Jak funguje dotykový senzor? Infografika: jak funguje dotyková obrazovka telefonu

20.07.2016 14.10.2016 podle Proč

Historie vzniku dotykové obrazovky.

Dotyková obrazovka, nebo spíše obrazovka s možností zadávat informace dotykem, už dnes nikoho nepřekvapí. Téměř všechny moderní smartphony, tablety, některé elektronické čtečky a další moderní gadgety jsou vybaveny podobnými zařízeními. Jaká je historie tohoto úžasného zařízení pro vkládání informací?

Předpokládá se, že otcem prvního dotykového zařízení na světě je americký učitel na University of Kentucky Samuel Hearst. V roce 1970 se potýkal s problémem čtení informací z obrovského množství magnetofonových pásek. Jeho myšlenka automatizovat tento proces se stala impulsem pro vytvoření první společnosti na světě s dotykovými obrazovkami, Elotouch. První vývoj Hirsta a jeho spolupracovníků se jmenoval Elograph. Byl vydán v roce 1971 a používal čtyřvodičovou odporovou metodu pro určení souřadnic dotykového bodu.

Prvním počítačovým zařízením s dotykovou obrazovkou byl systém PLATO IV, který se zrodil v roce 1972 díky výzkumu prováděnému v rámci počítačové výuky v USA. Měl dotykový panel skládající se z 256 bloků (16x16) a pracující pomocí mřížky infračervených paprsků.

V roce 1974 dal Samuel Hearst znovu pocítit svou přítomnost. Společnost Elographics, kterou založil, vydala průhledný dotykový panel a o tři roky později v roce 1977 vyvinula pětivodičový odporový panel. O několik let později se společnost spojila s největším výrobcem elektroniky Siemens a v roce 1982 společně vydali první televizor na světě vybavený dotykovou obrazovkou.

V roce 1983 uvedl výrobce počítačového vybavení Hewlett-Packard na trh počítač HP-150 vybavený dotykovou obrazovkou fungující na principu infračervené mřížky.

První mobilní telefon s dotykovým vstupním zařízením byl Alcatel One Touch COM, uvedený na trh v roce 1998. Byla to ona, kdo se stal prototypem moderních smartphonů, i když podle dnešních standardů měl velmi skromné ​​schopnosti - malý monochromatický displej. Dalším pokusem o dotykový smartphone byl Ericsson R380. Měl také monochromatický displej a byl ve svých možnostech velmi omezený.

Dotykový displej ve své moderní podobě se objevil v roce 2002 v modelu Qtek 1010/02 XDA, vydaném společností HTC. Jednalo se o plnobarevný displej s poměrně dobrým rozlišením, podporující 4096 barev. Používala technologii odporového dotykového snímání. Apple posunul dotykové displeje na vyšší úroveň. Právě díky jejímu IPhonu si zařízení s dotykovým displejem získala neuvěřitelnou oblibu a jejich vývoj Multitouch (detekce dotyku dvěma prsty) výrazně zjednodušil zadávání informací.

Nástup dotykových obrazovek však nebyl jen pohodlnou novinkou, ale přinesl i některé nepříjemnosti. Elektronická zařízení vybavená senzorem jsou citlivější na neopatrné zacházení, a proto se častěji porouchají. Dokonce i obrazovky iPhone se rozbijí. Naštěstí je dokáže nahradit i nekvalifikovaný specialista.

Jak funguje dotyková obrazovka?

Taková kuriozita, jako je dotyková obrazovka - displej se schopností zadávat informace pouhým stisknutím na jeho povrchu pomocí speciálního stylusu nebo jen prstu - již dlouho nepřestává překvapovat uživatele moderních elektronických přístrojů. Zkusme přijít na to, jak to funguje.

Ve skutečnosti existuje poměrně velké množství typů dotykových obrazovek. Liší se od sebe principy, na nichž je založena jejich práce. V dnešní době se na trhu moderní high-tech elektroniky používají především odporové a kapacitní senzory. Existují však i maticové, projekční-kapacitní, využívající povrchové akustické vlny, infračervené a optické. Zvláštností prvních dvou, nejčastějších, je, že samotný senzor je oddělený od displeje, takže pokud se porouchá, snadno jej vymění i začínající elektrikář. Stačí si pořídit dotykový displej pro váš mobilní telefon nebo jakékoli jiné elektronické zařízení.

Odporová dotyková obrazovka se skládá z pružné plastové membrány, kterou vlastně stiskneme prstem, a skleněné tabule. Na vnitřní povrchy dvou panelů je nanesen odporový materiál, v podstatě vodič. Mezi membránou a sklem je rovnoměrně umístěn mikroizolátor. Když na jednu z oblastí senzoru zatlačíme, vodivé vrstvy membrány a skleněného panelu se v tomto místě uzavřou a dojde k elektrickému kontaktu. Obvod elektronického ovladače snímače převádí signál z lisování na konkrétní souřadnice na ploše displeje a přenáší je do řídicího obvodu samotného elektronického zařízení. Určení souřadnic, respektive jeho algoritmus, je velmi složitý a je založen na sekvenčním výpočtu nejprve vertikálních a poté horizontálních souřadnic kontaktu.

Odporové dotykové obrazovky jsou docela spolehlivé, protože fungují normálně, i když je aktivní horní panel špinavý. Navíc jsou díky své jednoduchosti levnější na výrobu. Mají však i nevýhody. Jedním z hlavních je nízká propustnost světla senzoru. To znamená, že od té doby, co je snímač přilepený k displeji, není obraz tak jasný a kontrastní.

Kapacitní dotykový displej. Jeho provoz je založen na skutečnosti, že jakýkoli předmět, který má elektrickou kapacitu, v tomto případě prst uživatele, vede střídavý elektrický proud. Samotný senzor je skleněný panel potažený průhlednou odporovou látkou, která tvoří vodivou vrstvu. Do této vrstvy je pomocí elektrod přiváděn střídavý proud. Jakmile se prst nebo stylus dotkne jedné z oblastí senzoru, v tomto místě uniká proud. Jeho síla závisí na tom, jak blízko k okraji snímače je kontakt proveden. Speciální regulátor měří svodový proud a na základě jeho hodnoty vypočítá souřadnice kontaktu.

Kapacitní senzor se stejně jako odporový senzor nebojí kontaminace a nebojí se kapaliny. Oproti předchozímu má ale vyšší průhlednost, díky čemuž je obraz na displeji jasnější a jasnější. Nevýhodou kapacitního snímače jsou jeho konstrukční vlastnosti. Faktem je, že aktivní část snímače je ve skutečnosti umístěna na samotném povrchu, a proto podléhá opotřebení a poškození.

Nyní si povíme něco o principech fungování senzorů, které jsou dnes méně populární.

Maticové senzory Fungují na odporovém principu, ale od prvních se liší nejvíce zjednodušeným provedením. Vertikální vodivé pruhy jsou aplikovány na membránu, horizontální vodivé pruhy jsou aplikovány na sklo. Nebo naopak. Při působení tlaku na určitou oblast se dva vodivé proužky uzavřou a pro regulátor je celkem snadné vypočítat souřadnice kontaktu.

Nevýhoda této technologie je viditelná pouhým okem – velmi nízká přesnost, a tedy nemožnost zajistit vysokou diskrétnost snímače. Z tohoto důvodu se některé prvky obrázku nemusí shodovat s umístěním proužků vodičů, a proto kliknutí na tuto oblast může buď způsobit nesprávné provedení požadované funkce, nebo nebude fungovat vůbec. Jedinou výhodou tohoto typu senzorů je jejich nízká cena, která, přísně vzato, vychází z jednoduchosti. Kromě toho není použití maticových senzorů náročné.

Projektované kapacitní dotykové obrazovky Jsou typem kapacitní, ale fungují trochu jinak. Na vnitřní straně obrazovky je aplikována mřížka elektrod. Když se prst dotkne mezi odpovídající elektrodou a lidským tělem, vznikne elektrický systém – ekvivalent kondenzátoru. Ovladač snímače dodává mikroproudový impuls a měří kapacitu výsledného kondenzátoru. Vzhledem k tomu, že v okamžiku dotyku je aktivováno několik elektrod současně, stačí, aby ovladač jednoduše vypočítal přesné místo dotyku (s použitím největší kapacity).

Hlavní předností projektovaných kapacitních snímačů je vysoká průhlednost celého displeje (až 90 %), extrémně široký rozsah provozních teplot a odolnost. Při použití tohoto typu snímače může nosné sklo dosáhnout tloušťky 18 mm, což umožňuje vyrábět displeje odolné proti nárazu. Senzor je navíc odolný vůči nevodivému znečištění.

Snímače povrchových akustických vln – vlny šířící se na povrchu pevného tělesa. Senzor je skleněný panel s piezoelektrickými měniči umístěnými v rozích. Podstata toho, jak takový senzor funguje, je následující. Piezoelektrické senzory generují a přijímají akustické vlny, které se šíří mezi senzory po povrchu displeje. Pokud nedojde k žádnému kontaktu, elektrický signál se přemění na vlny a poté zpět na elektrický signál. Pokud dojde k dotyku, část energie akustické vlny bude pohlcena prstem, a proto se nedostane k senzoru. Ovladač analyzuje přijatý signál a pomocí algoritmu vypočítá místo dotyku.

Výhodou takových senzorů je, že pomocí speciálního algoritmu je možné určit nejen souřadnice dotyku, ale také přítlačnou sílu - doplňkovou informační složku. Kromě toho má konečné zobrazovací zařízení velmi vysokou průhlednost, protože v dráze světla nejsou žádné průsvitné vodivé elektrody. Senzory však mají i řadu nevýhod. Za prvé se jedná o velmi složitou konstrukci a za druhé vibrace značně narušují přesnost určení souřadnic.

Infračervené dotykové obrazovky. Princip jejich činnosti je založen na využití souřadnicové sítě infračervených paprsků (světelné zářiče a přijímače). Asi stejně jako v bankovních trezorech z celovečerních filmů o špionech a lupičích. Když se v určitém bodě dotknete senzoru, některé paprsky se přeruší a ovladač použije data z optických přijímačů k určení souřadnic kontaktu.

Hlavní nevýhodou těchto senzorů je jejich velmi kritický přístup k čistotě povrchu. Jakákoli kontaminace může vést k jeho úplné nefunkčnosti. I když kvůli jednoduchosti konstrukce se tento typ snímače používá pro vojenské účely a dokonce i v některých mobilních telefonech.

Optické dotykové obrazovky jsou logickým pokračováním předchozích. Infračervené světlo se používá jako informační osvětlení. Pokud na povrchu nejsou žádné cizí předměty, světlo se odráží a vstupuje do fotodetektoru. Pokud dojde ke kontaktu, část paprsků se pohltí a ovladač určí souřadnice kontaktu.

Nevýhodou technologie je složitost konstrukce z důvodu nutnosti použití další fotocitlivé vrstvy displeje. Mezi výhody patří možnost poměrně přesně určit materiál, se kterým byl dotyk vyroben.

Tenzometrické a dotykové obrazovky DST fungují na principu deformace povrchové vrstvy. Jejich přesnost je poměrně nízká, ale velmi dobře odolávají mechanickému namáhání, proto se používají v bankomatech, automatech na jízdenky a dalších veřejných elektronických zařízeních.

Indukční stínítka jsou založena na principu generování elektromagnetického pole pod horní částí snímače. Při dotyku speciálním perem se charakteristika pole změní a ovladač zase vypočítá přesné souřadnice kontaktu. Používají se v uměleckých tabletech nejvyšší třídy, protože poskytují větší přesnost při určování souřadnic.

Dotyková obrazovka je zařízení pro vstup a výstup informací prostřednictvím displeje citlivého na dotyk a gesta. Jak víte, obrazovky moderních zařízení nejen zobrazují obrázky, ale také umožňují interakci se zařízením. Zpočátku se pro takovou interakci používala známá tlačítka, pak se objevil neméně slavný manipulátor „myš“, který výrazně zjednodušil manipulaci s informacemi na displeji počítače. „Myš“ však vyžaduje ke své práci vodorovnou plochu a není příliš vhodná pro mobilní zařízení. Zde přichází na pomoc doplněk k běžné obrazovce - dotyková obrazovka, která je také známá jako dotykový panel, dotykový panel, dotyková fólie. To znamená, že dotykový prvek ve skutečnosti není obrazovka - je to dodatečné zařízení nainstalované na horní straně displeje zvenčí, které jej chrání a slouží k zadávání souřadnic dotyku obrazovky prstem nebo jiným předmětem.

Používání

Dnes jsou dotykové obrazovky široce používány v mobilních elektronických zařízeních. Zpočátku se dotyková obrazovka používala při konstrukci kapesních osobních počítačů (PDA, PDA), nyní drží prvenství komunikátory, mobilní telefony, přehrávače a dokonce i fotoaparáty a videokamery. Technologie ovládání prsty pomocí virtuálních tlačítek na obrazovce se však ukázala být natolik pohodlná, že jsou jí vybaveny téměř všechny platební terminály, mnoho moderních bankomatů, elektronické informační kiosky a další zařízení používaná na veřejných místech.

Notebook s dotykovou obrazovkou

Je třeba také poznamenat, že notebooky, jejichž některé modely jsou vybaveny otočným dotykovým displejem, který poskytuje mobilnímu počítači nejen širší funkčnost, ale také větší flexibilitu při ovládání na ulici a na váze.

Bohužel neexistuje mnoho podobných modelů notebooků, lidově nazývaných „transformátory“, ale existují.

Obecně lze technologii dotykové obrazovky označit za nejpohodlnější, když potřebujete okamžitý přístup k ovládání zařízení bez předchozí přípravy a s úžasnou interaktivitou: ovládací prvky se mohou navzájem měnit v závislosti na aktivované funkci. Každý, kdo někdy pracoval s dotykovým zařízením, rozumí výše uvedenému naprosto dobře.

Typy dotykových obrazovek

Dnes je známo několik typů dotykových panelů. Každý z nich má samozřejmě své výhody a nevýhody. Zdůrazněme čtyři hlavní struktury:

• Odporový
• Kapacitní
• Projektovaná kapacitní

Kromě uvedených obrazovek se používají maticové a infračervené obrazovky, ale vzhledem k jejich nízké přesnosti je rozsah jejich použití extrémně omezený.

Odporový

Odporové dotykové panely patří mezi nejjednodušší zařízení. Ve svém jádru se takový panel skládá z vodivého substrátu a plastové membrány, které mají určitý odpor. Když membránu zmáčknete, uzavře se s podložkou a řídící elektronika určí výsledný odpor mezi okraji podložky a membránou a vypočítá souřadnice bodu tlaku.

Výhodou odporové obrazovky je její nízká cena a jednoduchost konstrukce. Mají vynikající odolnost vůči skvrnám. Hlavní výhodou odporové technologie je citlivost na jakýkoli dotek: můžete pracovat rukou (včetně rukavic), stylusem (perem) a jakýmkoli jiným tvrdým, tupým předmětem (například horní konec kuličkového pera nebo roh plastová karta). Existují však i docela vážné nevýhody: odporové obrazovky jsou citlivé na mechanické poškození, taková obrazovka se snadno poškrábe, proto se často dodatečně dokupuje speciální ochranná fólie na ochranu obrazovky. Odporové panely navíc nefungují příliš dobře při nízkých teplotách a navíc mají nízkou průhlednost – nepropustí více než 85 % světelného toku displeje.

Pomocí dotykového pera

Aplikace

• Komunikátory
• Mobilní telefony
• POS terminály
• Tablet PC
• Průmysl (ovládací zařízení)
• Lékařské vybavení

Komunikátor

Kapacitní

Technologie kapacitní dotykové obrazovky je založena na principu, že velký kapacitní objekt (v tomto případě člověk) je schopen vést elektrický proud. Podstatou kapacitní technologie je nanesení elektricky vodivé vrstvy na sklo, přičemž do každého ze čtyř rohů obrazovky je přiváděn slabý střídavý proud. Pokud se dotknete obrazovky uzemněným předmětem s velkou kapacitou (prst), dojde k úniku proudu. Čím blíže je bod kontaktu (a tedy i únik) k elektrodám v rozích obrazovky, tím větší je síla svodového proudu, kterou zaznamenává řídící elektronika, která vypočítá souřadnice bodu kontaktu.

Kapacitní obrazovky jsou velmi spolehlivé a odolné, jejich životnost je stovky milionů kliknutí, dokonale odolávají znečištění, ale pouze těm, které nevedou elektrický proud. Oproti odporovým jsou průhlednější. Nevýhodou však stále zůstává možnost poškození elektricky vodivého povlaku a necitlivost na dotyk s nevodivými předměty i rukama v rukavicích.

Informační kiosek

Aplikace

• V zabezpečených prostorách
• Informační kiosky
• Některé bankomaty

Projektovaná kapacitní

Projektivní kapacitní stínítka jsou založena na měření kapacity kondenzátoru vytvořeného mezi lidským tělem a průhlednou elektrodou na povrchu skla, což je v tomto případě dielektrikum. Vzhledem k tomu, že elektrody jsou aplikovány na vnitřní povrch obrazovky, je taková obrazovka extrémně odolná proti mechanickému poškození a s ohledem na možnost použití silného skla lze promítací kapacitní obrazovky používat na veřejných místech a na ulice bez zvláštních omezení. Tento typ obrazovky navíc rozpozná stisk prstem v rukavici.

Platební terminál

Tyto obrazovky jsou poměrně citlivé a rozlišují mezi stisky prstem a vodivým perem a některé modely dokážou rozpoznat více stisků (multi-touch). Vlastnosti projekční kapacitní obrazovky jsou vysoká průhlednost, odolnost a odolnost vůči většině nečistot. Nevýhodou takové obrazovky je její nepříliš vysoká přesnost a také složitost elektroniky, která zpracovává souřadnice lisu.

Aplikace

• Elektronické kiosky v ulicích
• Platební terminály
• bankomaty
• Touchpady pro notebooky
• iPhone

S určením povrchových akustických vln

Podstatou činnosti dotykového panelu s určením povrchových akustických vln je přítomnost ultrazvukových vibrací v tloušťce obrazovky. Když se dotknete vibračního skla, vlny se pohltí a senzory na obrazovce zaznamenají bod kontaktu. Mezi výhody technologie patří vysoká spolehlivost a rozpoznávání dotyku (na rozdíl od kapacitních obrazovek). Nevýhodou je špatná ochrana před faktory prostředí, takže zástěny s povrchovými akustickými vlnami nelze používat venku a navíc se takové zástěny obávají jakéhokoli znečištění, které blokuje jejich provoz. Málo používané.

Jiné, vzácné typy dotykových obrazovek

• Optické obrazovky. Sklo je osvětleno infračerveným světlem v důsledku dotyku takového skla, rozptyl světla, který je detekován senzorem.
• Indukční obrazovky. Uvnitř obrazovky je cívka a mřížka citlivých drátů, které reagují na dotyk aktivního pera napájeného elektromagnetickou rezonancí. Je logické, že takové obrazovky reagují na dotyky pouze speciálním perem. Používá se v drahých grafických tabletech.
• Tenzometry – reagují na deformaci obrazovky. Takové obrazovky mají nízkou přesnost, ale jsou velmi odolné.
• Mřížka infračervených paprsků je jednou z úplně prvních technologií, která umožňuje rozpoznat dotyky na obrazovce. Mřížka se skládá z mnoha světelných zářičů a přijímačů umístěných po stranách obrazovky. Reaguje na blokování odpovídajících paprsků předměty, na základě kterých určuje souřadnice lisu.

• Posunout dva prsty k sobě – oddálit obrázek (text)
• Roztáhněte dva prsty do stran – zvětšete (přiblížení)
• Pohyb více prstů současně - rolování textu, stránek v prohlížeči
• Otočení dvěma prsty na obrazovce – otočení obrázku (obrazovky)

O výhodách a nevýhodách dotykových obrazovek

Dotykové obrazovky jsou v kapesních zařízeních již dlouhou dobu. Důvodů je několik:

• Schopnost provést minimální počet ovládacích prvků
• Jednoduchost grafického rozhraní
• Snadné ovládání
• Snadný přístup k funkcím zařízení
• Rozšíření multimediálních možností

Nevýhod je však více než dost:

• Nedostatek haptické zpětné vazby
• Častá potřeba používat pero (stylus)
• Možnost poškození obrazovky
• Vzhled otisků prstů a jiných nečistot na obrazovce
• Vyšší spotřeba energie

V důsledku toho není vždy možné se klávesnice úplně zbavit, protože je mnohem pohodlnější psát text pomocí známých kláves. Dotykový displej je ale interaktivnější, díky rychlejšímu přístupu k položkám menu a nastavení moderních gadgetů.

Doufáme, že vám tento materiál pomůže při výběru zařízení s dotykovou obrazovkou.

Diskutujte na fóru

Všichni jistě používáte počítače a mobilní zařízení a jen málokdo je obecně schopen říci, jak fungují jejich procesory, operační systémy a další komponenty.

V době mobilních gadgetů má každý dotykovou obrazovku (nazývanou také chytrá obrazovka) a téměř nikdo neví, co tato dotyková obrazovka je, jak funguje a jaké existují typy.

Co je to

Dotykový displej (obrazovka) je zařízení pro vizualizaci digitálních informací se schopností ovlivňovat řízení dotykem povrchu displeje.

Na základě různých technologií reagují různé displeje pouze na určité faktory.

Někteří četli změnu kapacita nebo odpor v oblasti kontaktu, ostatní na změny teploty, některé senzory reagovat pouze na speciální pero aby nedošlo k náhodnému kliknutí.

Podíváme se na princip fungování všech běžných typů displejů, jejich oblasti použití, silné a slabé stránky.

Mezi všemi existujícími principy ovládání zařízení prostřednictvím matice citlivé na jakékoli faktory, Věnujme pozornost následujícím technologiím:

• odporový (4-5 drát);
• matice;
• kapacitní a jeho varianty;
• povrchová akustika;
• optické a další méně obvyklé a praktické.

Obecně je schéma práce následující: uživatel se dotkne oblasti obrazovky, senzory přenesou data do ovladače o změnách libovolné proměnné (odpor, kapacita), který vypočítá přesné souřadnice bodu kontaktu a odešle je.

Ten na základě programu reaguje na stisk odpovídajícím způsobem.

Odporový

Nejjednodušší dotyková obrazovka je odporová. Reaguje na změny odporu v oblasti kontaktu mezi cizím předmětem a obrazovkou.

Jedná se o nejprimitivnější a nejrozšířenější technologii. Zařízení se skládá ze dvou hlavních prvků:

• vodivý transparentní substrát (panel) vyrobený z polyesteru nebo jiného polymeru o tloušťce několika desítek molekul;
• světlovodivá membrána z polymerního materiálu (obvykle se používá tenká vrstva plastu).

Obě vrstvy jsou potaženy odporovým materiálem. Mezi nimi jsou mikroizolátory ve formě kuliček.

Během této fáze se elastická membrána deformuje (ohýbá), přichází do kontaktu s vrstvou substrátu a uzavírá ji.

Regulátor reaguje na zkrat pomocí analogově-digitálního převodníku. Vypočítá rozdíl mezi původním a aktuálním odporem (nebo vodivostí) a souřadnicemi bodu nebo oblasti, kde k tomu dochází.

Praxe rychle odhalila nedostatky takových zařízení a inženýři začali hledat řešení, která byla brzy nalezena přidáním 5. drátu.

Čtyřdrát

Horní elektroda je napájena 5V a spodní je uzemněna.

Levá a pravá jsou připojeny přímo, jsou indikátorem změn napětí podél osy Y.

Poté jsou horní a spodní část zkratovány a 5V je přiváděno doleva a doprava pro čtení X-souřadnice.

Pětivodičový

Spolehlivost je dána výměnou odporového povlaku membrány za vodivý.

Panel je vyroben ze skla a zůstává pokrytý odporovým materiálem a elektrody jsou umístěny v jeho rozích.

Nejprve jsou všechny elektrody uzemněny a membrána je napájena, což je neustále monitorováno stejným analogově-digitálním převodníkem.

Během dotyku ovladač (mikroprocesor) detekuje změnu parametru a provádí výpočty bodu/oblasti, kde se změnilo napětí podle čtyřvodičového obvodu.

Důležitou výhodou je možnost aplikace na konvexní a konkávní povrchy.

Na trhu jsou také 8vodičové obrazovky. Jejich přesnost je vyšší než u uvažovaných, ale to nijak neovlivňuje spolehlivost a cena je znatelně odlišná.

Závěr

Uvažované senzory se používají všude kvůli jejich nízké ceně a odolnosti vůči vlivu faktorů prostředí, jako je znečištění a nízké teploty (ale ne pod nulou).

Dobře reagují na dotek téměř jakéhokoli předmětu, ale ne ostrého.

Plocha tužky nebo zápalky obvykle nestačí ke spuštění reakce ovladače.

Tyto displeje se instalují a používají v sektoru služeb (kanceláře, banky, obchody), lékařství a školství.

Všude tam, kde jsou zařízení izolována od vnějšího prostředí a pravděpodobnost poškození je minimální.

Nízkou spolehlivost (obrazovka se snadno poškodí) částečně kompenzuje ochranná fólie.

Slabé stránky technologie jsou špatné fungování v chladném počasí, nízká propustnost světla (0,75 a 0,85), zdroje (ne více než 35 milionů kliknutí na terminál, který se neustále používá, docela dost).

Matice

Zjednodušená odporová technologie, která vznikla ještě před ní.

Membrána je pokryta v řadách vertikální vodiče a substrát je horizontální.

Po stisknutí se vypočítá plocha, kde jsou vodiče připojeny a výsledná data se přenesou do procesoru.

Ten již generuje řídící signál a zařízení určitým způsobem reaguje, např. provede akci přiřazenou tlačítku).

Zvláštnosti:

• velmi nízká přesnost (počet vodičů je velmi omezený);
• nejnižší cena ze všech;
• implementace vícedotykové funkce díky dotazování obrazovky řádek po řádku.

Používají se pouze v zastaralé elektronice a téměř se přestaly používat kvůli přítomnosti progresivních řešení.

Kapacitní

Princip je založen na schopnosti velkokapacitních objektů stát se vodiči střídavého elektrického proudu.

Obrazovka je vyrobena ve formě skleněného panelu s tenkou vrstvou nastříkané odporové látky.

Elektrody v rozích displeje přivádějí na vodivou vrstvu malé napětí střídavého proudu.

V okamžiku kontaktu uniká proud, pokud má předmět větší elektrickou kapacitu než obrazovka.

Proud je zaznamenáván v rozích obrazovky a informace ze senzorů jsou odesílány do ovladače ke zpracování. Na jejich základě se vypočítá kontaktní plocha.

První prototypy používaly stejnosměrné napětí. Řešení zjednodušilo konstrukci, ale často havarovalo, když uživatel nebyl v kontaktu se zemí.

Tato zařízení jsou velmi spolehlivá, jejich životnost ~60krát přesahuje odporová zařízení (asi 200 milionů kliknutí), jsou odolná proti vlhkosti a odolají znečištění, které nevede elektrický proud.

Průhlednost je na úrovni 0,9, což je o něco více než u odporových a fungují při teplotách do -15 0 C.

nedostatky:

• nereaguje na rukavici a většinu cizích předmětů;
• vodivý povlak je v horní vrstvě a je velmi citlivý na mechanické poškození.

Používají se ve stejných bankomatech a terminálech pod uzavřeným vzduchem.

Projektovaná kapacitní

Na vnitřní povrch je aplikována elektrodová mřížka, která tvoří s lidským tělem kapacitu (kondenzátor). Elektronika (mikrokontrolér a senzory) pracují na výpočtu souřadnic na a odesílání výpočtů do centrálního procesoru.

Mají všechny vlastnosti kapacitních.

Navíc mohou být vybaveny silnou fólií až 1,8 cm, která zvyšuje ochranu před mechanickými vlivy.

Vodivé nečistoty, kde je obtížné nebo nemožné je odstranit, lze snadno odstranit pomocí softwarové metody.

Nejčastěji jsou instalovány v osobních elektronických zařízeních, bankomatech a různých zařízeních instalovaných virtuálně pod širým nebem (pod krytem). Apple také preferuje promítané kapacitní displeje.

Povrchová akustická vlna

Vyrábí se ve formě skleněného panelu vybaveného piezoelektrickými měniči PET umístěnými v protilehlých rozích a přijímači.

Je jich také dvojice a jsou umístěny na protilehlých rozích.

Generátor vysílá vysokofrekvenční elektrický signál do sondy, která převádí sérii impulzů na povrchově aktivní látky a reflektory jej distribuují.

Odražené vlny zachytí senzory a pošlou je do sondy, která je přemění zpět na elektřinu.

Signál je odeslán do regulátoru, který jej analyzuje.

Při dotyku se mění parametry vlny, zejména se část její energie pohltí v určitém místě. Na základě těchto informací se vypočítá oblast kontaktu a její síla.

Velmi vysoká průhlednost (nad 95 %) je způsobena absencí vodivých/odporových povrchů.

Někdy, aby se eliminovalo oslnění, světelné reflektory spolu s přijímači namontované přímo na obrazovce.

Složitost konstrukce v žádném případě neovlivňuje provoz zařízení s takovou obrazovkou a počet dotyků v jednom bodě je 50 milionůkrát, což mírně překračuje životnost odporové technologie (celkem 65 milionůkrát).

Vyrábějí se s tenkým filmem asi 3 mm a silným filmem 6 mm. Díky této ochraně displej odolá lehkému úderu pěstí.

slabé stránky:

• špatný výkon v podmínkách vibrací a otřesů (v dopravě, při chůzi);
• nedostatečná odolnost vůči nečistotám - jakýkoli cizí předmět ovlivňuje fungování displeje;
• rušení za přítomnosti akustického hluku určité konfigurace;
• přesnost je o něco nižší než u kapacitních, proto jsou pro kreslení nevhodné.

V dnešní době už nikoho nepřekvapíte dotykovým displejem. Navíc je již zvláštní vidět zařízení bez senzoru, zejména pokud jde o mobilní gadgety. To je způsobeno touhou zvětšit pracovní plochu. Jak často ale přemýšlíme o tom, jaký typ displeje se v konkrétním zařízení používá? Stalo se někdy, že jsme se po koupi nového tabletu nebo smartphonu snažili ovládat pomocí obvyklého digitálního pera, ale smůla, zařízení prostě nereaguje na jeho dotyk. Obrazovka je zřejmě vyrobena jinou technologií, kapacitní, která postupně začíná vytlačovat svého předchůdce, displej odporového typu.

Naleznete zde velké množství dotykových obrazovek, které se liší nejen designovými prvky, ale také principy fungování. Dnes existují tyto typy dotykových obrazovek: odporové, kapacitní, projekční-kapacitní, matricové, dotykové obrazovky s povrchovou akustickou vlnou, infračervené, tenzometrické, indukční.

V současné době se v elektronické technologii používají dva hlavní typy dotykových obrazovek: odporové a kapacitní. Budeme o nich mluvit podrobněji a také se pokusíme zdůraznit silné a slabé stránky každého z nich.

Nejprve se podívejme na princip fungování odporové dotykové obrazovky. Skládá se ze skleněného panelu a pružné plastové membrány potažené odporovým povlakem. Prostor mezi sklem a membránou je vyplněn mikroizolátory, které zase spolehlivě izolují vodivé povrchy, rovnoměrně rozmístěné po aktivní ploše obrazovky. Když stisknete displej, panel a membrána se uzavřou a ovladač pomocí analogově-digitálního převodníku zaregistruje změnu odporu a převede ji na dotykové souřadnice. Z tohoto důvodu lze takovou obrazovku přitlačit jakýmkoli tvrdým předmětem, může to být nehet, speciální stylus nebo dokonce obyčejná tužka. V důsledku této struktury se odporové obrazovky postupně opotřebovávají, a proto je potřeba periodická kalibrace obrazovky, aby při stisknutí displeje byly správně zpracovány souřadnice bodu dotyku.

Existují čtyř-, osmi-, pěti-, šesti- nebo sedmielektrodové obrazovky. Nejjednodušší na výrobu, a tedy i nejlevnější, jsou čtyřelektrodové. V jednom okamžiku vydrží pouze 3 miliony kliknutí. Pětivodičové již budou mnohem spolehlivější - v nich až 35 milionů kliknutí, čtyři elektrody jsou umístěny na panelu a pátá je umístěna na membráně, která je potažena vodivou kompozicí. Stojí za zmínku, že pětivodičové a následné verze šesti a sedmivodičových obrazovek nadále fungují, i když je část membrány poškozena.

Výhody

Mezi výhody odporové obrazovky patří nízké náklady na její výrobu a v důsledku toho nízká cena zařízení, ve kterém je použita. Kromě toho stojí za zmínku, že odezva senzoru zde nezávisí na stavu povrchu obrazovky, i když je dotyková obrazovka špinavá, zůstává stejně citlivá. Měli byste také vyzdvihnout přesnost zásahu do požadovaného bodu, protože je použita hustá mřížka odporových prvků.

Nedostatky

Jako nevýhodu odporových obrazovek zdůrazňujeme nízkou propustnost světla, ne více než 70% nebo 85%, takže je vyžadován zvýšený jas podsvícení. Je to také nízká citlivost, tzn. Pouhý dotyk prstem nestačí, je nutný tlak, takže se neobejdete bez digitálního pera nebo dlouhých nehtů. Tento typ ve většině případů nepodporuje multi-touch, tedy obrazovka rozumí pouze jednomu dotyku. Při interakci s obrazovkou musíte vynaložit určité úsilí na přenos jakéhokoli příkazu, a pokud to přeženete, můžete ji nejen poškrábat, ale také poškodit displej. Jak je uvedeno výše, pro správnou funkci je nutné pravidelně kalibrovat obrazovku.

Kapacitní dotykový displej

Kapacitní obrazovka je skleněný panel, který je potažen průhledným odporovým materiálem, typicky slitinou oxidu india a oxidu cínu. V rozích panelu jsou instalovány elektrody, které přivádějí do vodivé vrstvy nízkonapěťové střídavé napětí, sledují tok nábojů v obrazovce a přenášejí data do ovladače, čímž určují souřadnice bodu dotyku. Před dotykem má obrazovka určitý elektrický náboj; při dotyku prstem se na vodivé vrstvě objeví bod, jehož potenciál je menší než potenciály elektrody, jelikož lidské tělo má schopnost vést elektrický proud a má určitou kapacitu. Na obrazovce nejsou žádné pružné membrány, což zajišťuje vysokou spolehlivost a umožňuje snížit jas podsvícení. Tento typ obrazovky je schopen současně určit souřadnice dvou nebo více dotykových bodů, což znamená vícedotykovou podporu.

Projekční kapacitní obrazovky se staly podtypem kapacitních obrazovek. Fungují na podobném principu. Rozdíl je v tom, že základní prvky v nich nejsou umístěny na vnější straně obrazovky, ale na vnitřní straně, čímž je senzor více chráněn. Tento typ displeje se používá především v moderních mobilních zařízeních.

Interakce s kapacitní obrazovkou by měla být prováděna pouze vodivým předmětem, holým prstem nebo speciálním stylusem, který má elektrickou kapacitu. Počet kliknutí před selháním senzorových prvků dosahuje více než 200 milionů krát.

Výhody

Jednou z výhod kapacitních obrazovek je, že i na jasném slunci zůstává viditelnost docela dobrá, což se o odporové obrazovce říci nedá, protože odráží hodně okolního světla. Další výhodou byla schopnost rychle a přesně rozpoznat dotyk bez použití dalšího příslušenství. Nepochybnou výhodou clon tohoto typu je delší životnost snímače oproti předchozímu typu. Objevilo se také rozhraní „multi-finger“ nebo multi-touch, i když ne všechna zařízení s obrazovkou tohoto typu jsou plně implementována.

Nedostatky

Mezi negativní aspekty používání kapacitní dotykové obrazovky patří vyšší cena z důvodu náročnosti výroby. Interakce s displejem je možná pouze dotykem materiálu, který je vodičem. Z tohoto důvodu se pro práci s ním kupují speciální kapacitní stylusy nebo rukavice, což je zvláště důležité v chladném počasí, což je další nákladová položka.

Abychom to shrnuli, připomeňme, že odporové obrazovky jsou citlivé na tlak, zatímco kapacitní obrazovky jsou citlivé na dotyk. Přesnost kapacitních displejů je srovnatelná s rezistivními displeji, ale kapacitní typ je díky absenci pružné membrány spolehlivější a méně vrstev je činí průhlednějšími.

Existuje názor, že odporové displeje již přežily svou užitečnost a budoucnost patří kapacitním displejům. Přechod z mechanicko-elektrického vstupu na elektrický už totiž znamená hodně, protože se zvýšila přesnost určování souřadnic a objevil se vícedotykový.

Na trhu s elektronikou je však dnes stále velké množství zařízení s odporovými obrazovkami, které však pomalu začínají být nahrazovány gadgety s kapacitními snímači. Při sledování tohoto trendu lze předpokládat, že první z nich brzy úplně zmizí.

Neustále se diskutuje o tom, který telefon má lepší displej. Zejména mezi majiteli zařízení Apple a těmi, kteří preferují zařízení na platformě Android.

Tato jednoduchá infografika krásně rozebírá všechny výhody každého typu dotykové obrazovky. Doufám, že vám při nákupu dalšího smartphonu pomůže správně si vybrat a nepřeplatíte pořádnou částku.

Existují tedy tři typy dotykových obrazovek: odporové, kapacitní a infračervené.

Odporový

Telefony s odporovými obrazovkami: Samsung Messager Touch, Samsung Instinct, HTC Touch Diamond, LG Dare

Jak fungují? Malé tečky oddělují několik vrstev materiálu, který přenáší proud. Když horní pružná vrstva tlačí na spodní vrstvu, elektrický proud se změní a vypočítá se místo dopadu, tedy dotek.

Kolik stojí výroba? Náklady na výrobu odporových dotykových obrazovek nejsou příliš vysoké - $ .

Materiál obrazovky. Na skle je položena vrstva pružného materiálu (obvykle polyesterová fólie).

Nástroje vlivu. Prsty, prsty v rukavicích nebo stylus.

Viditelnost na ulici.Špatná viditelnost za slunečného počasí.

Možnost více gest.Žádný.

Trvanlivost. Na svou cenu obrazovka vydrží poměrně dlouho. Snadno se poškrábe a je náchylný na další drobná poškození. Docela rychle se opotřebovává a vyžaduje výměnu.

Kapacitní

Telefony s kapacitní dotykovou obrazovkou: Huawei Ascend, Sanyo Zio, iPhone, HTC Hero, DROID Eris, Palm Pre, Blackberry Storm.

Jak fungují? Proud je vysílán z rohů obrazovky. Když se prst dotkne obrazovky, změní směr proudu a tím se vypočítá místo dotyku.

Kolik stojí výroba? Docela drahé - $$ .

Materiál obrazovky. Sklo.

Nástroje vlivu. Pouze prsty bez rukavic.

Viditelnost na ulici. Viditelnost za slunečného dne je dobrá.

Možnost více gest. Jíst.

Trvanlivost.

Infračervený

Telefony s infračerveným dotykovým displejem: Samsung U600 (teplo), Neonode N2 (optický).

Jak fungují? Aby obrazovka citlivá na teplo reagovala, musíte se jí dotknout teplým předmětem. Optická obrazovka využívá mřížku neviditelných senzorů přímo nad obrazovkou. Bod dotyku se vypočítá na základě bodu, kde byla narušena osa x-y.

Kolik stojí výroba? Velmi drahé - $$$ .

Materiál obrazovky. Sklo.

Nástroje vlivu. Optické - prsty, rukavice a stylus. Citlivé na teplo - teplé prsty bez rukavic.

Viditelnost na ulici. Viditelnost za slunečného počasí je dobrá, ale silné sluneční světlo ovlivňuje produktivitu a přesnost.

Možnost více gest. Ano.

Trvanlivost. Vydrží docela dlouho. Sklo se rozbije pouze při vážném poškození.