Много хора, особено хора на средна възраст и млади, активно използват смартфони, таблети и други интелигентни джаджи за дисплей. Малко от тях обаче се замислиха за принципа на работа на сензорния екран и техните разновидности. Нека се опитаме да разберем това по-подробно.
История за изобретения
За първи път в света прототип на сензорно устройство беше използван от Сам Хърст, учител от САЩ. Той разработи идеята през 1970 г. за четене на данни от голям брой записващи лентови диаграми. Автоматизацията на този процес се превърна в своеобразен трамплин за създаване на сензорни монитори, известни като Elotouch. Разработката на група колеги от Hurst е публикувана през 1971 г., която включва резистивна четирипроводна технология за определяне на точките на допир.
Системата PLATO IV се счита за първия компютърен сензор. Той беше пуснат и в САЩ, в резултат на специални проучвания, свързани с компютъризацията на образованието. Състои се от блок панел (256 бр.), функциониращ съглпринципът на използване на мрежа от инфрачервени потоци.
Описание
Сензорният дисплей е електронен елемент, който визуализира цифрова информация чрез докосване на повърхността на монитора. Различните типове тези структури реагират на няколко момента или един специфичен фактор (промяна в капацитета и съпротивлението, термична разлика, специален указател).
Според принципа на работа сензорните екрани са разделени, както следва:
- Резистивни версии.
- Матрични модели.
- Капацитивни опции.
- Повърхностно-акустични модификации.
- Оптични сензори и техните разновидности.
Нека разгледаме често срещаните модели на дисплея от тази категория, обхват, характеристики и предимства.
Как работят резистивните сензорни екрани
Това е най-простият тип монитор. Той реагира на трансформацията на съпротивителната сила в областта на докосване на определен обект и повърхността на дисплея. Най-често срещаната и елементарна технология включва два основни елемента в своя дизайн:
- Панелен субстрат от полиестер или подобен полимер, чиято дебелина не надвишава няколко десетки молекули. Прозрачната част служи за провеждане на токови частици.
- Тънка пластмасова мембрана, предаваща светлина.
И двата слоя са покрити със специално резистивно покритие. Между тях има микроскопични изолатори с форма на топка.
По време на работа, мембраната се огъва в контакт ссубстрат, в резултат на което веригата се затваря. Контролерът с аналогово-цифров преобразувател реагира на операцията, като изчислява стойността на началното и текущото съпротивление, както и координатите на точката на контакт. Такива устройства бързо показаха своите отрицателни страни, в резултат на което инженерите подобриха дизайна, като добавиха пета жица.
Използвайте
Поради простия принцип на работа на сензорния екран с резистивна конфигурация, той се използва навсякъде. Характеристики на дизайна:
- ниска цена;
- устойчивост на влиянията на околната среда, с изключение на отрицателни температури;
- добра реакция при контакт с всеки неостър подходящ предмет.
Такива дисплеи се монтират на терминали за попълване и парични преводи, банкомати и други устройства, които са изолирани от околната среда. Слабата защита на монитора от повреда се компенсира от наличието на защитно филмово покритие.
Как работят капацитивните сензорни екрани
Този тип дисплей функционира, като се отчита способността на обекти с повишен капацитет да се трансформират в проводници на променлив електрически ток. Устройството представлява стъклен панел с резистивно покритие. Електродите, поставени в ъглите, прилагат слабо напрежение към проводящия слой. По време на контакт се наблюдава изтичане на ток, ако обектът има по-голям електрически капацитет от екрана. Токът е фиксиран в ъгловите части, а информацията отиндикаторите отиват в контролера за обработка, който изчислява площта на докосване.
Първите модели са използвали постоянен ток. Това опрости дизайна, но се провали, ако потребителят не е имал контакт със земята. По отношение на надеждността, тези устройства надвишават резистивните аналози с около 60 пъти (проектирани за 200 милиона щраквания). Ниво на прозрачност - 0, 9, минимална работна температура - до -15 °C.
Против:
- липса на реакция към ръка с ръкавица и повечето чужди предмети;
- покритието с проводник е разположено в горния слой, което причинява податливост на механично натоварване;
- подходящи са за вътрешни терминали.
Версии с капацитивна проекция
Принципът на работа на сензорния екран на смартфони с някои конфигурации се основава на този тип. Върху вътрешната повърхност на устройството е нанесена електродна решетка, която при контакт с човешкото тяло образува кондензаторен капацитет. След докосване на дисплея с пръст, сензорите и микроконтролерът обработват информацията, изчисленията се изпращат към главния процесор.
Характеристики:
- тези дизайни имат всички възможности на капацитивните сензори;
- могат да бъдат оборудвани с филмово покритие с дебелина до 18 милиметра, което осигурява допълнителна защита срещу механично въздействие;
- замърсителите на труднодостъпните проводими части се отстраняват чрез софтуерния метод.
Посочените конфигурации са монтирани на много персонални устройства и терминали, работещи на открито под прикритие. Струва си да се отбележи, че Apple също предпочита проектирани капацитивни монитори.
Модификации на матрицата
Това са опростени версии на резистивната технология. Мембраната е оборудвана с редица вертикални проводници, субстратът - с хоризонтални аналози. Принципът на работа на сензорния екран: при докосване се изчислява точката, в която е възникнал контактът на проводниците, получената информация се изпраща на процесора. Това от своя страна определя управляващия сигнал, след което устройството реагира по даден начин, например изпълнява действие, присвоено на конкретен бутон.
Характеристики:
- поради ограничения брой проводници, има нисък процент на точност;
- цената е най-ниската сред всички сензори;
- функцията за много докосване се реализира чрез запитване точка по точка на дисплея.
Посоченият модел се използва изключително в остарели устройства, практически не се използва в съвремието поради появата на иновативни решения.
Повърхностни акустични сигнали
Как сензорният екран на ранните телефони е бил оборудван с подобна технология. Дисплеят е стъклен панел, в който са вградени приемници (две части) и пиезоелектрични трансформатори са поставени в противоположните ъгли.
От генератора се подава честотен електрически сигнал към преобразувателите, откъдето серия отимпулсите се разпространяват с помощта на рефлектори. Вълните се улавят от сензори, връщат се в PET, където се преобразуват обратно в електрически ток. Освен това информацията отива в контролера, в който се анализира.
Когато докоснете екрана, характеристиките на вълната се променят с поглъщането на част от енергията на определено място. Въз основа на тази информация се изчисляват точката и силата на контакт. Дисплеите в тази категория се предлагат с дебелина на филма от 3 или 6 милиметра, което ви позволява да издържите лек удар от ръката си без последствия.
Недостатъци:
- нарушение на работата в условия на вибрации и треперене;
- нестабилност към всякакви замърсявания;
- смущения поради акустични сигнали с определена конфигурация;
- ниската точност ги прави неизползваеми за рисуване.
Други видове
Устройството и принципът на работа на сензорните екрани, които се използват най-често, са разгледани по-горе. Следва списък с дисплеи на непопулярни конфигурации:
- Оптични монитори - поддържат мултитъч, включително големи отпечатъци.
- Инфрачервени модели - покрити с двойки фотодиодни светодиоди, реагират на докосване чрез микроконтролер.
- Опции за индукция - оборудвани със специална намотка и мрежа от чувствителни проводници, използвани при скъпи таблети.
Както можете да видите, има няколко опции за сензорни екрани. Изборът винаги зависи от потребителя.
