistiv cu patru electrozi la colțuri.
Inițial, toți cei patru electrozi sunt legați la pământ, iar membrana este „trasă în sus” de un rezistor la + 5V. Nivelul tensiunii membranei este monitorizat constant de un convertor analog-digital . Când nimic nu atinge ecranul tactil, tensiunea este de 5V.
De îndată ce ecranul este apăsat, microprocesorul detectează modificarea tensiunii membranei și începe să calculeze coordonatele atingerii după cum urmează:
Ecranele tactile rezistive sunt ieftine și rezistente la murdărie. Ecranele rezistive răspund la atingere cu orice obiect solid neted: o mână (golă sau înmănușată), un stilou, un card de credit, un pick. Sunt utilizate oriunde sunt excluse vandalismul și temperaturile scăzute: pentru automatizarea proceselor industriale, în medicină, în sectorul serviciilor ( POS-terminale ), în electronica personală ( PDA ). Cele mai bune mostre oferă o precizie de 4096×4096 pixeli.
Dezavantajele ecranelor rezistive sunt transmisia scăzută a luminii (nu mai mult de 85% pentru modelele cu 5 fire și chiar mai mică pentru modelele cu 4 fire), durabilitatea scăzută (nu mai mult de 35 de milioane de clicuri la un moment dat) și rezistența vandalică insuficientă (filmul). este ușor de tăiat).
Designul este similar cu cel rezistiv, dar simplificat la limită. Pe sticlă se aplică conductori orizontali, pe membrană se aplică conductori verticali.
Când ecranul este atins, conductorii ating. Controlerul determină ce conductori sunt scurtcircuitati și trimite coordonatele corespunzătoare la microprocesor.
CaracteristiciAu o precizie foarte scăzută. Elementele de interfață trebuie aranjate special ținând cont de celulele ecranului matriceal [8] . Singurul avantaj este simplitatea, ieftinitatea și nepretenția. De obicei, ecranele matricei sunt interogate rând cu rând (similar cu matricea butoanelor ); aceasta vă permite să configurați multi- touch . Treptat înlocuite cu cele rezistive.
Un ecran capacitiv (sau capacitiv de suprafață) exploatează faptul că un obiect de mare capacitate conduce curent alternativ [5] [6] .
Un ecran tactil capacitiv este un panou de sticlă acoperit cu un material rezistiv transparent (de obicei un aliaj de oxid de indiu și oxid de staniu ). Electrozii amplasați la colțurile ecranului aplică o mică tensiune alternativă (aceeași pentru toate colțurile) stratului conductor. Când atingeți ecranul cu un deget sau alt obiect conducător, are loc o scurgere de curent. În același timp, cu cât degetul este mai aproape de electrod, cu atât rezistența ecranului este mai mică, ceea ce înseamnă că puterea curentului este mai mare. Curentul din toate cele patru colțuri este înregistrat de senzori și transmis controlerului, care calculează coordonatele punctului de atingere.
Modelele anterioare de ecrane capacitive utilizau curent continuu - acest lucru a simplificat designul, dar cu un contact slab al utilizatorului cu solul, a dus la defecțiuni.
Ecranele tactile capacitive sunt fiabile, aproximativ 200 de milioane de clicuri (aproximativ 6 ani și jumătate de clicuri cu un interval de o secundă), nu curg lichide și tolerează perfect poluarea neconductivă. Transparență la 90%. Cu toate acestea, un înveliș conductor situat direct pe suprafața exterioară este încă vulnerabil. Prin urmare, ecranele capacitive sunt utilizate pe scară largă în mașinile care sunt instalate doar într-o încăpere protejată de vreme. Nu răspunde la mâna înmănușată.
Este demn de remarcat faptul că, din cauza diferențelor de terminologie, ecranele de suprafață și ecranele capacitive de proiecție sunt adesea confundate. Conform clasificării utilizate în acest articol, ecranul, de exemplu, iPhone este proiectat-capacitiv , dar nu de suprafață capacitiv [5] [6] [7] [9] .
Pe interiorul ecranului este aplicată o grilă de electrozi. Electrodul, împreună cu corpul uman, formează un condensator ; electronica măsoară capacitatea acestui condensator (aplică un impuls de curent și măsoară tensiunea).
Primul telefon cu ecran capacitiv a fost LG Prada [10] . Samsung a reușit să instaleze electrozi sensibili direct între sub-pixelii ecranului AMOLED , ceea ce simplifică designul și crește transparența.
CaracteristiciTransparența unor astfel de ecrane este de până la 90%, intervalul de temperatură este extrem de larg. Foarte durabil (gâtul de sticlă este electronica complexă care procesează clicurile). Ecranele capacitive de proiecție pot folosi sticlă de până la 18 mm grosime [11] , ceea ce asigură o rezistență mai mare la vandalism. Ele nu reacționează la poluarea neconductivă, cele conductoare sunt ușor suprimate prin metode software. Prin urmare, ecranele tactile proiectiv-capacitive sunt utilizate pe scară largă atât în electronicele personale, cât și în automatele, inclusiv în cele instalate pe stradă. Multe soiuri acceptă multi -touch .
Ecranul este un panou de sticlă cu traductoare piezoelectrice (PT) situate la colțuri. De-a lungul marginilor panoului sunt reflectoare și senzori de recepție. Controlerul trimite un semnal electric de înaltă frecvență fiecărei sonde. PET-ul convertește acest semnal într-un SAW reflectat de marginile ecranului. Undele reflectate sunt recepționate de senzori și trimise la sonde, care le transformă într-un semnal electric, care este apoi analizat de controler. Când atingeți ecranul cu degetul, o parte din energia undelor acustice este absorbită. Receptoarele captează această schimbare, iar controlerul calculează poziția punctului de atingere. Ecranul răspunde la atingere cu un obiect care poate absorbi valul (deget, mână înmănușată, cauciuc poros).
CaracteristiciPrincipalul avantaj al ecranului pe unde acustice de suprafață (SAW) este capacitatea de a urmări nu numai coordonatele punctului, ci și forța de apăsare (aici, mai degrabă, capacitatea de a determina cu precizie raza sau zona de presare) , datorită faptului că gradul de absorbție al undelor acustice depinde de presiunea la atingerea punctului (ecranul nu se îndoaie sub presiunea unui deget și nu se deformează, prin urmare, forța de apăsare nu implică modificări calitative în prelucrarea datelor privind coordonatele impactului de către controler, care fixează doar zona care blochează traseul impulsurilor acustice). Acest dispozitiv are o transparență foarte mare, deoarece lumina de la dispozitivul de afișare trece prin sticlă, care nu conține acoperiri rezistive sau conductoare. În unele cazuri, sticla nu este folosită deloc pentru a combate strălucirea, iar emițătoarele, receptoarele și reflectoarele sunt atașate direct la ecranul dispozitivului de afișare. În ciuda complexității designului, aceste ecrane sunt destul de durabile. Potrivit, de exemplu, compania americană Tyco Electronics și compania taiwaneză GeneralTouch, acestea pot rezista până la 50 de milioane de atingeri la un moment dat, ceea ce depășește resursa unui ecran rezistiv cu 5 fire. Ecranele SAW sunt utilizate în principal la aparatele de joc, în sistemele de referință securizate și în instituțiile de învățământ. De regulă, ecranele de surfactant sunt împărțite în obișnuite - 3 mm grosime și rezistente la vandal - 6 mm. Acesta din urmă poate rezista să fie lovit de un om obișnuit sau să fie scăpat de o minge de metal de 0,5 kg de la o înălțime de 1,3 m (conform Elo Touch Systems). Piața oferă opțiuni de conectare la un computer atât prin interfața RS232, cât și prin interfața USB. În acest moment, controlerele SAW pentru ecrane tactile care acceptă ambele tipuri de conexiune - combo (date de la Elo Touch Systems) sunt mai populare.
Principalul dezavantaj al ecranului pe SAW sunt defecțiunile în prezența vibrațiilor sau atunci când este expus la zgomot acustic, precum și atunci când ecranul este murdar. Orice obiect străin plasat pe ecran (de exemplu, gumă de mestecat) blochează complet funcționarea acestuia. În plus, această tehnologie necesită atingerea unui obiect care absoarbe în mod necesar undele acustice - adică, de exemplu, un card bancar din plastic nu este aplicabil în acest caz.
Precizia acestor ecrane este mai mare decât a celor matriciale, dar mai mică decât a celor capacitive tradiționale. Pentru desenarea și introducerea textului, acestea nu sunt de obicei folosite.
Principiul de funcționare al panoului tactil cu infraroșu este simplu - grila formată din raze infraroșii orizontale și verticale este întreruptă atunci când monitorul este atins de orice obiect. Controlerul determină unde a fost întrerupt fasciculul.
CaracteristiciEcranele tactile cu infraroșu se tem de contaminare și, prin urmare, sunt utilizate acolo unde calitatea imaginii este importantă, de exemplu, în cititoarele electronice . Datorită simplității și mentenanței sale, schema este populară în rândul armatei. Adesea, tastaturile interfon sunt realizate pe acest principiu . Acest tip de ecran este folosit la telefoanele mobile Neonode [12] .
Panoul de sticlă este furnizat cu iluminare în infraroșu. La interfața „sticlă-aer” se obține reflexia internă totală , iar la interfața „sticlă-obiect străin”, lumina este împrăștiată. Rămâne să surprindeți imaginea de împrăștiere, pentru aceasta există două tehnologii:
Ele vă permit să distingeți între apăsarea manuală și apăsarea cu orice obiect, există o atingere multiplă . Sunt posibile suprafețe tactile mari, până la o tablă .
Utilizarea unor astfel de ecrane este complet similară cu utilizarea ecranelor tactile capacitive proiectate. Răspunde la distorsiunea ecranului. Precizia ecranelor de extensometru nu este mare, dar rezistă perfect la vandalism, schimbări de temperatură și o cantitate mare de umiditate. Aplicația principală sunt bancomatele, automatele de bilete și alte dispozitive situate pe stradă [17] .
Ecranul tactil DST ( Dispersive Signal Technology ) înregistrează efectul piezoelectric în sticlă. Puteți apăsa ecranul cu mâna sau orice obiect.
O caracteristică distinctivă este viteza mare de reacție și capacitatea de a lucra în condiții de poluare severă a ecranului. Cu toate acestea, degetul trebuie să se miște; sistemul nu observă un deget fix.
Ecranul tactil cu inducție este o tabletă grafică cu ecran încorporat. Astfel de ecrane răspund doar la un stilou special.
Sunt folosite atunci când se cere o reacție tocmai la apăsarea cu un stilou (și nu cu mâna): tablete de artă high-end , unele modele de tablete PC-uri .
| matr | 4 fire | 5 fire | Yomk | Pr-capacitate | surfactant | Plasă IR | Angro | Tenzo | DST | Inducţie | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Funcționalitate | |||||||||||
| mână înmănușată | da | da | da | Nu | Nu | da | da | da | da | da | Nu |
| obiect conductiv solid | da | da | da | da | da | Nu | da | da | da | da | Nu |
| obiect solid neconductiv | da | da | da | Nu | Nu | Nu | da | da | da | da | Nu |
| Distinge stiloul de mână | Nu | Nu | Nu | Nu | da | Nu | Nu | da | Nu | Nu | Nu |
| Atingeți de mai multe ori | Da [Z 1] | Nu | Da [Z 1] | Da [Z 1] | da | Da [Z 1] | Da [Z 1] | da | Nu | Nu | Nu |
| Măsurarea forței | Nu | Nu | Nu | Nu | da | da | Nu | da | da | Nu | da |
| Transparență maximă, % [Z 2] | 85 | 75 | 85 | 90 | 90 | 100 | 100 | 100 | 95 | 90 | |
| Precizie [Z 3] | Partea de jos | Înălţime | Înălţime | Înălţime | Înălţime | miercuri | Partea de jos | miercuri | Partea de jos | Înălţime | Înălţime |
| Fiabilitate | |||||||||||
| Durată de viață, milioane de clicuri | 35 | zece | 35 | 200 | ∞ [Z 4] [18] | cincizeci | ∞ [Z5] | ∞ [Z4] | ??? | ∞ [Z4] | ∞ [Z4] |
| Protecție împotriva murdăriei și a lichidelor | da | da | da | Da| | da | Nu | Nu | da | da | da | da |
| Rezistența la vandalism | Nu | Nu | Nu | Nu | da | Nu | Nu | da | da | Nu | Nu |
| Aplicație [Z 6] | limitat | limitat | limitat | Sediul | Exteriorul | Sediul | Sediul | Sediul | Exteriorul | Sediul | limitat |