Capacitief touchscreen-apparaat. Soorten touchscreens

Sollicitatie

Aanraakschermen worden gebruikt in betaalterminals, informatiekiosken,, zakcomputers, mobiele telefoons, spelconsoles en bedieningspanelen in de industrie.

Voor- en nadelen van draagbare apparaten

Voordelen

• Eenvoud van de interface.
• Het toestel kan kleine afmetingen en een groot scherm combineren.
• Snelkiezen in een ontspannen omgeving.
• De multimediamogelijkheden van het toestel worden flink uitgebreid.

Gebreken

Voor- en nadelen van stationaire apparaten

Voordelen

In informatie- en verkoopautomaten, bedieningspanelen en andere apparaten die geen actieve invoer hebben, zijn aanraakschermen een zeer handige manier gebleken voor mensen om met machines te communiceren. Voordelen:

• Verhoogde betrouwbaarheid.
• Bestand tegen harde invloeden van buitenaf (waaronder vandalisme), stof- en vochtbestendigheid.

Gebreken

Deze nadelen verhinderen het gebruik alleen touchscreen in apparaten waarmee iemand urenlang werkt. In een goed ontworpen apparaat is het aanraakscherm echter niet het enige invoerapparaat. Op de werkplek van een kassamedewerker kan het aanraakscherm bijvoorbeeld worden gebruikt om snel een item te selecteren, en kan het toetsenbord worden gebruikt om cijfers in te voeren.

Hoe touchscreens werken

Er zijn veel verschillende soorten aanraakschermen die volgens verschillende fysieke principes werken.

Resistieve touchscreens

Vierdraads scherm

Werkingsprincipe van 4-draads resistief touchscreen

Een resistief touchscreen bestaat uit een glazen paneel en een flexibel kunststof membraan. Op zowel het paneel als het membraan wordt een resistieve coating aangebracht. De ruimte tussen het glas en het membraan is gevuld met micro-isolatoren, die gelijkmatig over het actieve gebied van het scherm zijn verdeeld en geleidende oppervlakken betrouwbaar isoleren. Wanneer op het scherm wordt gedrukt, worden het paneel en het membraan gesloten en registreert de controller, met behulp van een analoog-naar-digitaal-omzetter, de verandering in weerstand en zet deze om in aanraakcoördinaten (X en Y). In algemene termen is het leesalgoritme als volgt:

1. Op de bovenste elektrode wordt een spanning van +5V toegepast en de onderste is geaard. Links en rechts zijn kortgesloten en de spanning daarop wordt gecontroleerd. Deze spanning komt overeen met de Y-coördinaat van het scherm.
2. Op dezelfde manier worden +5V en aarde aan de linker- en rechterelektroden geleverd, en wordt de X-coördinaat van boven en onder afgelezen.

Er zijn ook achtdraads touchscreens. Ze verbeteren de trackingnauwkeurigheid, maar verbeteren de betrouwbaarheid niet.

Vijfdraads scherm

Het vijfdraadsscherm is betrouwbaarder omdat de resistieve coating op het membraan is vervangen door een geleidende laag (het vijfdraadsscherm blijft werken, zelfs met een doorgesneden membraan). Het achterglas heeft een resistieve coating met vier elektroden op de hoeken.

Aanvankelijk zijn alle vier de elektroden geaard en wordt het membraan "omhoog getrokken" door een weerstand van +5V. Het spanningsniveau over het membraan wordt voortdurend bewaakt door een analoog-digitaalomzetter. Als niets het aanraakscherm raakt, is de spanning 5V.

Zodra op het scherm wordt gedrukt, detecteert de microprocessor de verandering in de membraanspanning en begint de coördinaten van de aanraking als volgt te berekenen:

1. Op de twee rechter elektroden wordt een spanning van +5V toegepast, de linker zijn geaard. De spanning op het scherm komt overeen met de X-coördinaat.
2. De Y-coördinaat wordt gelezen door beide bovenste elektroden op +5V aan te sluiten en de onderste elektroden te aarden.

Eigenaardigheden

Resistieve touchscreens zijn goedkoop en bestand tegen vervuiling. Resistieve schermen reageren op aanraking met elk glad, hard voorwerp: een hand (kaal of gehandschoend), een stylus, een creditcard, een houweel. Ze worden overal gebruikt waar vandalisme en lage temperaturen mogelijk zijn: voor de automatisering van industriële processen, in de geneeskunde, in de dienstensector (POS-terminals), in persoonlijke elektronica (PDA). De beste voorbeelden bieden een nauwkeurigheid van 4096x4096 pixels.

De nadelen van resistieve schermen zijn een lage lichttransmissie (niet meer dan 85% voor 5-draads modellen en zelfs lager voor 4-draads modellen), lage duurzaamheid (niet meer dan 35 miljoen klikken per punt) en onvoldoende weerstand tegen vandalisme (de folie is gemakkelijk te snijden).

Matrix-aanraakschermen

Ontwerp en werkingsprincipe

Het ontwerp is vergelijkbaar met resistief, maar tot het uiterste vereenvoudigd. Op het glas worden horizontale geleiders aangebracht en op het membraan verticale geleiders.

Wanneer je het scherm aanraakt, raken de geleiders elkaar. De controller bepaalt welke geleiders kortgesloten zijn en verzendt de bijbehorende coördinaten naar de microprocessor.

Eigenaardigheden

Ze hebben een zeer lage nauwkeurigheid. Interface-elementen moeten speciaal worden gepositioneerd, rekening houdend met de cellen van het matrixscherm. Het enige voordeel is eenvoud, goedkoopheid en pretentieloosheid. Normaal gesproken worden matrixschermen rij voor rij doorzocht (vergelijkbaar met een knoppenmatrix); Hiermee kunt u multi-touch instellen. Ze worden geleidelijk vervangen door resistieve exemplaren.

Capacitieve touchscreens

Ontwerp en werkingsprincipe

Een capacitief (of oppervlaktecapacitief) scherm profiteert van het feit dat een object met een hoge capaciteit wisselstroom geleidt.

Een capacitief aanraakscherm is een glazen paneel bedekt met een transparant resistief materiaal (meestal een legering van indiumoxide en tinoxide). Elektroden op de hoeken van het scherm passen een kleine wisselspanning (hetzelfde voor alle hoeken) toe op de geleidende laag. Wanneer u het scherm aanraakt met uw vinger of een ander geleidend voorwerp, lekt er stroom. Bovendien geldt: hoe dichter de vinger bij de elektrode is, hoe lager de schermweerstand, wat betekent hoe groter de stroom. De stroom in alle vier de hoeken wordt door sensoren geregistreerd en naar de controller verzonden, die de coördinaten van het aanraakpunt berekent.

In eerdere modellen capacitieve schermen werd gelijkstroom gebruikt - dit vereenvoudigde het ontwerp, maar als de gebruiker slecht contact had met de grond, leidde dit tot storingen.

Capacitieve aanraakschermen zijn betrouwbaar, ongeveer 200 miljoen klikken (ongeveer 6 en een half jaar klikken met een interval van één seconde), lekken geen vloeistoffen en verdragen niet-geleidende verontreinigingen zeer goed. Transparantie op 90%. De geleidende coating die zich direct op het buitenoppervlak bevindt, is echter nog steeds kwetsbaar. Daarom worden capacitieve schermen veel gebruikt in machines die alleen in een tegen weersinvloeden beschermde ruimte zijn geïnstalleerd. Ze reageren niet op een gehandschoende hand.

Het is vermeldenswaard dat vanwege verschillen in terminologie oppervlakte- en geprojecteerde capacitieve schermen vaak met elkaar worden verward. Volgens de classificatie die in dit artikel wordt gebruikt, is dat het scherm van bijvoorbeeld een iPhone geprojecteerd capacitief, maar niet capacitief.

Geprojecteerde capacitieve aanraakschermen

Ontwerp en werkingsprincipe

Aan de binnenkant van het scherm is een rooster van elektroden aangebracht. De elektrode vormt samen met het menselijk lichaam een ​​condensator; de elektronica meet de capaciteit van deze condensator (levert een stroompuls en meet de spanning).

Eigenaardigheden

De transparantie van dergelijke schermen is maximaal 90%, het temperatuurbereik is extreem breed. Zeer duurzaam (het knelpunt is de complexe elektronica die klikken verwerkt). PESE kan glas tot 18 mm dik gebruiken, wat leidt tot extreme vandalismebestendigheid. Ze reageren niet op niet-geleidende verontreinigingen; geleidende verontreinigingen kunnen gemakkelijk worden onderdrukt met behulp van softwaremethoden. Daarom worden geprojecteerde capacitieve aanraakschermen veel gebruikt in persoonlijke elektronica en in verkoopautomaten, ook in automaten die op straat staan.

Het is vermeldenswaard dat vanwege verschillen in terminologie oppervlakte- en geprojecteerde capacitieve schermen vaak met elkaar worden verward. Volgens de classificatie die in dit artikel wordt gebruikt, wordt het iPhone-scherm (de grondlegger van de “technologieboom”, rond 2007) capacitief geprojecteerd.

Aanraakschermen op basis van akoestische oppervlaktegolven

Ontwerp en werkingsprincipe

Het scherm is een glazen paneel met piëzo-elektrische transducers (PET's) in de hoeken. Aan de randen van het paneel bevinden zich reflecterende en ontvangende sensoren. Het werkingsprincipe van een dergelijk scherm is als volgt. Een speciale controller genereert een hoogfrequent elektrisch signaal en stuurt dit naar de sonde. De sonde zet dit signaal om in een oppervlakteactieve stof en de reflecterende sensoren reflecteren het dienovereenkomstig. Deze gereflecteerde golven worden door de bijbehorende sensoren ontvangen en naar de sonde gestuurd. De sondes vangen op hun beurt de gereflecteerde golven op en zetten deze om in een elektrisch signaal, dat vervolgens door de controller wordt geanalyseerd. Wanneer u het scherm met uw vinger aanraakt, wordt een deel van de energie van de akoestische golven geabsorbeerd. De ontvangers registreren deze verandering en de microcontroller berekent de positie van het aanraakpunt. Reageert bij aanraking met een voorwerp dat de golf kan absorberen (vinger, gehandschoende hand, poreus rubber).

Eigenaardigheden

Voornaamst waardigheid scherm op akoestische oppervlaktegolven (SAW) is het vermogen om niet alleen de coördinaten van een punt te volgen, maar ook de drukkracht (hier eerder het vermogen om de straal of het drukgebied nauwkeurig te bepalen), vanwege de feit dat de mate van absorptie van akoestische golven afhangt van de druk op het contactpunt (het scherm buigt niet onder vingerdruk en wordt niet vervormd, dus de drukkracht brengt geen kwalitatieve veranderingen met zich mee in de verwerking van gegevens op de coördinaten door de controller van de impact, waarbij alleen het gebied wordt geregistreerd dat het pad van de akoestische pulsen overlapt). Dit apparaat heeft een zeer hoge transparantie omdat het licht van het beeldapparaat door glas gaat dat geen resistieve of geleidende coatings bevat. In sommige gevallen wordt helemaal geen glas gebruikt om verblinding tegen te gaan, en worden zenders, ontvangers en reflectoren rechtstreeks op het scherm van het weergaveapparaat bevestigd. Ondanks de complexiteit van het ontwerp zijn deze schermen behoorlijk duurzaam. Volgens bijvoorbeeld het Amerikaanse bedrijf Tyco Electronics en het Taiwanese bedrijf GeneralTouch zijn ze bestand tegen tot wel 50 miljoen aanrakingen op een gegeven moment, wat de levensduur van een 5-draads resistief scherm overtreft. Schermen op basis van oppervlakteactieve stoffen worden vooral gebruikt in speelautomaten, beveiligde informatiesystemen en onderwijsinstellingen. In de regel zijn schermen voor oppervlakteactieve stoffen verdeeld in gewone schermen - 3 mm dik, en vandalismebestendige schermen - 6 mm. Deze laatste zijn bestand tegen een klap uit de vuist van een gemiddelde man of een val van een metalen bal van 0,5 kg vanaf een hoogte van 1,3 meter (volgens Elo Touch Systems). De markt biedt mogelijkheden om zowel via de RS232-interface als via de USB-interface op een computer aan te sluiten. Op dit moment zijn controllers voor touchscreens met oppervlakteactieve stoffen die beide soorten verbindingen ondersteunen - combo (gegevens van Elo Touch Systems) populairder.

Voornaamst nadeel Schermen op basis van oppervlakteactieve stoffen kunnen defect raken bij trillingen of bij blootstelling aan akoestisch geluid, maar ook als het scherm vuil is. Elk vreemd voorwerp dat op het scherm wordt geplaatst (bijvoorbeeld kauwgom) blokkeert de werking ervan volledig. Bovendien vereist deze technologie contact met een object dat noodzakelijkerwijs akoestische golven absorbeert - dat wil zeggen dat een plastic bankkaart in dit geval bijvoorbeeld niet van toepassing is.

De nauwkeurigheid van deze schermen is hoger dan die van matrixschermen, maar lager dan die van traditionele capacitieve schermen. In de regel worden ze niet gebruikt voor het tekenen en invoeren van tekst.

Infrarood touchscreens

Het werkingsprincipe van het infrarood aanraakpaneel is eenvoudig: het raster gevormd door horizontale en verticale infraroodstralen wordt onderbroken wanneer een object de monitor raakt. De controller bepaalt de locatie waar de straal werd onderbroken.

Eigenaardigheden

Infrarood touchscreens zijn gevoelig voor vervuiling en worden daarom gebruikt daar waar beeldkwaliteit belangrijk is, bijvoorbeeld in e-books. Vanwege de eenvoud en onderhoudbaarheid is het plan populair bij het leger. Intercomtoetsenborden worden vaak volgens dit principe gemaakt. Dit type scherm wordt gebruikt in mobiele telefoons van Neonode.

Optische touchscreens

Het glaspaneel is voorzien van infraroodverlichting. Op de glas-luchtgrens wordt totale interne reflectie verkregen; op de glas-vreemd-objectgrens wordt licht verstrooid. Het enige dat overblijft is het verstrooiingspatroon vastleggen; hiervoor zijn er twee technologieën:

Eigenaardigheden

Hiermee kunt u handpersen onderscheiden van persen met welk object dan ook, er is een multi-touch. Grote aanraakvlakken zijn mogelijk, tot en met een krijtbord.

Aanraakschermen voor spanningsmeters

Reageer op schermvervorming. De nauwkeurigheid van rekstrookjesschermen is laag, maar ze zijn zeer goed bestand tegen vandalisme. De toepassing is vergelijkbaar met geprojecteerde capacitieve toepassingen: geldautomaten, kaartautomaten en andere apparaten op straat.

DST-aanraakschermen

Hoofd artikel: Dispersieve signaaltechnologie

Het DST-aanraakscherm (Dispersive Signal Technology) reageert op glasvervorming. Het is mogelijk om met uw hand of een ander voorwerp op het scherm te drukken. Een onderscheidend kenmerk is de hoge reactiesnelheid en het vermogen om te werken in omstandigheden met sterk vervuilde schermen.

Inductie touchscreens

Een inductief touchscreen is een grafisch tablet met een ingebouwd scherm. Dergelijke schermen reageren alleen op een speciale pen.

Ze worden gebruikt wanneer er specifiek moet worden gereageerd op het drukken met een pen (en niet met de hand): geavanceerde kunsttablets, sommige modellen tablet-pc's.

Draaitabel

1 Ondersteund met beperkingen.
2 Als u alleen een glaspaneel nodig heeft, zonder transparante geleidende films: ongeveer 95%. Als je het niet eens nodig hebt (je kunt de standaard schermbekleding gebruiken) - voorwaardelijk 100%
3 Hoog - tot een pixel (volgt nauwkeurig een scherpe pen). Medium - tot meerdere pixels (genoeg voor vingerklikken). Laag - grote schermblokken (tekenen is onmogelijk, er zijn zeer grote interface-elementen vereist).
4 Beperkt door de betrouwbaarheid van de elektronica
5 Beperkt door sensorvervuiling
6 Ogran - apparatuur met beperkte toegang (persoonlijke elektronica, industriële apparatuur). Gebouw - algemene toegang in een beschermd gebied. Straat - algemene toegang tot de straat.
7 Software-emulatie, verwerkt maximaal 2 klikken.

zie ook

• Touchtelefoon

In de film 'Die Hard' onderzoekt het personage van Bruce Willis met grote belangstelling een technische innovatie uit die tijd: een aanraakpaneel voor bezoekers in Nakatomi Plaza.

Koppelingen

• Het touchscreen vervangen Instructies voor het vervangen van touchscreens

Opmerkingen

1. Aanraakscherm - Geschiedenis van de computerinterface met aanraakscherm
2. Bedrijfsgeschiedenis van Elographics tot Elo TouchSystems, 1971 - heden - Elo TouchSystems - Tyco Electronics
3. HP-geschiedenis: jaren 80 (Engels)
4. Bij resistieve schermen is er feedback wanneer erop wordt gedrukt - dit maakt het werken met je handen comfortabeler. Bovendien wordt bij sommige telefoons een succesvolle persing bevestigd door trillingen. Maar dergelijke feedback is natuurlijk niet voldoende om het ene interface-element van het andere te onderscheiden door aanraking.
5. Mukhin I.A.

Geweldig bericht van omgadget.ru over hoe touchscreens werken. Ik wil al lang weten waarom iPhones wel met een vinger kunnen worden bediend, maar niet met bijvoorbeeld een potlood.

De hedendaagse aanraakschermen zijn onderverdeeld in verschillende typen, afhankelijk van het fysieke werkingsprincipe: resistief (vier-, vijf- of achtdraads), capacitief, geprojecteerd-capacitief, matrix, schermen gebaseerd op akoestische oppervlaktegolven, optisch, rekstrookjes en schermen gebaseerd op infraroodstraling.

Er zijn nog meer gepatenteerde technologienamen: enkele tientallen. Resistieve en capacitieve schermen zijn het meest wijdverspreid, terwijl de rest hopeloos verouderd of zeer gespecialiseerd is.

Resistief scherm

Het vijfdraadsscherm is betrouwbaarder omdat de resistieve coating op het membraan wordt vervangen door een geleidende coating, die zelfs met een beschadigd membraan blijft werken. Het achterglas is op de hoeken bedekt met vier elektroden, die constant onder spanning staan. Maar de vijfde elektrode is de output van de voorste geleidende laag. Zodra je het scherm aanraakt, sluiten de bovenste en onderste lagen samen en registreert de controller eerst de verandering in spanning op de voorste laag, dat wil zeggen het feit van aanraking. Vervolgens worden eerst op de achterlaag twee elektroden horizontaal geaard, en vervolgens twee andere, maar verticaal.

LG Optimus GT540

Capacitieve touchscreens

Dit scherm bestaat uit een glazen paneel bedekt met een transparant weerstandsmateriaal om elektrisch contact met het lichaam te maken. Elektroden op de hoeken van het scherm passen een kleine wisselspanning toe op de geleidende laag. Wanneer u het scherm aanraakt met uw vinger of een ander geleidend voorwerp, lekt er wisselstroom door de genoemde condensator. Hoe dichter de vinger bij de elektrode is, hoe lager de schermweerstand, wat betekent hoe groter de stroom. Dit alles wordt geregistreerd door sensoren die informatie voor verdere verwerking naar de processor sturen.

Capacitieve touchscreens zijn duurzaam en bestand tegen maximaal 200 miljoen klikken. Hun nauwkeurigheid is iets beter dan resistieve en de transparantie bedraagt ​​meer dan 90%. Dergelijke displays zijn echter bang voor vloeistoffen en niet-geleidende verontreinigingen.

iPhone 3G

Matrix-aanraakschermen

De processor houdt bij welke geleiders zijn kortgesloten en berekent vervolgens eenvoudig de coördinaten van de pers. Dat is alles. Dergelijke schermen hebben een zeer lage nauwkeurigheid vergeleken met andere soorten touchscreens en worden daarom al een hele tijd niet meer gebruikt. Een matrix kan ook eenvoudigweg een paneel met knoppen zijn dat zich op het dradenkruis van de geleiders bevindt.

Geprojecteerde capacitieve aanraakschermen

Aan de binnenkant van zo'n scherm bevindt zich een rooster van elektroden, waarmee bij contact een condensator wordt gevormd. Op het punt waar de condensator wordt gevormd, verandert de elektrische capaciteit ervan en bepaalt de controller het snijpunt van de elektroden. Dan is alles zoals gewoonlijk: controller, berekeningen, coördinaten.

Als je het scherm op verschillende plekken aanraakt, worden er meerdere condensatoren gevormd, waardoor multi-touch technologie kan worden geïmplementeerd.

Ipad 2

Scherm met infraroodstraalrooster

Dergelijke displays laten het licht perfect door en zijn extreem duurzaam, omdat ze helemaal geen gevoelige coating nodig hebben. Ze hebben echter niet de hoogste nauwkeurigheid en zijn gevoelig voor vervuiling. Momenteel worden er enorme frames met een diagonaal tot 150 inch geproduceerd voor gebruik in combinatie met een projector of gewone monitor.

Sony Reader PRS-650

Aanraakschermen op basis van oppervlakte-akoestische golven (SAW)

Het belangrijkste voordeel van een scherm met oppervlakteactieve stoffen is het vermogen om niet alleen de coördinaten van een punt te volgen, maar ook de drukkracht, vanwege het feit dat de mate van absorptie van akoestische golven afhangt van de druk op het contactpunt. Dit apparaat heeft een zeer hoge transparantie, omdat het beeld zonder obstakels vanaf het scherm wordt weergegeven in de vorm van geleidende lagen, zoals bij resistieve schermen gebeurt. Dergelijke schermen zijn moeilijk te implementeren, maar behoorlijk duurzaam. Ze zijn bestand tegen maximaal 50 miljoen aanrakingen en worden vaak gebruikt in speelautomaten, beveiligde referentiesystemen en onderwijsinstellingen. Het grootste nadeel van een scherm met oppervlakteactieve stoffen zijn storingen in de aanwezigheid van trillingen en geluid, maar ook wanneer het scherm vuil is.

Als u naar een moderne mobiele telefoonwinkel gaat en kennis maakt met de aangeboden producten, geven de specificaties voor de meeste apparaten op het display aan: "Schermtype - capacitief." Degenen die vaak van mobiele communicatieapparatuur wisselen, zijn bekend met deze term, maar wat te doen als iemand er niet naar streeft de nieuwste te kopen en de voorkeur geeft aan bewezen oplossingen?

Hij kan alleen maar verlies lijden: "Capacitief scherm - wat is het?"

Technologie voor gegevensinvoer

Het principe van blindtypen wordt nu overal gebruikt. Geldautomaten of machines voor het uitvoeren van verschillende soorten betalingen, op de panelen waarvan er een minimum aan knoppen zijn, en de vereiste cijfers worden ingevoerd door op de bijbehorende afbeelding te klikken, zijn bijvoorbeeld in bijna elke grote winkel te vinden. werden voor het eerst voorgesteld in de jaren zeventig, maar waren niet wijdverspreid vanwege de onvoldoende nauwkeurigheid van de herkenning van de drukzone en de complexiteit van de implementatie. Maar het werk om deze oplossing te verbeteren ging door.

Sensoren in telefoons

Toen modellen van mobiele communicatieapparaten met grote schermen verschenen, rees onmiddellijk de kwestie van ergonomie. Natuurlijk was het mogelijk om het toch al kleine blokje knoppen te verkleinen, maar dit zou een zeer negatieve impact hebben op het gebruiksgemak. Er werden compromisoplossingen gebruikt - de zogenaamde "sliders", maar dit maakte het apparaat te dik en maakte het minder betrouwbaar vanwege de noodzaak om een ​​mechanisch beweegbare verbinding te gebruiken. Fabrikanten gingen op zoek naar een oplossing. En het werd gevonden. Ze bleken tegen die tijd aanzienlijk verbeterd en bij uitstek geschikt voor telefoons.

Het weerstaan ​​van druk

De eerste modellen van dergelijke schermen werden gemaakt volgens het resistieve principe. Vanwege een aantal kenmerken worden dergelijke sensoren nog steeds gebruikt. bestaat uit twee volledig transparante platen: de buitenste, die druk ontvangt, is flexibel gemaakt en de binnenste is daarentegen stijf. De ruimte ertussen is gevuld met een transparant diëlektrisch materiaal. Op beide platen wordt aan de binnenzijde een elektrisch geleidende laag gespoten. Het is speciaal via geleiders verbonden met een controller die constant lage spanning aan de lagen levert. Deze hele “sandwich” staat vast op het hoofddisplay. Wanneer iemand op een deel van het scherm drukt, raken de platen elkaar op een bepaald punt, waardoor er stroom gaat vloeien. Door de weerstandswaarden langs twee cartesiaanse assen te bepalen, kun je met voldoende nauwkeurigheid achterhalen waar de druk precies plaatsvond. Deze gegevens worden overgebracht naar het actieve programma, dat ze verder verwerkt.

Resistieve sensoren zijn goedkoop te produceren en werken goed bij lage temperaturen.

Capacitieve schermen

Sensoren die werken volgens het capacitieve principe zijn veel geavanceerder. Touchpads in laptops zijn een goed voorbeeld van dergelijke oplossingen. Op buitenlandse websites geven de kenmerken van telefoons met deze technologie ‘Capaciteit’ aan. In tegenstelling tot de hierboven beschreven resistieve oplossing is mechanisch persen hier helemaal niet belangrijk. In dit geval wordt gebruik gemaakt van het accumulatievermogen van het menselijk lichaam, dat fungeert als een klassieke condensator. Capacitieve schermen zijn duurzamer en reageren uitstekend. Er zijn twee implementatiemethoden: oppervlak en projectie. In het eerste geval wordt een transparante laag geleidend materiaal op het oppervlak van glas of kunststof aangebracht. Het wordt voortdurend blootgesteld aan elektrisch potentieel van de controller. Raak gewoon een punt op het scherm aan met uw vinger en de batterij lekt in het menselijk lichaam. Het kan eenvoudig worden bepaald en de coördinaten kunnen worden overgedragen naar het lopende programma. Geprojecteerde capacitieve schermen werken anders. Achter het buitenste glas van het display bevindt zich een raster van transparante sensorelementen (ze zijn zichtbaar onder een bepaalde hoek en bij bepaalde verlichting). Als je het punt aanraakt, wordt er in feite een condensator gevormd, waarvan een van de platen de vinger van de gebruiker is. De capaciteit in het circuit wordt bepaald door de controller en berekend. Met deze oplossing kunt u multi-touchtechnologie implementeren.

Bijna de hele wereld van geavanceerde technologie is al veroverd door de mode voor touchscreens. Tegenwoordig heeft bijna elke speler of mobiele telefoon een touchscreen, en het algemene toepassingsgebied van dergelijke displaytechnologie is veel belangrijker. Er zijn inmiddels verschillende soorten touchscreens op de markt, waarvan de werking afhangt van de technologie die ze gebruiken.

Het is een apparaat dat zich richt op de invoer en uitvoer van informatie via een drukgevoelig display. De schermen van moderne apparaten geven niet alleen afbeeldingen weer, maar bieden ook mogelijkheden om ermee te communiceren. Aanvankelijk werd een dergelijke verbinding tot stand gebracht via de knoppen die iedereen kent, daarna verscheen er een ander type manipulator, een muis genaamd, die het proces enorm vergemakkelijkte. Dit apparaat heeft een horizontaal oppervlak nodig om te kunnen werken, wat volkomen onhandig is bij het gebruik van een mobiele telefoon. Hier komt de toevoeging aan het reguliere scherm in de vorm van een touchscreen goed van pas. Het aanraakelement is niet inherent een scherm, het is een extra apparaat dat extern op het scherm wordt geplaatst, terwijl het beschermt en bedoeld is voor het invoeren van coördinaten door het aan te raken met een invoerapparaat of vinger. Er zijn verschillende soorten touchscreens. Het is de moeite waard om ze wat gedetailleerder te bekijken.

Soorten aanraakschermen en hun gebruik in elektronische apparaten

Aanvankelijk werd touchscreen-technologie gebruikt voor zakcomputers, maar nu wordt het op veel grotere schaal gebruikt, van muziekspelers tot camera's. Omdat een dergelijk controlemechanisme erg handig is, wordt het gebruikt voor moderne geldautomaten, tabletterminals, verschillende elektronische telefoonboeken en andere apparaten. Touchscreentechnologie is erg handig in gevallen waarin u direct toegang tot het bestuurde apparaat nodig heeft, zonder enige voorbereiding en met maximale interactiviteit: de bedieningselementen veranderen afhankelijk van welke functie is geactiveerd.

Soorten aanraakschermen: capacitief, resistief, geprojecteerd capacitief en andere (minder populair). Naast deze typen zijn er ook infrarood- en matrixdisplays, maar de nauwkeurigheid ervan is zo laag dat hun toepassingsbereik volledig beperkt is.

Resistieve touchscreens

Deze displays zijn de eenvoudigste apparaten. Zo'n paneel omvat een geleidend substraat en een plastic membraan, die een bepaalde weerstand hebben. Wanneer het membraan wordt ingedrukt, wordt er kortsluiting gemaakt met het substraat, waardoor de geleidende elektronica wordt gedwongen te reageren op de weerstand die tussen de randen van deze elementen is ontstaan, en vervolgens de coördinaten te berekenen van het punt waarop de pers is gemaakt. Dergelijke schermen zijn zeer eenvoudig van ontwerp, goedkoop en bovendien uitstekend bestand tegen vuil. Het grote voordeel van dit type sensor is dat deze gevoelig is voor alle aanrakingen. Het nadeel is de hoge gevoeligheid voor mechanische schade, waarvoor speciale panelen nodig zijn. Dergelijke panelen werken goed bij lage temperaturen.

Capacitieve sensortechnologie werkt heel anders. Het is gebaseerd op het principe dat een object met een grote capaciteit elektrische stroom kan geleiden. Op het glas wordt een elektrisch geleidende laag aangebracht en op alle vier de hoeken wordt wisselspanning aangebracht. Wanneer het scherm een ​​geaard object met een groter vermogen raakt, lekt er stroom. De besturingselektronica registreert deze lekkages en bepaalt de coördinaten.

In dit artikel worden kort en duidelijk de belangrijkste typen touchscreens beschreven die het meest populair zijn geworden.

De schermen van moderne apparaten kunnen niet alleen nuttige informatie en afbeeldingen weergeven, maar bieden u ook de mogelijkheid om met het apparaat zelf te communiceren met behulp van sensoren. Aanvankelijk werden touchscreens alleen in sommige modellen zakcomputers gebruikt, maar tegenwoordig worden touchscreens veel gebruikt in verschillende mobiele apparaten, video- en fotocamera's, spelers, informatiekiosken en andere apparaten. Het is vermeldenswaard dat dergelijke apparaten een van de soorten aanraakschermen gebruiken. Tegenwoordig zijn er verschillende soorten aanraakpanelen ontwikkeld en op grote schaal gebruikt, die elk hun eigen voor- en nadelen hebben.
Op dit moment zijn er vier hoofdtypen aanraakschermen: infrarood, capacitieve, resistieve en oppervlakteactieve aanraakschermen. Capacitieve en resistieve aanraakschermen worden het meest gebruikt op mobiele apparaten. Zonder in details te treden kunnen we zeggen dat het belangrijkste verschil is dat capacitieve schermen aanraking herkennen, terwijl resistieve schermen druk herkennen.

Resistieve touchscreens

Resistieve aanraakschermen worden veel gebruikt in mobiele apparaten. Dit komt door de lage productiekosten en de eenvoud van de technologie. Een resistief touchscreen is een LCD-scherm waarop twee transparante platen zijn geïnstalleerd, waartussen zich een diëlektrische laag bevindt. De bovenplaat waar de gebruiker op drukt is flexibel, terwijl de onderplaat stevig aan het scherm is bevestigd. Geleiders worden aangebracht op de naar elkaar toe gerichte oppervlakken van de platen.
De spanning wordt sequentieel door de microcontroller aan de elektroden van de onderste en bovenste platen geleverd. Op het moment dat de gebruiker op het scherm drukt, buigt de bovenste plaat en raakt de geleidende laag de onderste, en verandert de weerstand van het hele systeem. De microcontroller registreert deze verandering en bepaalt de coördinaten van het drukpunt.
De voordelen van resistieve schermen zijn onder meer lage productiekosten en een goede gevoeligheid. Bovendien kan het resistieve scherm met een vinger of met een ander voorwerp worden ingedrukt.
Nadelen zijn onder meer een slechte lichttransmissie. Dit wordt gecompenseerd door een helderdere achtergrondverlichting. Resistieve touchscreens ondersteunen geen meerdere klikken (multi-touch) en kunnen geen druk meten. De nadelen omvatten ook vrij snelle mechanische slijtage, maar vergeleken met de gebruiksduur van een mobiele telefoon blijkt dit nadeel niet zo belangrijk te zijn, aangezien de telefoon in de meeste gevallen eerder uitvalt dan het aanraakscherm.
Resistieve aanraakschermen worden gebruikt in PDA's, mobiele telefoons, communicators, smartphones, POS-terminals en medische apparatuur.

SAW-aanraakschermen (gebaseerd op akoestische oppervlaktegolven)

Het werkingsprincipe van het oppervlakteactieve stoffenscherm is als volgt. In de hoeken van het scherm bevinden zich piëzo-elementen, die de geleverde elektrische signalen omzetten in ultrasone golven en deze langs het oppervlak van het scherm sturen. Aan de achterkant van het scherm bevinden zich reflectoren die deze golven over het scherm verdelen. Aan de tegenoverliggende zijden van het scherm ten opzichte van de reflectoren bevinden zich sensoren die ultrasone golven focusseren en deze naar de transducer verzenden. De transducers zetten op hun beurt geluidsgolven om in elektrische signalen en sturen deze naar de microcontroller. Voor een microcontroller is het scherm dus een digitale matrix, waarvan elke cel overeenkomt met een specifiek punt op het scherm.
Op het moment dat de gebruiker het scherm met zijn vinger aanraakt, worden ultrasone golven geabsorbeerd op het contactpunt, en als gevolg daarvan verandert het algemene patroon van de golfverdeling. Op het contactpunt worden ultrasone golven geabsorbeerd, waardoor er een zwak signaal verschijnt dat overeenkomt met een logische nul aan de uitgang van de transducer. Op deze manier worden de coördinaten van het raakpunt berekend.
De voordelen van SAW-aanraakschermen zijn onder meer duurzaamheid (tot 60 miljoen aanrakingen) en uitstekende transparantie, omdat het scherm geen geleidende oppervlakken heeft. Bovendien kunnen aanraakschermen met oppervlakteactieve stoffen niet alleen de coördinaten van het drukpunt bepalen, maar ook de drukkracht.
Een van de nadelen is de lage nauwkeurigheid van het bepalen van coördinaten, vergeleken met capacitieve coördinaten. Ook worden bij blootstelling aan verschillende trillingen en akoestisch geluid storingen in de werking van het scherm waargenomen. Eventueel vuil op het scherm kan de werking ervan belemmeren.
Aanraakschermen met oppervlakteactieve stoffen worden gebruikt in speelautomaten, onderwijsinstellingen en informatiekiosken.

Infrarood touchscreens

Het werkingsprincipe en ontwerp van het aanraakscherm is vergelijkbaar met het oppervlakteactieve scherm. Aan twee aangrenzende zijden van het scherm bevinden zich LED's die infraroodstralen uitzenden. Aan weerszijden bevinden zich fototransistoren die deze stralen ontvangen. Die. het hele scherm is als het ware bedekt met een raster van elkaar kruisende loodrechte stralen. Op het moment dat de gebruiker het scherm aanraakt, overlappen de stralen elkaar en bereiken ze de fototransistoren niet. De microcontroller leest deze informatie en bepaalt de coördinaten van het aanraakpunt.
Infraroodaanraakschermen worden gebruikt in verkoopautomaten, informatiezuilen, medische apparatuur en andere apparaten.
Tot de voordelen van infraroodschermen behoren de eenvoud van het apparaat, onderhoudbaarheid, duurzaamheid en sterkte.

Capacitieve touchscreens

Capacitieve aanraakschermen zijn onderverdeeld in twee typen: geprojecteerd capacitief en oppervlaktecapacitief. Oppervlaktecapacitieve schermen bestaan ​​uit glas, op het oppervlak waarvan een transparante dunne geleidende coating is aangebracht, bovenop beschermd door een film. Langs de randen van de glasplaat zijn elektroden gedrukt, waardoor door een microcontroller een laagspanningswisselspanning op de geleidende coating wordt aangebracht.
Op het moment dat de gebruiker het scherm aanraakt, wordt er op het contactpunt een stroompuls gegenereerd. Bovendien is de waarde ervan evenredig met de afstanden van het contactpunt tot de hoeken van het scherm. De microcontroller leest deze informatie en berekent de coördinaten van het aanraakpunt.
De voordelen van oppervlaktecapacitieve aanraakschermen zijn onder meer een uitstekende lichttransmissie, een lange aanraaklevensduur en een korte responstijd.
Nadelen zijn onder meer de vereiste voor externe temperatuur; de elektroden aan de zijkanten van de plaat zijn in de meeste gevallen niet geschikt voor mobiele apparaten. Bovendien ondersteunen oppervlaktebestendige schermen geen meerdere aanrakingen en kunnen ze de drukkracht niet bepalen. Dergelijke schermen kun je alleen aanraken met een speciale stylus of je vingers.
Oppervlaktecapacitieve aanraakschermen worden gebruikt in informatiekiosken, sommige geldautomaten en beveiligde ruimtes.

Het ontwerp van geprojecteerde capacitieve aanraakschermen omvat glas, waarop horizontale leidende en verticale definiërende lijnen van geleidend materiaal zijn aangebracht, die worden gescheiden door een laag diëlektricum.
Het werkingsprincipe van een geprojecteerd capacitief touchscreen is als volgt. Door een microcontroller wordt een spanning aangelegd op de elektroden die zich in de geleidende laag bevinden en wordt de amplitude van de stroompulsen gemeten. Wanneer u het scherm aanraakt, verandert de capaciteit van de elektroden op het contactpunt. In dit geval kan de microcontroller de locatie van de aanraking bepalen (het snijpunt van de elektroden met een grote capaciteit).
Tot de voordelen van geprojecteerde capacitieve aanraakschermen behoren de snelle reactiesnelheid op aanraking, ondersteuning voor meerdere aanrakingen, de mogelijkheid om de drukkracht te bepalen en een nauwkeurigere bepaling van aanraakcoördinaten in vergelijking met resistieve schermen. Bovendien hebben projectieresistieve schermen een grote betrouwbaarheid en levensduur.
Toepassingsgebieden voor geprojecteerde capacitieve schermen: geldautomaten, betaalterminals, laptop-touchpads, communicators, iPad, iPhone en andere apparaten.