Сенсорный экран (touch монитор)

Опубликовано:31.03.2008
Версия текста: 2.0
Последняя правка:31.03.2008
Предисловие
Четыре вида сенсорных технологий
Преимущества и недостатки различных сенсорных технологий
Таблица сравнения технологий сенсорных дисплеев
Как работает сенсорный экран?
Сенсор
Контроллер
Драйвер
Сенсорные экраны, как устройства ввода

Предисловие

Резистивная панель Сенсорный экран (touch монитор) - это монитор, который чувствителен к прикосновениям, позволяющий людям работать с компьютером с помощью касаний к картинкам и кнопкам.

Сенсорные мониторы (touch мониторы) обычно используются в информационных устройствах, в которых отсутствует возможность пользоваться мышью и клавиатурой. Сенсорные технологии также можно использовать и в других приложениях, где может потребоваться мышь, например Web-браузеры. Некоторые приложения разработаны специально для сенсорных технологий, в которых обычно используются наиболее большие изображения (иконки), нежели в обычных ПК-приложениях. Мониторы, поддерживающие функцию встраиваемых сенсоров, также могут оснащаться сенсорным управлением.

Комплект сенсорного управления содержит сенсорную панель, контроллер, и драйвера на данное устройство. Сенсорная панель - это панель, прикладываемая к внешнему экрану монитора, которая подключается в серийный или USB порт или к шине, установленную в компьютер. Сенсорная панель улавливает касания и передаёт сигналы контроллеру. Контроллер обрабатывает эти сигналы и посылает информацию в процессор. Драйвер конвертирует сигналы от прикосновений в сигналы, издаваемые мышью.

Чтобы перестать путаться, достаточно запомнить: резистивные экраны чувствительны к нажатию, а ёмкостные - к касанию. Эта разница обусловлена конструкцией дисплеев, и приучить, например, ёмкостной экран к распознаванию нажатий карандашом невозможно в принципе.

Четыре вида сенсорных технологий:

Резистивные: резистивные сенсорные панели покрыты металлической пластинкой проводящей электричество и резистивным слоем, вызывающим изменение в электрическом потоке который распознаётся как нажатие и посылает его в диспетчер для обработки. Резистивные сенсорные панели обычно наиболее доступные, но выдают только 85% ясности, к тому, же их можно повредить любым острым предметом. Они смогут распознать и обработать любое прикосновение, будь то краешек визитной карточки или антенна мобильного телефона, но такие панели более чувствительны к микроповреждениям - их не рекомендуется устанавливать в местах, где предполагается очень активное использование панели. Попадание пыли или воды, не влияют на работу резистивных сенсорных панелей.

Резистивная панель

Простой тип резистивного покрытия может состоять из 4 проводов, 5 и 8. Производство и калибровка технологий 5 и 8 проводного резистивного покрытия очень дорогостоящие, в то время как 4 проводное резистивное покрытие не обеспечивает достаточную прозрачность изображения.

Резистивный экран представляет собой стеклянный жидкокристаллический дисплей, на который наложена гибкая мембрана. На соприкасающиеся стороны нанесён резистивный состав, а пространство между плоскостями разделено диэлектриком. По краям пластин закреплены электроды (четыре или восемь, пять или шесть и семь). Несложно догадаться, что при нажатии экран и мембрана соприкасаются в месте нажатия, координаты которого вычисляются путём последовательной подачи тока на верхнюю и нижнюю пластины и замеров напряжения в точке касания пластин. Именно поэтому на такой экран можно нажимать любым твёрдым предметом - от ногтя и стилуса до карандаша или спички, и он сработает.

Обычно существует два варианта покрытия: отполированное покрытие и с установленным антиблеском:

Преимущество резистивного монитора в том, что он может функционировать от пальца (в перчатке или без), карандаша, иглы или любого другого твёрдого предмета.

Несмотря ни на что, резистивные мониторы являются самыми популярными, в первую очередь за их относительно низкую стоимость (экраны малого размера), а также за возможность работы от разных предметов (пальца, перчатки, твёрдой или мягкой иглы)

Поверхностно акустически волновые (ПАВ): ПАВ технологии используют ультразвуковые волны, проходящие через поверхность сенсорной панели. Когда к панели прикасаются, часть волн поглощается. Это изменение в ультразвуковых волнах фиксируется как прикосновение и посылает информацию в контроллер для обработки (преобразователь). ПАВ-панели - самые защищённые из всех. Для изготовления таких панелей используется специальное антивандальное стекло толщиной 4 или 6 миллиметров. Такие панели наиболее покупаемые на сегодняшнем рынке, так как их качество превосходит все ожидания, в то время как цена, и без того низкая, постоянно падает - производство ПАВ-панелей становится всё более популярным, такие панели пользуются большим спросом. ПАВ-панели предназначены для установки в сенсорные киоски, платёжные автоматы, и пр.

Поверхностно акустическая волновая панель

Ёмкостный сенсорный экран в общем случае представляет собой стеклянную панель, на которую нанесён слой прозрачного резистивного материала. По углам панели установлены электроды, подающие на проводящий слой низковольтное переменное напряжение. Поскольку тело человека способно проводить электрический ток и обладает некоторой ёмкостью, при касании экрана в системе появляется утечка. Место этой утечки, то есть точку касания, определяет простейший контроллер на основе данных с электродов по углам панели.

На экране нет никаких гибких мембран, что обеспечивает высокую надёжность и позволяет снизить яркость подсветки. К сожалению, в них нельзя тыкать стилусом или ногтем, поскольку команда просто не будет распознана. Только пальцем. Отрицательных температур такой экран тоже не любит: в лучшем случае падает точность определения координат, в худшем он просто перестаёт реагировать.

Когда к панели прикасаются, точка соприкосновения получает небольшой заряд. Цепь расположена по всем углам панели, измеряет заряд и посылает информацию в диспетчер для обработки. Ёмкостные сенсорные панели должны быть использованы прикосновением пальцев, в отличие от резистивных и ПАВ панелей, которые могут быть использованы пальцем или пером. Попадание пыли или воды, не влияют на работу ёмкостных сенсорных панелей.

Ёмкостная сенсорная панельЁмкостная сенсорная панель

Инфракрасные (IR): такие панели являются достаточно защищёнными от пыли и царапин, а также одной из главных положительных черт инфракрасной панели является великолепная яркость и чёткость изображения. Чаще всего инфракрасные панели используют для презентаций, интерактивных курсов обучения, а так же в стендах общего использования, POS-терминалах.

Основанная на прерывании луча света. Схема представляет собой взаимнорасположенные диоды инфракрасного света и фототранзисторы. Диоды включаются и выключаются последовательно и соответствующий фототранзистор считывает сигнал. Касание на экран соответствует прерыванию луча света и соответственно не получению сигнала определённым фототранзистором.

Инфракрасные (IR)

Преимущества и недостатки различных сенсорных технологий

Тип технологии Преимущество Недостатки
Инфракрасная o Самое высокое качество основного изображения:
  • Очень высокий коэффициент пропускания света
  • Превосходный антибликовый особенности
o Очень высокая долговечность и надёжность;
o Высокая точность;
o Встроенная, постоянная калибровка;
o Может быть встроена в почти любое устройство;
  • Немного низкое разрешение (4 пиксела) касания, чем другие технологии
  • Любые преграды света могут причинить ложное "касание".
Резистивная o Может быть встроена в почти любое устройство;
  • Меньшая прозрачность экранов и хуже качество изображения;
  • Меньше всех долговечная технология;
  • Требует периодической калибровки;
  • Очень быстро на экранах остаются следы от касаний. И как следствие мониторы приходят в неряшливый вид.
Емкостная o Высокая долговечность;
o Высокий коэффициент пропускания света;
  • Самые яркие экраны;
  • Требует периодической калибровки;
  • Восприимчивый к электромагнитному помехам;
  • Производительность и отклик зависит от человека и окружающей среды;
  • Принимает ввод только от пальца;
Поверхностно акустически волновая o Очень высокая долговечность;
o Очень высокий коэффициент пропускания света;
  • Не может быть защищен против небольшого количества жидкости;
  • Небольшая преграда на поверхности может причинить ложное "касание";
  • Требует мягкого стилуса;

Таблица №2 иллюстрирует что Инфракрасная технология имеет многие преимущества по сравнению с резистивной, ёмкостной и ПАВ решениями – делая ее идеальной для бизнеса. В то время как ёмкостная и резистивная технология требуют периодической калибровки – в инфракрасной оптическая регулировка постоянна в течение срока службы монитора.

В отличие от резистивного решения, имеющего пластмассовое покрытие, твёрдое стекло Инфракрасной технологии лучше противостоит царапинам и прекрасно подходит в приложениях с большим потоком посетителей. Более высокий контраст улучшает видимость экрана, даже при ярком свете.

Эффективная ИК технология также позволяет использование различных предметов для работы – от пальца до кредитной карты – при поддержании высокого уровня операционной точности и скорости. В тоже время преимущество в использовании любым предметом может причинить случайное срабатывания как "ложное нажатие". Компания IBM улучшило Инфракрасную технологию, полностью устранив эту проблему. Дополнительный блокировочный луч программы мониторинга, выполняемой на фоне, визуально уведомит оператора о том, что на поверхности появилась постоянная преграда. Также система сообщит о контакте, если нажатие произвёл предмет размер которого сопоставим или меньше чем, ожидаемые, например пальца или угол кредитной карты.

Основываясь на собственном опыте с различными технологиями и производителями, IBM составил следующую таблицу сравнения ИК, резистивной, емкостной и ПАВ технологий.

Таблица сравнения технологий сенсорных дисплеев

   Инфракрасная   Резистивная   Емкостная   Поверхностно
акустические волны
Коэффициент пропускания +++ + +++
Видимость при ярком свете +++ ++ +
Долговечность +++ ++ +++
Надёжность +++ ++ ++
Герметичность +++ ++ ++
Защита от проблем с каллибровкой +++ +
Точность +++ ++ ++ ++
Обработка касания пальца в перчатке ++ ++ ++
Обработка касания твердым стилусом ++ ++
Обработка касания мягким стилусом ++ ++ ++
Обработка касания ногтем пальца ++ ++
Обработка касания углом кредитной карты ++ ++
Поверхностные помехи ++ ++
Защита от электромагнитных помех +++ +++ ++

ЛЕГЕНДА:
–    Плохо
+    Удовлетворительно
++  Хорошо
+++ Отлично

Как работает сенсорный экран?

В обычном сенсорном экране содержится три компонента: сенсоры, контроллер и драйвер поддержки. Сенсорный экран - это устройство ввода, поэтому он должен быть подсоединён к монитору и ПК или подобному устройству, чтобы завершить систему ввода.

1. Сенсор

Сенсор - это панель из чистого стекла, реагирующая на прикосновения. Сенсорная панель размещается поверх экрана так, что реагирующая поверхность покрывает всю обозреваемую часть экрана. На сегодняшний день на рынке существует несколько типов сенсорных панелей, и у каждой свой метод распознавания прикосновений. Сенсорные панели обычно имеют электрический заряд или сигнал, проходящий через них, и прикосновение к экрану вызывает изменение в напряжении или сигнале. Это изменение в напряжении и определяет, в каком месте к монитору прикоснулись.

2. Контроллер

Контроллер - это небольшая плата, соединяющая сенсорный монитор с ПК. Он берет информацию от сенсорного монитора и переводит её в подходящую для ПК информацию. Для встроенных сенсорных экранов, контроллер обычно вставляется внутрь монитора или устанавливается в отдельный бокс. Контроллер определяет, какой тип связи необходим для вашего ПК. Встроенные сенсорные экраны требуют дополнительного кабеля, подсоединяемого сзади к монитору. Контроллер следует подключать к СОМ порту (ПК) или USB порту. Существуют также и специальные контроллеры для работы с DVD проигрывателями и другими устройствами.

3. Драйвер

Драйвер - это программное обеспечение для вашего ПК, позволяющее сенсорному монитору и ПК вместе работать. Он сообщает операционной системе, как реагировать на информацию о прикосновении, полученную из контроллера. Большинство нынешних драйверов, это эмулирующие мышь программы. Это позволяет заменять клик мыши обычным прикосновением к экрану в том же месте. Для того, чтобы работать с уже существующими программами или разрабатывать новые, специальных программ совсем не требуется. Некоторое оборудование как терминалы, DVD проигрыватель и т.д. совсем не используют драйвер, или имеют свой встроенный.

Сенсорные экраны, как устройства ввода

Все сенсорные экраны обычно работают вместо мыши. Если драйвер установлен, то сенсорный экран эмулирует мышь. Прикосновение к экрану, это то-же самое, что и нажать в то же место мышью. Когда прикасаешься к экрану, курсор передвигается в ту точку и происходит нажатие клавиши мыши. Коснувшись два раза, вы определите двойное нажатие, также проведя по монитору пальцем, вы сделаете выделение. Обычно сенсорный монитор эмулирует нажатие левой клавиши мыши. Через специальную программу можно заменить левую на правую клавишу. Автоматизация магазинов, складов, переучетов