Paljud inimesed, eriti keskealised ja noored, kasutavad aktiivselt nutitelefone, tahvelarvuteid ja muid nutikaid kuvarividinaid. Kuid vähesed neist mõtlesid puutetundliku ekraani tööpõhimõttele ja nende sortidele. Proovime seda üksikasjalikum alt mõista.
Leiutamise lugu
Esimest korda maailmas kasutas puutetundliku seadme prototüüpi USA õpetaja Sam Hurst. Ta arendas 1970. aastal välja idee lugeda andmeid paljudelt ribakaartide salvestajatelt. Selle protsessi automatiseerimisest on saanud omamoodi hüppelaud puutetundlike monitoride loomisel, tuntud kui Elotouch. 1971. aastal avaldati Hursti kolleegide rühma arendus, mis hõlmas puutepunktide määramiseks takistuslikku neljajuhtmelist tehnoloogiat.
PLATO IV süsteemi peetakse esimeseks arvutianduriks. See ilmus ka USA-s hariduse arvutiseerimisega seotud eriuuringute tulemusena. See koosnes plokkpaneelist (256 tk), toimis vastav altinfrapunavoogude võrgustiku kasutamise põhimõte.
Kirjeldus
Puuteekraan on elektrooniline element, mis visualiseerib digitaalset teavet monitori pinda puudutades. Erinevat tüüpi need struktuurid reageerivad mitmele momendile või ühele konkreetsele tegurile (mahtuvuse ja takistuse muutus, termiline erinevus, spetsiaalne osuti).
Vastav alt tööpõhimõttele jagunevad puuteekraanid järgmiselt:
- Resistiivsed versioonid.
- Matrixi mudelid.
- Mahtuvusvalikud.
- Pinnaakustilised modifikatsioonid.
- Optilised andurid ja nende variandid.
Vaatleme selle kategooria levinumaid kuvamudeleid, ulatust, funktsioone ja eeliseid.
Kuidas takistuslikud puuteekraanid töötavad
See on kõige lihtsam monitori tüüp. See reageerib takistusjõu muutumisele teatud objekti ja kuvapinna puudutamise piirkonnas. Kõige tavalisem ja elementaarsem tehnoloogia sisaldab oma disainis kahte põhielementi:
- Polüestrist või sarnasest polümeerist paneel-põhimik, mille paksus ei ületa mõndakümmend molekuli. Läbipaistev osa juhib vooluosakesi.
- Valgust läbilaskev õhuke plastmembraan.
Mõlemad kihid on kaetud spetsiaalse takistusliku kattega. Nende vahel on mikroskoopilised kuulikujulised isolaatorid.
Töö ajal paindub membraan kokkupuutelsubstraat, mille tulemusena ahel suletakse. Tööle reageerib analoog-digitaalmuunduriga kontroller, mis arvutab alg- ja voolutakistuse väärtuse ning kontaktpunkti koordinaadid. Sellised seadmed näitasid kiiresti oma negatiivseid külgi, mille tulemusena täiustasid insenerid disaini, lisades viienda juhtme.
Kasuta
Takistuse konfiguratsiooni puuteekraani lihtsa tööpõhimõtte tõttu kasutatakse seda kõikjal. Disaini omadused:
- madala hinnaga;
- vastupidavus keskkonnamõjudele, välja arvatud negatiivsed temperatuurid;
- hea reaktsioon kokkupuutel mis tahes mitteterava sobiva objektiga.
Sellised kuvarid on monteeritud lisa- ja rahaülekande terminalidele, sularahaautomaatidele ja muudele seadmetele, mis on keskkonnast isoleeritud. Monitori nõrka kaitset kahjustuste eest kompenseerib kaitsekilekate.
Kuidas mahtuvuslikud puuteekraanid töötavad
Seda tüüpi kuvari funktsioonid võtavad arvesse suurenenud võimsusega objektide võimet muutuda vahelduvvoolu juhtideks. Seade on takistusliku kattega klaaspaneel. Nurkadesse asetatud elektroodid rakendavad juhtivale kihile nõrka pinget. Kontakti ajal täheldatakse voolu leket, kui objektil on suurem elektriline mahtuvus kui ekraanil. Vool on fikseeritud nurgaosades ja teave alatesindikaatorid lähevad töötlemiseks kontrollerile, mis arvutab puuteala.
Esimesed mudelid kasutasid alalisvoolu. See lihtsustas disaini, kuid see ebaõnnestus, kui kasutajal polnud maapinnaga kontakti. Usaldusväärsuse osas ületavad need seadmed takistuslikke analooge umbes 60 korda (mõeldud 200 miljoni klõpsu jaoks). Läbipaistvuse tase - 0, 9, minimaalne töötemperatuur - kuni -15 °C.
Miinused:
- reaktsiooni puudumine kinnastele kätele ja enamikule võõrkehadele;
- juhiga kate asub pealmises kihis, mis põhjustab vastuvõtlikkust mehaanilisele pingele;
- sobivad siseterminalidele.
Mahtuvusliku projektsiooni versioonid
Mõne konfiguratsiooniga nutitelefonide puuteekraani tööpõhimõte põhineb sellel tüübil. Seadme sisepinnale kantakse elektroodvõre, mis inimkehaga kokku puutudes moodustab kondensaatori mahtuvuse. Pärast ekraani puudutamist sõrmega töötlevad andurid ja mikrokontroller teavet, arvutused saadetakse põhiprotsessorile.
Omadused:
- neil konstruktsioonidel on kõik mahtuvusandurite võimalused;
- neid saab varustada kuni 18 millimeetri paksuse kilekattega, mis pakub täiendavat kaitset mehaaniliste löökide eest;
- raskesti ligipääsetavate elektrit juhtivate osade saasteained eemaldatakse tarkvarameetodi abil.
Määratletud konfiguratsioonid on paigaldatud paljudele isiklikele seadmetele ja terminalidele, mis töötavad õues katte all. Väärib märkimist, et Apple eelistab ka projekteeritud mahtuvuslikke monitore.
Matrixi modifikatsioonid
Need on takistustehnoloogia lihtsustatud versioonid. Membraan on varustatud mitme vertikaalse juhtmega, substraat - horisontaalsete analoogidega. Puuteekraani tööpõhimõte: puudutamisel arvutatakse juhtmete kokkupuute punkt, saadud teave saadetakse protsessorile. See omakorda määrab juhtsignaali, mille järel seade reageerib teatud viisil, näiteks sooritab konkreetsele nupule määratud toimingu.
Omadused:
- juhtide piiratud arvu tõttu on täpsusmäär madal;
- hind on kõigi andurite seas madalaim;
- mitme puutefunktsiooni rakendatakse kuva punkthaaval pollimise teel.
Näidatud mudelit kasutatakse eranditult vananenud seadmetes, uuenduslike lahenduste esilekerkimise tõttu seda tänapäeval praktiliselt ei kasutata.
Pinna akustilised signaalid
Kuidas varustati varasemate telefonide puuteekraani sarnase tehnoloogiaga. Ekraan on klaaspaneel, millesse on sisseehitatud vastuvõtjad (kaks tükki) ja piesoelektrilised trafod on paigutatud vastasnurkadesse.
Generaatorist suunatakse sageduslik elektrisignaal muunduritesse, kustimpulsse levitatakse helkurite abil. Lained korjavad üles andurid, suunatakse need tagasi PET-i, kus need muudetakse tagasi elektrivooluks. Edasi läheb teave kontrollerile, kus seda analüüsitakse.
Ekraani puudutamisel muutuvad laine omadused koos osa energiast teatud kohas neeldumisega. Selle teabe põhjal arvutatakse kokkupuutepunkt ja jõud. Selle kategooria kuvarid on saadaval 3- või 6-millimeetrise kilepaksusega, mis võimaldab teil ilma tagajärgedeta vastu pidada kergele käelöögile.
Puudused:
- töö rikkumine vibratsiooni ja värisemise tingimustes;
- ebastabiilsus igasuguse saaste suhtes;
- teatud konfiguratsiooniga akustiliste signaalide põhjustatud häired;
- madal täpsus muudab need joonistamiseks kasutamiskõlbmatuks.
Muud liigid
Enamasti kasutatavate puuteekraanide seadet ja tööpõhimõtet käsitletakse eespool. Järgmine on loend ebapopulaarsete konfiguratsioonide kuvadest:
- Optilised monitorid – toetavad multi-touch-funktsiooni, sealhulgas suuri ruumijälgi.
- Infrapunamudelid – kaetud fotodioodide paaridega, reageerivad puudutusele mikrokontrolleri kaudu.
- Induktsioonivalikud – varustatud spetsiaalse mähise ja tundlike juhtmete võrguga, mida kasutatakse kallites tahvelarvutites.
Nagu näete, on puuteekraanide jaoks mitu võimalust. Valik on alati tarbija teha.
