Daugelis žmonių, ypač vidutinio amžiaus ir jaunimo, aktyviai naudojasi išmaniaisiais telefonais, planšetiniais kompiuteriais ir kitomis išmaniosiomis ekrano programėlėmis. Tačiau retas iš jų pagalvojo apie jutiklinio ekrano veikimo principą ir jų rūšis. Pabandykime tai suprasti išsamiau.
Išradimų istorija
Pirmą kartą pasaulyje jutiklinio įrenginio prototipą panaudojo mokytojas iš JAV Samas Hurstas. 1970 m. jis sukūrė idėją nuskaityti duomenis iš daugybės juostinių diagramų įrašymo įrenginių. Šio proceso automatizavimas tapo savotišku tramplinu kuriant jutiklinius monitorius, žinomus kaip Elotouch. 1971 m. buvo paskelbtas Hursto kolegų grupės sukūrimas, apimantis varžinę keturių laidų lietimo taškų nustatymo technologiją.
PLATO IV sistema laikoma pirmuoju kompiuterio jutikliu. Jis taip pat buvo išleistas JAV dėl specialių studijų, susijusių su švietimo kompiuterizavimu. Jį sudarė blokinė plokštė (256 vnt.), veikė pagalinfraraudonųjų spindulių tinklelio naudojimo principas.
Aprašymas
Jutiklinis ekranas yra elektroninis elementas, vizualizuojantis skaitmeninę informaciją liečiant monitoriaus paviršių. Skirtingi šių konstrukcijų tipai reaguoja į kelis momentus arba vieną specifinį veiksnį (talpos ir varžos pokytį, šiluminį skirtumą, specialią rodyklę).
Pagal veikimo principą jutikliniai ekranai skirstomi taip:
- Varžinės versijos.
- Matricos modeliai.
- Talpinės parinktys.
- Paviršinės akustinės modifikacijos.
- Optiniai jutikliai ir jų rūšys.
Panagrinėkime įprastus šios kategorijos ekrano modelius, taikymo sritį, funkcijas ir privalumus.
Kaip veikia atsparūs jutikliniai ekranai
Tai paprasčiausias monitoriaus tipas. Jis reaguoja į pasipriešinimo jėgos transformaciją tam tikro objekto ir ekrano paviršiaus prisilietimo srityje. Labiausiai paplitusi ir elementari technologija apima du pagrindinius jos dizaino elementus:
- Poliesterio ar panašaus polimero skydas-substratas, kurio storis neviršija kelių dešimčių molekulių. Skaidri dalis skirta srovės dalelėms praleisti.
- Šviesą praleidžianti plona plastikinė membrana.
Abu sluoksniai yra padengti specialia atsparia danga. Tarp jų yra mikroskopiniai rutulio formos izoliatoriai.
Veikimo metu membrana susilanksto liesdamasubstratas, dėl kurio grandinė užsidaro. Valdiklis su analoginiu-skaitmeniniu keitikliu reaguoja į veikimą, apskaičiuoja pradinės ir srovės varžos reikšmę, taip pat kontaktinio taško koordinates. Tokie įrenginiai greitai parodė savo neigiamas puses, todėl inžinieriai patobulino konstrukciją pridėdami penktą laidą.
Naudoti
Dėl paprasto varžos konfigūracijos jutiklinio ekrano veikimo principo jis naudojamas visur. Dizaino ypatybės:
- maža kaina;
- atsparumas aplinkos poveikiui, išskyrus neigiamą temperatūrą;
- gera reakcija į kontaktą su bet kokiu neaštriu tinkamu objektu.
Tokie ekranai montuojami ant papildymo ir pinigų pervedimo terminalų, bankomatų ir kitų įrenginių, kurie yra izoliuoti nuo aplinkos. Silpna monitoriaus apsauga nuo pažeidimų kompensuojama naudojant apsauginę plėvelę.
Kaip veikia talpiniai jutikliniai ekranai
Šis ekrano tipas veikia atsižvelgiant į padidintos talpos objektų gebėjimą transformuotis į kintamos elektros srovės laidininkus. Prietaisas yra stiklo plokštė su atsparia danga. Kampuose išdėstyti elektrodai laidžiam sluoksniui suteikia silpną įtampą. Kontakto metu stebimas srovės nuotėkis, jei objekto elektrinė talpa didesnė nei ekrano. Srovė fiksuojama kampinėse dalyse, o informacija išindikatoriai eina į valdiklį apdoroti, kuris apskaičiuoja prisilietimo plotą.
Pirmuosiuose modeliuose buvo naudojama nuolatinė srovė. Tai supaprastino dizainą, tačiau nepavyko, jei vartotojas neturėjo kontakto su žeme. Kalbant apie patikimumą, šie įrenginiai apytiksliai 60 kartų lenkia varžinius analogus (suprojektuoti 200 milijonų paspaudimų). Skaidrumo lygis – 0, 9, minimali darbinė temperatūra – iki –15 °C.
Trūkumai:
- nereaguoja į pirštines ir daugumą pašalinių daiktų;
- danga su laidininku yra viršutiniame sluoksnyje, kuri sukelia jautrumą mechaniniam įtempimui;
- jie tinka patalpų terminalams.
Talpinės projekcijos versijos
Kai kurių konfigūracijų išmaniųjų telefonų jutiklinio ekrano veikimo principas pagrįstas šiuo tipu. Ant vidinio prietaiso paviršiaus yra uždėtas elektrodų tinklelis, kuris, susilietus su žmogaus kūnu, suformuoja kondensatoriaus talpą. Palietus ekraną pirštu, jutikliai ir mikrovaldiklis apdoroja informaciją, skaičiavimai siunčiami į pagrindinį procesorių.
Ypatybės:
- šios konstrukcijos turi visas talpinių jutiklių galimybes;
- jos gali būti padengtos iki 18 milimetrų storio plėvelės danga, kuri suteikia papildomą apsaugą nuo mechaninio poveikio;
- teršalai nuo sunkiai pasiekiamų laidžių dalių pašalinami naudojant programinės įrangos metodą.
Nurodytos konfigūracijos yra sumontuotos daugelyje asmeninių įrenginių ir terminalų, veikiančių lauke po dangčiu. Verta paminėti, kad „Apple“taip pat teikia pirmenybę projektuojamiems talpiniams monitoriams.
Matricos modifikacijos
Tai supaprastintos varžinės technologijos versijos. Membrana aprūpinta daugybe vertikalių laidininkų, substratas - su horizontaliais analogais. Jutiklinio ekrano veikimo principas: palietus apskaičiuojamas taškas, kuriame įvyko laidininkų kontaktas, gauta informacija siunčiama procesoriui. Tai savo ruožtu nustato valdymo signalą, po kurio įrenginys tam tikru būdu reaguoja, pavyzdžiui, atlieka veiksmą, priskirtą konkrečiam mygtukui.
Ypatybės:
- dėl riboto laidininkų skaičiaus yra mažas tikslumo rodiklis;
- kaina yra mažiausia tarp visų jutiklių;
- kelių prisilietimų funkcija įgyvendinama apklausiant ekraną taškas po taško.
Nurodytas modelis naudojamas išskirtinai pasenusiuose įrenginiuose, šiais laikais jis praktiškai nenaudojamas dėl naujoviškų sprendimų atsiradimo.
Paviršiniai akustiniai signalai
Kaip ankstyvųjų telefonų jutikliniai ekranai buvo aprūpinti panašia technologija. Ekranas yra stiklinis skydelis, kuriame yra imtuvai (dvi dalys), o pjezoelektriniai transformatoriai išdėstyti priešinguose kampuose.
Iš generatoriaus dažnio elektros signalas tiekiamas į keitiklius, iš kurių serijaimpulsai skleidžiami reflektorių pagalba. Bangos paimamos jutikliais, grąžinamos į PET, kur vėl paverčiamos elektros srove. Toliau informacija patenka į valdiklį, kuriame ji analizuojama.
Kai paliečiate ekraną, bangos charakteristikos pasikeičia, kai tam tikroje vietoje dalis energijos sugeria. Remiantis šia informacija, apskaičiuojamas sąlyčio taškas ir jėga. Šios kategorijos ekranus galima įsigyti su 3 arba 6 milimetrų storio plėvele, kuri leidžia atlaikyti nedidelį rankos smūgį be pasekmių.
Trūkumai:
- darbo pažeidimas vibracijos ir drebėjimo sąlygomis;
- nestabilumas bet kokiai taršai;
- trukdžiai dėl tam tikros konfigūracijos akustinių signalų;
- dėl mažo tikslumo jų negalima naudoti piešimui.
Kitos rūšys
Dažniausiai naudojamų jutiklinių ekranų įrenginys ir veikimo principas aptartas aukščiau. Toliau pateikiamas nepopuliarių konfigūracijų rodymo sąrašas:
- Optiniai monitoriai – palaiko kelių palietimų funkciją, įskaitant didelius plotus.
- Infraraudonųjų spindulių modeliai – padengti poromis fotodiodų šviesos diodų, reaguoja į prisilietimą per mikrovaldiklį.
- Indukcinės parinktys – su specialia ritė ir jautrių laidininkų tinklu, naudojami brangiuose planšetiniuose kompiuteriuose.
Kaip matote, yra keletas jutiklinių ekranų parinkčių. Pasirinkimas visada priklauso nuo vartotojo.
