Zaslon na dotik: načelo, tehnologija in zgodovina izuma

Veliko ljudi, zlasti srednjih let in mladih odraslih, aktivno uporablja pametne telefone, tablične računalnike in druge pripomočke s pametnim zaslonom. Vendar pa je le malokdo razmišljal o tem načelo zaslona na dotik in njihove sorte. Podrobneje si oglejmo.

Zgodovina izuma

Prvi prototip naprave z zaslonom na dotik na svetu je uporabil Sam Hurst, učitelj iz ZDA. Leta 1970 je razvil zamisel o branju z velikega števila magnetofonov. Avtomatizacija tega postopka je bila odskočna deska za razvoj monitorjev na dotik, znanih pod imenom Elotouch. Razvoj skupine Hirstovih sodelavcev je bil objavljen leta 1971. Vključuje uporovno štirižično tehnologijo za prepoznavanje točk dotika.

Sistem PLATO IV velja za prvi senzorski računalnik. V Združenih državah Amerike se je pojavil tudi kot rezultat posebnih raziskav o informatizaciji učenja. Sestavljen je bil iz blokov (256 kosov), ki so delovali po načelu uporabe mreže infrardečih tokov.

Opis

Zaslon na dotik je elektronski element, ki vizualizira digitalne informacije z dotikom površine monitorja. Različne vrste teh konstrukcij se odzivajo na nekaj trenutkov ali na en poseben dejavnik (spremembe kapacitivnosti in upornosti, toplotna razlika, poseben kazalec).

Zasloni na dotik se glede na načelo delovanja delijo na naslednje:

1. Uporovne različice.
2. Matrični modeli.
3. Kapacitivne različice.
4. Površinsko akustične različice.
5. Optični senzorji in njihove različice.

Oglejmo si najpogostejše modele zaslonov v tej kategoriji in njihovo uporabo, značilnosti in prednosti.

Načelo delovanja uporovnih zaslonov na dotik

To je najpreprostejša vrsta monitorja. Odziva se na preoblikovanje sile upora na območju, kjer se dotikata določen predmet in površina zaslona. Najbolj razširjena in osnovna tehnologija vključuje dva osnovna elementa v svoji zasnovi:

1. Podlaga iz poliestra ali podobnega polimera, ki ni debelejša od nekaj deset molekul. Prosojni del služi za vodenje tokovnih delcev.
2. svetlobno prevodna membrana iz tanke plasti plastike.

Obe plasti sta prevlečeni s posebno uporovno plastjo. Mikroskopski izolatorji v obliki kroglic med njimi.

Med delovanjem se membrana v stiku s podlago upogne, zaradi česar se tokokrog zapre. Krmilnik z analogno-digitalnim pretvornikom se odzove na delovanje tako, da izračuna začetno in trenutno vrednost upora ter koordinate kontaktne točke. Te naprave so se hitro izkazale za pomanjkljivost, zato so inženirji izboljšali zasnovo tako, da so dodali peto žico.

Uporaba spletne strani

Zaradi preprostega načela uporovne konfiguracije zaslona na dotik se uporablja povsod. Značilnosti oblikovanja:

• nizki stroški lastništva;
• odporen na okoljske vplive, razen na temperature pod ničlo;
• dober odziv na stik s katerim koli primernim predmetom, ki ni oster.

Takšni zasloni so nameščeni na terminalih za depozite in prenose, bančnih avtomatih in drugih napravah, ki so izolirane od tal okolje. Slabo zaščito monitorja pred poškodbami nadomešča premaz z zaščitno folijo.

Kapacitivni zasloni na dotik

Ta vrsta zaslona deluje glede na sposobnost predmetov s povečano zmogljivostjo, da se pretvorijo v prevodnike izmeničnega električnega toka. Naprava je steklena plošča z uporovnim premazom. Elektrode, nameščene v vogalih, dajejo šibko napetost na prevodno plast. Če ima predmet večjo električno kapacitivnost kot zaslon, pride med stikom do uhajanja toka. Vogalni deli beležijo tok, podatki iz indikatorjev pa se prenesejo v krmilnik, ki izračuna površino stika.

Prvi modeli so uporabljali enosmerni tok. To je poenostavilo zasnovo, vendar je bilo neuspešno, če uporabnik ni bil v stiku s tlemi. Glede zanesljivosti so te naprave za približno 60-krat presegle svoje uporovne naprave (za 200 milijonov pritiskov na tipke). Stopnja prosojnosti - 0,9, minimalna delovna temperatura do -15 °C.

Proti:

• Ne reagira na roke v rokavicah ali večino tujih predmetov;
• prevleka vodnika je v zgornji plasti, zaradi česar so občutljivi na mehanske obremenitve;
• primerni so za uporabo v notranjih terminalih.

Kapacitivne različice projiciranja

Načelo delovanja pametnih telefonov z zaslonom na dotik nekaterih konfiguracij temelji na ta vrsta. Na spletni strani notranja površina Naprava ima mrežo elektrod, ki v stiku s človeškim telesom tvori kapacitivni kondenzator. Ko se s prstom dotaknete zaslona, senzorji in mikrokrmilnik obdelajo informacije in pošljejo izračune v glavni procesor.

Lastnosti:

• Ti modeli imajo vse zmogljivosti kapacitivnih senzorjev;
• Opremljeni so lahko z do 18 milimetrov debelo prevleko, ki zagotavlja dodatno zaščito pred mehanskimi vplivi;
• Onesnaženje na težko dostopnih prevodnih delih se odstrani s programsko metodo.

Te konfiguracije je mogoče namestiti na številne osebne naprave in terminale, ki delujejo na prostem pod pokrovom. Omeniti velja, da ima tudi Apple najraje monitorje s projekcijskim senzorjem.

Spremembe matrike

To so poenostavljene različice uporovne tehnologije. Membrana je opremljena s številnimi navpičnimi vodniki, medtem ko je podlaga opremljena z vodoravnimi nasprotnimi vodniki. Načelo delovanja zaslona na dotik: ob dotiku se izračuna točka, v kateri se vodnika dotakneta, in informacija se pošlje procesorju. Ta zazna krmilni signal, nakar se naprava odzove na določen način, npr. izvede dejanje, ki je dodeljeno določenemu gumbu.

Lastnosti:

• Zaradi omejenega števila vodnikov je stopnja natančnosti nizka;
• Cena je najnižja med vsemi senzorji;
• funkcija multitouch se izvaja s pomočjo točk na zaslonu.

Ta model se uporablja izključno v zastarelih napravah in se zaradi pojava inovativnih rešitev skorajda ne uporablja v sodobnih aplikacijah.

Površinski akustični signali

Na tej tehnologiji je temeljilo načelo delovanja zaslona na dotik prvih modelov telefonov. Zaslon je steklena plošča, v katero so vgrajeni sprejemniki (dva dela) in piezoelektrični transformatorji, nameščeni na nasprotnih vogalnih delih.

Iz generatorja se električni frekvenčni signal pošlje v pretvornike, od koder se z reflektorji širi vrsta impulzov. Senzorji zajamejo valovanje, ga vrnejo v PEP, kjer se pretvori nazaj v električni tok. Informacije se nato posredujejo upravljavcu, ki jih analizira.

Ob dotiku zaslona se značilnosti valovanja spremenijo, saj se del energije absorbira na določenem mestu. Na podlagi teh podatkov se izračunata točka in točka dotika. Zasloni v tej kategoriji so na voljo s 3 ali 6 milimetrov debelo folijo, ki omogoča, da brez poškodb prenesejo rahel dotik.

Slabosti:

• Motnje zaradi vibracij in udarcev;
• Nezanesljiv za kakršno koli kontaminacijo;
• motnje zaradi akustičnih signalov določene konfiguracije;
• Zaradi nizke natančnosti so neprimerni za risanje.

Druge vrste

Zasnova in načelo delovanja najpogosteje uporabljenih zaslonov na dotik sta opisana zgoraj. Spodaj je seznam zaslonov v nepriljubljenih konfiguracijah:

1. Optični monitorji - podpirajo več dotikov, vključno z večjimi velikostmi odtisov.
2. Infrardeči modeli - prevlečeni s pari fotodiod LED, ki se prek mikrokrmilnika odzivajo na dotik.
3. Indukcijske različice - opremljene s posebno tuljavo in mrežo občutljivih vodnikov, ki se uporabljajo pri dragih tabličnih računalnikih.

Kot lahko vidite, obstaja več različic zaslonov na dotik. Izbira je vedno odvisna od potrošnika.