Сенсорные технологии
Виды сенсорных технологий: резистивная, емкостная, проекционно-емкостная, матричная, инфракрасная, индуктивная и поверхностные акустические волны. Преимущества и применение сенсорных экранов для изготовления терминалов, информационных киосков, планшетов.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 12.08.2014 |
| Размер файла | 1,2 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
Введение
Резистивная сенсорная технология
Емкостная сенсорная технология
Проекционно-емкостная сенсорная технология
Матричная сенсорная технология
ПАВ сенсорная технология
Инфракрасная сенсорная технология
Прочие технологии
Индуктивная сенсорная технология
Будущее уже сейчас
Заключение
Список используемых источников
Введение
Стремительное развитие электронных технологий, а также расширение сферы их применения требуют упрощения взаимодействия человека и машины. В этом могут помочь сенсорные экраны. Традиционными средствами ввода информации в исполняющее устройство (компьютер) являются клавиатура (кнопки) и «мышь» (трекбол). Применение этих устройств привычно при работе с офисными приложениями, графикой, изображениями, а также для быстрого ввода текста. Однако в ряде случаев применение такого оборудования затруднено, зачастую не целесообразно, а иногда - невозможно.
Например, в полевых условиях необходимо защищать клавиатуру и мышь от пыли, брызг и перепадов температуры. В некоторый случаях, например, в банкоматах, требуются не 102, а чуть более десятка клавиш. Использование «вандалонеустойчивой» мыши вообще исключено. Кроме того, в темное время суток любые клавиши требуют подсветки, а в малогабаритных интеллектуальных устройствах применение каких-либо клавиш вообще нежелательно. Многие справочные системы, установленные, например, на вокзалах, предполагают работу с неквалифицированными пользователями. Использование традиционной клавиатуры в этом случае требует от них определенных умений. В противном случае работа замедляется, и пользование справочной системой становится неудобным. Часто компьютер является вспомогательным инструментом, например, в работе врача, звукорежиссера или оператора электростанции. В этом случае рабочее место, как правило, занято, и размещение клавиатуры становится проблемой. Кроме того, применение традиционной клавиатуры, например, оперирующим хирургом, порой невозможно. Еще труднее оператору электростанции, следящему за технологическими процессами зачастую на 5 и более мониторах. В этом случае применение большого числа клавиатур крайне неудобно, а использование одной клавиатуры и переключение между экранами значительно замедляет реализацию оперативных действий. Применение сенсорных экранов позволит решить большую часть этих проблем. Сенсорный экран (Touch Screen) - это, в общем случае, специальное устройство, которое крепится к экрану отображающего устройства и выполняет функции определения координат точки касания. Функционально в любом сенсорном экране можно выделить три части: сенсор (специальная панель или датчики), контроллер, который управляет датчиками и вычисляет или подготавливает данные для вычисления координат точки касания, и драйвер - программа, которая выполняет необходимые преобразования данных, поступающих от контроллера, проводит, при необходимости, дополнительные вычисления и корректирует работу контроллера.
Для передачи данных от контроллера к компьютеру используется обычно USB или последовательный (Com) интерфейс. Сенсорные экраны различных принципов действия могут работать с плоскопанельными отображающими устройствами (плазменными и жидкокристаллическими панелями), проекционными экранами (с фронтальной и обратной проекцией) и экранами на основе электронно-лучевой трубки (плоскими, цилиндрическими и сферическими). Принцип действия отображающего устройства, снабженного сенсорным экраном, в общем случае можно описать следующим образом. На экран отображающего устройства выводится некоторая графическая информация. Например, это может быть стандартный интерфейс операционной системы или графическая оболочка интеллектуального справочного киоска на вокзале. Пользователь видит изображение через плотно прилегающий прозрачный сенсорный экран и, при необходимости, касается изображения в определенных точках. Контроллер сенсорного экрана передает информацию с датчиков в компьютер, где окончательно вычисляются координаты точки прикосновения. Далее производится сопоставление координат, поступивших с контроллера, с координатами программных элементов интерфейса и определяется элемент интерфейса, который хотел указать пользователь. Таким образом, снабженный сенсорным экраном дисплей позволяет без помощи клавиатуры и мыши перемещать курсор, нажимать на кнопки, открывать папки, запускать программы, вводить текст с помощью экранной клавиатуры и рисовать. Благодаря способности не только выводить изображение, но и вводить данные, такие устройства называют интерактивными или, реже, - интеллектуальными (Smart Board). Необходимо отметить, что в нашей стране сенсорные экраны появились сравнительно недавно, а потому существует некоторая путаница в названиях устройств. Например, термином «сенсорный экран» называют совокупность сенсорных датчиков (в виде панели) и контроллера, также обозначают отображающее устройство, снабженное накладным или встроенным сенсорным экраном.
Как уже отмечалось выше, многие интерактивные дисплеи позволяют рисовать по их поверхности. Эта особенность делает такие устройства удобными при проведении презентаций, конференций или лекционных занятий (рис.2).
Докладчик получает возможность не только демонстрировать рисунки или фотографии, но и делать необходимые пометки и надписи в процессе изложения материала. Причем существует возможность сохранить все сделанные изменения и, при желании, распространить копии среди слушателей. Существует большое количество видов сенсорных экранов, отличающихся не только принципом действия, но и конструктивными особенностями. Среди этого многообразия можно выделить следующие типы технологий: резистивные, емкостные, матричные, индуктивные, а также использующие поверхностно-акустические волны (ПАВ), инфракрасное (ИК) излучение и видеокамеры. Рассмотрим эти технологии подробнее.
Резистивная сенсорная технология
Первые сенсорные экраны создавались с использованием прозрачной резистивной пленки. Эта технология широко распространена и сейчас. Существуют 4, 5 и 8-проводные резистивные сенсорные экраны. Основу конструкции 4-проводного экрана составляют две прозрачные пленки из полиэстера (polyester), майлара (mylar), пластизола (plastisol, PL) или полиэтилентерефталата (polyethylene terephtalate, PET), находящиеся друг напротив друга и разделенные микроскопическими шариками-изоляторами. Внутренние, обращенные друг к другу поверхности пленок покрыты прозрачным токопроводящим (резистивным) составом на основе двуокиси индия и олова (indium tin oxide - ITO). Для определенности назовем один из резистивных слоев задним, а другой, расположенный ближе к наблюдателю, передним (рис.3).
Контакт с этими слоями обеспечивается посредством двух пар металлизированных полосок-электродов. Первая пара расположена вертикально, по краям заднего слоя, а вторая пара - горизонтально, по краям переднего слоя. Все четыре электрода подключены к микроконтроллеру, который последовательно определяет координаты точки касания по горизонтали и вертикали. Работу контроллера в первом случае можно приблизительно описать следующим образом. На вертикальные электроды заднего резистивного слоя подается постоянное напряжение, например, 5 В, и от одного электрода к другому протекает некоторый ток I. При этом на каждом горизонтальном участке заднего резистивного слоя ток создает падение напряжения, пропорциональное длине участка.
При касании экрана передний резистивный слой деформируется и касается заднего слоя. В этом случае передний слой выполняет роль щупа, определяющего напряжение на заднем слое в точке касания. Горизонтальные электроды переднего слоя замыкаются микроконтроллером накоротко (для уменьшения влияния сопротивления переднего резистивного слоя) и суммарный сигнал 5 поступает через буферный каскад, (имеющий большое входное сопротивление), на аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Напряжение на входе АЦП определяет положение точки касания по горизонтали. Для определения координаты по вертикали передний и задний резистивные слои «меняются местами»: на горизонтальные электроды переднего слоя микроконтроллер подает постоянное напряжение, а электроды заднего слоя замыкает, (этот слой используется как щуп). Определение координат точки касания производится микроконтроллером с высокой скоростью - более ста раз в секунду. Слабым звеном 4-проводного экрана является передняя пленка из полиэстера. Многократные деформации приводят к разрушению проводящего слоя, в результате чего уменьшается точность определения координат. Производители гарантируют стабильную работу устройства при количестве нажатий в одной точке до миллиона.
8-проводные экраны отличаются от 4-проводных незначительно - для повышения точности определения координат введены дополнительные 4 проводника, которые соединены с теми же самыми двумя парами металлизированных электродов, расположенных по краям проводящих покрытий. Однако надежности экрана в целом это не увеличивает.
А вот 5-проводный резистивный экран обладает улучшенными характеристиками. Переднее резистивное покрытие, подвергающееся деформации при касании, заменено проводящим и используется исключительно в качестве щупа. А заднее резистивное покрытие наносится не на пленку полиэстера, а на стекло. Поэтому к названию 5-проводных экранов часто добавляют аббревиатуру FG (Film on Glass). Четыре электрода, которые создают вертикальный и горизонтальный градиент напряжений, находятся на заднем резистивном слое. Пятый электрод является выводом переднего проводящего слоя-щупа. Повреждение этого слоя при деформации практически не влияет на точность определения координат, поэтому такие экраны более надежные. Считается, что они выдерживают до 35 миллионов нажатий в одной точке. Кроме того, 5-проводные экраны, в отличие от 4 и 8-проводных, допускают установку на сферические или цилиндрические экраны отображающих устройств на основе ЭЛТ.
Резистивная технология позволяет определять координаты точки касания с высокой точностью. Теоретически, применение 12-разрядных АЦП позволяет различать 4096х4096 точек по горизонтали и вертикали. На практике разрешающая способность вдвое ниже, однако этого вполне достаточно при использовании резистивного экрана, например для рисования или ведения записей в электронном блокноте.
К достоинствам резистивных экранов следует отнести: возможность активации (касания) любым предметом (пальцем, банковской карточкой или тупым концом стилуса), стойкость от пыли, влаги, конденсата, паров, загрязнения поверхности, что позволяет им надежно работать, когда другие типы экранов выходят из строя; низкую стоимость и простоту установки.
Основные недостатки - низкая прозрачность (примерно 75% для 4 и
8-проводных экранов и до 85% - для 5-проводных), недостаточная механическая прочность (экран можно повредить острым предметом),
необходимость периодической калибровки экрана, плохая работа при низких температурах, (что связано с уменьшением эластичности передней деформируемой пленки). Кроме того, резистивный экран способен распознавать только одну точку касания, то есть если при вводе текста ладонь руки давит на экран, то координаты вычисляются неверно. И лишь совсем недавно резистивные панели от фирмы Elo Touch “научились” распознавать
несколько одновременных нажатий, правда на програмном уровне. Резистивные экраны распространены очень широко. Они применяются там, где не требуется высокое качество цветопередачи и исключена возможность актов вандализма, например, в POS (point of sail)-системах (кассовые терминалы), карманных компьютерах, GPS-навигаторах, сотовых телефонах, промышленном и медицинском оборудовании, сложных измерительных приборах и других подобных устройствах.
Емкостная сенсорная технология
Определение координат точки касания в емкостных экранах осуществляется, в первую очередь, благодаря особенностям физического строения тела человека - способности проводить электрический ток и вытекающего отсюда наличия определенной электрической емкости. Рассмотрим устройство емкостного экрана. На прочное стекло, служащее основой конструкции, нанесен резистивный слой, соединенный с четырьмя электродами, расположенными по углам экрана (рис.5).
Для защиты от повреждений слой покрыт снаружи тонкой пленкой специального проводящего состава. Все четыре электрода подключены к микроконтроллеру, который определяет координаты точки касания, сравнивая либо броски напряжения на четырех токовых датчиках, либо частоты четырех идентичных генераторов, в которых задающие RC-цепочки шунтированы изменяющимися емкостями электродов экрана. Рассмотрим первый случай, как наиболее простой. На все четыре электрода через прецизионные резисторы равных номиналов, служащие токовыми датчиками, микропроцессор подает некоторое напряжение, например, 5v. В итоге все четыре электрода панели имеют одинаковый потенциал, поэтому ток не течет и не создает на токовых датчиках падения напряжения. Когда проводящего экрана касается человек, ситуация изменяется. Дело в том, что тело человека проводит ток, а потому обычно имеет потенциал земли - нулевой (сетевые и высокочастотные наводки имеют очень малую амплитуду). При касании пальцем или проводящим предметом сенсорного экрана на проводящем слое появляется точка, потенциал которой меньше, чем потенциалы четырех электродов, поэтому возникает электрический ток. Он течет от источника питания, через токовые датчики, участки резистивного покрытия и тело человека. Чем ближе точка касания к электроду, тем меньше участок резистивного покрытия и, следовательно, меньше сопротивление этого участка, а значит - больше амплитуда тока. Для преобразования тока в напряжение служат прецизионные резисторы, сигналы с которых подаются на четыре отдельных АЦП. Сравнение сигналов на выходах этих АЦП позволяет определить координаты точки касания. Точность емкостных экранов сравнима с точностью резистивных. Меньшее количество слоев делает их более прозрачными (до 90%). Отсутствие элементов, подвергающихся деформации, увеличивает надежность - такие экраны допускают более 200 миллионов нажатий в одну точку и позволяют работать при достаточно низких температурах (до -15°С). Однако переднее проводящее покрытие, участвующее в определении координат, боится механических повреждений, влаги (конденсата) и любых проводящих ток загрязнений экрана.
Недостатками таких экранов являются: необходимость касания только проводящим предметом (пальцем или специальной указкой - стилусом (stylus), проводящим ток), кроме того, пользователь должен иметь достаточно хороший контакт с «землей», иначе после нескольких касаний он приобретает потенциал экрана, и в работе микроконтроллера начинаются сбои. Эти экраны не допускают одновременного нажатия в двух точках, т.е не поддерживают MultiTouch. Сфера применения практически такая же, как и у резистивных экранов, однако наличие статического заряда и протекающего через тело человека тока ограничивает использование, например, в медицинском оборудовании. Емкостные экраны надежнее резистивных, и потому предпочтительнее при интенсивном использовании. Их применяют там, где мала вероятность намеренного повреждения - например, в аптеках, библиотеках, театрах, вокзалах, информационных киосках, банкоматах, терминалах оплаты и.т.д.
Проекционно-емкостная сенсорная технология
От большинства перечисленных выше недостатков свободен другой вид емкостных экранов, обычно называемых проекционно-емкостными или поверхностно-емкостными (фирменные названия соответственно - «projected capacitive technology», PCT, «surface capacitive»). В конструкции используется две системы из вертикальных и горизонтальных хорошо проводящих ток электродов, изолированных друг от друга слоем стекла и образующих решетку (рис.6).
Каждый электрод, будучи проводником, имеет некоторую электрическую емкость. Можно сказать, что в данном случае мы имеем дело со своеобразным конденсатором, одной обкладкой которого является сам электрод, а другой - любой проводящий ток предмет, например, человек. Все горизонтальные электроды (и все вертикальные) имеют одинаковые размеры, форму и проводимость, поэтому, при отсутствии вблизи экрана проводящих предметов, их емкости приблизительно равны. Микроконтроллер последовательно подает на каждый из электродов импульс напряжения и измеряет амплитуду возникающего импульса тока, который заряжает «конденсатор». При поднесении к экрану проводящего предмета, например, пальца, емкость электродов меняется (рис.7).
Чем ближе электрод находится к проводящему предмету, тем больше его емкость, потому что, как известно из физики, емкость обратно пропорциональна расстоянию между обкладками. А чем больше емкость электрода, тем больше импульс «заряжающего» тока. Микроконтроллер сравнивает эти импульсы и находит электрод, имеющий максимальную емкость - это и есть координата точки касания. Принцип действия этой технологии можно рассмотреть с другой точки зрения. При
последовательном сканировании всех электродов вблизи поверхности экрана создается электрическое поле, напряженность которого во всех точках примерно одинакова. Проводящий предмет, поднесенный к экрану, модулирует (изменяет) картину распределения напряженности поля. Микропроцессор фиксирует изменения и вычисляет координаты положения проводящего предмета. Отсюда вытекает второе название технологии - Near Field Imaging (NFI).
PCT-экраны, так же как и емкостные, имеют высокую прозрачность (до 90%) и большой ресурс нажатий - 200 миллионов одну точку, способны работать в очень широком диапазоне температур (от - 40 °С до 60°С). Загрязнения поверхности экрана, проводящие электрический ток, а также влажность вносят определенный вклад в изменение напряженности поля на поверхности экрана. Однако это изменение является постоянным, оно фиксируется электроникой и вычитается при анализе, то есть, другими словами, игнорируется. Высокая чувствительность позволяет использовать для защиты экрана очень толстое (до 18 мм) и очень прочное стекло. Кроме того, для активации экрана не обязателен электрический контакт, (то есть можно касаться экрана рукой в перчатке), и не накладывается особых требований к проводимости человека и пола (земли). Другой важной особенностью является возможность регистрации одновременно нескольких точек касания -- MultiTouch, причем экран способен различать, например, касание стилусом и рукой. Обычно используется проводящий ток стилус, который вдобавок соединяется с системным блоком компьютера, приобретая нулевой потенциал, что позволяет ему вызывать значительно большие изменения емкости электродов, нежели пальцу руки. Одновременное использование стилуса и пальца руки позволяет более полно эмулировать работу мыши и ее клавиш. Кроме того, экран позволяет игнорировать ладонь руки, касающейся экрана при рисовании или письме.
К недостаткам PCT-устройств следует отнести меньшую, чем у лучших моделей традиционных емкостных экранов, разрешающую способность, которой, тем не менее, достаточно для рисования или ввода надписей. Кроме того, при наличии очень толстого защитного стекла возрастает погрешность определения координат по краям экрана. Дело здесь в том, что пользователь касается не объекта на дисплее, а его проекции на переднюю поверхность стекла сенсорного экрана. А при большом угле наблюдения (относительно нормали к экрану) и значительной толщине стекла, эта проекция находится не строго над объектом, а смещается в сторону (параллакс). Другими словами, палец упирается в стекло не совем там, где находится желаемая точка. PCT-экраны незаменимы в тех случаях, когда требуется прочное, надежное и «вандалоустройчивое» устройство. Банкоматы, пункты продажи билетов, справочные киоски, уличные платежные терминалы, например, на вокзалах, стадионах или в транспорте, обычно оснащаются именно такими сенсорными экранами.
Еще эта технология используется в экранах планшетных компьютеров (TabletPC) и сенсорных панелях TouchPad компьютеров и ноутбуков, нетбуков, а также в iPhone.
Перечисленные выше виды сенсорных экранов (резистивные и емкостные) получили в настоящее время очень широкое распространение. Однако в ряде случаев удобнее примененять другие типы. Рассмотрим такие устройства подробнее.
Матричная сенсорная технология
Конструкция матричных сенсорных экранов, называемых иногда цифровыми, очень схожа с конструкцией резистивных экранов, только вместо сплошных резистивных слоев используются горизонтальные и вертикальные прозрачные проводящие полосы. При касании экрана передняя пленка деформируется и вертикальная полоса касается горизонтальной. Наличие замыкания фиксирует микропроцессор. Расположение всех электродов на плоскости известно, а потому пересечение замкнутых электродов однозначно определяет точку касания экрана.
Основной недостаток данного устройства - очень низкое разрешение, порядка 10 линий на дюйм. Поэтому такие устройства совершенно не подходят для рисования и ввода надписей. Главное достоинство - самая низкая среди всех сенсорных экранов стоимость. Надежность матричных экранов выше, чем резистивных, так как даже при нарушении проводящего слоя (изменении сопротивления) микроконтроллер определит наличие замыкания между электродами и вычислит координату точки касания точно. Матричные экраны применяются в тех случаях, когда требуется дешевый экран, а программа-приложение допускает низкую точность указания.
ПАВ сенсорная технология
Сенсорные экраны, использующие поверхностные акустические волны (surface acoustic wave, SAW), имеют довольно сложную конструкцию (рис.8).
По углам прочного стеклянного основания, служащего основой конструкции, находятся пьезопреобразователи, на которые подается электрический сигнал частотой 5 МГц. Этот сигнал преобразуется в ультразвуковую акустическую волну, направляемую вдоль поверхности экрана, а сам экран представляется для программы управления сенсорными датчиками в виде цифровой матрицы, каждое значение которой соответствует определенной точке экранной поверхности. В ограничивающую экран рамку вмонтированы так называемые отражатели, распространяющие ультразвуковую волну таким образом, что она охватывает все рабочее пространство сенсорного экрана. Специальные рефлекторы фокусируют ультразвук и направляют его на приемный датчик, который снова преобразует полученное им акустическое колебание в электрический сигнал. При касании экрана пальцем, часть энергии акустических волн поглощается, благодаря чему картина распространения ультразвука меняется. Управляющая программа сравнивает принятый от датчиков изменившийся сигнал с хранящейся в памяти компьютера цифровой матрицей - картой экрана, и вычисляет исходя из имеющихся данных координату касания, Точность этих экранов выше, чем у матричных, но ниже, чем у традиционных емкостных. Для рисования и ввода текста они, как правило, не используются.
Главным достоинством экрана на ПАВ является возможность отслеживать не только координаты точки, но и силу нажатия. Это возможно, так как степень поглощения акустических волн зависит от величины давления в точке касания.
Это полезно, к примеру, при проектировании систем управления промышленным оборудованием, например, для плавного изменения скорости вращения двигателей или для изменения освещенности помещения.
Так же с ними возможно работать даже на сильно поцарапанных экранах,
ПАВ экраны имеют широкий диапазон рабочих температур: от -20 до +50,
поддерживают высокие разрешения экрана (до 4096 на 4096 точек). В них отсутствуют механические элементы и какие-либо покрытия, ухудшающие качество картинки. В некоторых случаях, для борьбы с бликами, стекло вообще не используется, а излучатели, приемники и отражатели крепятся непосредственно к экрану отображающего устройства.
Главным недостатком являются сбои в работе при наличии вибрации или воздействии акустическими шумами, а также при загрязнении экрана. Любой посторонний предмет, размещенный на экране, (например, жевательная резинка), полностью блокирует его работу. Кроме того, ПАВ сенсорные экраны стоят на порядок дороже емкостных и резистивных. Данная технология требует касания предметом, который обязательно поглощает акустические волны, то есть, например, пластиковая банковская карточка в данном случае неприменима. Несмотря на сложность конструкции, эти экраны довольно долговечны. По заявлению, например, тайваньской фирмы GeneralTouch, они выдерживают до 50 миллионов касаний в одной точке, Это превышает ресурс 5 проводного резистивного экрана. Экраны на ПАВ применяются, в основном, в игровых автоматах, охраняемых справочных системах и образовательных учреждениях.
Инфракрасная сенсорная технология
В ряде случаев к качеству изображения, воспроизводимого отображающим устройством, предъявляются строгие требования. Это касается дисплеев, предназначенных, в основном, для просмотра телевизионных передач, видеофильмов или отображения иллюстративного материала
(слайдов и фотографий), например, в художественном кружке или фотостудии. При необходимости оснащения такого устройства сенсорным экраном лучшим решением будет применение инфракрасной технологии. Для определения точки касания используются две линейки светодиодов, расположенные по вертикали и горизонтали, и две линейки фотодиодов, расположенные на противоположных сторонах экрана (рис.9).
Каждому светодиоду соответствует свой фотодиод. Работает такая оптическая пара следующим образом. При подаче напряжения на светодиод он излучает невидимый для человека инфракрасный свет в пределах очень небольшого телесного угла, чтобы попасть на «свой» фотодиод «не задеть» соседние. Любое препятствие, например, касающийся экрана палец руки, частично или полностью перекрывающее световой луч, приводит к уменьшению или прекращению электрического тока через соответствующий фотодиод. Это изменение фиксируется микроконтроллером, позволяя вычислить координату касания с высокой точностью. Обычно светодиод (и, соответственно, фотодиод) в линейке имеет размеры порядка 2,5 мм, то есть на каждый квадратный сантиметр панели приходится четыре горизонтальных и четыре вертикальных сканирующих луча. Однако механизмы интерполяции, используемые микроконтроллером, позволяют вычислять положение препятствия с большей точностью. Инфракрасный сенсорный экран выполняется в виде рамки, которая не имеет никаких стекол или прозрачных пленок. Поэтому изменение яркости, контраста и цветопередачи изображения, а также появление дополнительных бликов исключены, что является несомненным достоинством экрана. Плюсами так же является то, что можно использовать любой предмет для касания (стилус к примеру или обратная сторона ручки), хорошо переносят перепады температур, имеют высокую чувствительность и выдерживают бесконечное колличество нажатий в одну точку.
Инфракрасная технология не лишена ряда недостатков. Применение в качестве отображающего устройства жидкокристаллических панелей нежелательно, так как касание их поверхности может привести к повреждению TFT-транзисторов и появлению «мертвых» точек, (которые всегда либо включены, либо выключены). Рамка сенсорного экрана зачастую не прилегает к экрану дисплея вплотную, а находится на некотором расстоянии, при этом вследствие параллакса становятся заметными ошибки определения координат по углам. Устройство имеет невысокую надежность, что связанно, во-первых, с небольшим сроком службы ИК-светодиодов, а во-вторых, с особенностями конструкции - оптопары боятся пыли, загрязнений и конденсата. Попадание прямого солнечного света вызывает сбои в работе. Кроме того, такие экраны имеют самую высокую стоимость. Применяются ИК-экраны обычно в образовательных учреждениях - в качестве интерактивных панелей большого размера, и в игровых автоматах.
Прочие технологии
Для работы с большими отображающими устройствами также используется технология DViT (Digital Vision Touch) фирмы «Smart Technologies». Сенсорный экран представляет собой лист 12 полиэстера, заключенный в прямоугольную рамку. По углам рамки находятся миниатюрные видеокамеры, которые формируют изображение поверхности экрана (Рис.10).
Для вычисления координаты точки касания математически достаточно двух камер, расположенных в соседних углах. Однако для повышения точности часто используется четыре камеры. Для защиты экрана отображающего устройства, например, ЖК-панели, служит лист полиэстера. Он не содержит резистивных или проводящих слоев, поэтому не искажает цветопередачу дисплея и имеет высокую прозрачность - до 95%. Точности вычисления координат достаточно для рисования и ввода надписей. Эта технология предназначена для применения в образовательных учреждениях, при проведении конференций и презентаций. Сенсорная насадка может использоваться с матричными дисплеями и проекционными (прямой и обратной проекции) отображающими устройствами, формирующими изображение большого размера. В комплекте с экраном может поставляться лоток с «цветными» электронными перьями для рисования и ластиком. Цвет используемого пера или наличие на экране ластика определяется либо с помощью датчиков лотка, фиксирующих отсутствие инструмента, либо с помощью видеокамер. Это весьма удобно, так как для выбора цвета надписей и переход в режим стирания осуществляются автоматически.
Индуктивная сенсорная технология
В отличие от всех вышеперечисленных видов, индуктивные сенсорные экраны не продаются отдельно от устройства отображения. Их принцип действия схож с PCT-технологией. Под жидкокристаллическим экраном размещается панель, содержащая выполненные печатным способом катушки индуктивности. При подаче переменного напряжения катушки формируют на поверхности экрана электромагнитное поле. В качестве указателя используются стилус, в котором находится настроенный в резонанс контур. При поднесении стилуса к экрану этот контур модулирует электромагнитное поле, изменяя индуктивности расположенных под экраном печатных катушек. Причем чем ближе катушка к контуру стилуса, тем значительнее изменение ее индуктивности. Микроконтроллер фиксирует параметры катушек и вычисляет положение стилуса. Для повышения функциональности стилус обычно снабжается встроенной в наконечник микрокнопкой, которая подключает дополнительные витки к контуру и тем самым позволяет микроконтроллеру различать два разных состояния указателя, т.е
с помощью стилуса можно эмулировать нажатие правой кнопки мыши. Индуктивный экран не влияет на качество изображения, не реагирует на касание ладонью при письме или рисовании и широко применяется в мобильных устройствах, например, планшетных компьютерах.
Будущее уже сейчас
Большинство новейших разработок применяются пока весьма ограниченно. Однако некоторым «счастливчикам» удается вырваться из «застенков» лабораторий.
В настоящее время, например, внедряется технология использования дисперсионных волн (Dispersive Signal Technology, DST). Суть ее такова. Палец или стилус, касающийся подложки экрана, инициирует объемные изгибные акустические колебания. В углах подложки находятся пьезоэлектрические преобразователи, трансформирующие энергию вибрации в электрические сигналы. По разности фаз приходящих из углов колебаний микроконтроллер определяет положение точки касания. Экран имеет высокую прозрачность, долговечен и позволяет игнорировать касание ладони. Активируется любым предметом. Возможно использование с экранами как маленького, так большого размера.
Другой инновационной технологией является применение LCD-панелей со встроенным оптическим сенсорным экраном. Работает устройство следующим образом. Для упрощения и удешевления всей конструкции применяется ЖК-экран, каждый пиксель которого состоит из четырех субпикселей (красного, зеленого, синего и белого). Последовательно с TFT-транзистором белого субпикселя включается фототранзистор (рис.11).
Белые субпиксели покрываются изнутри светонепроницаемым составом, однако снаружи фототранзисторы подвержены воздействию внешних источников света, например, солнца или настольной лампы. Механизм обновления изображения панели в изменениях не нуждается. При поступлении сигнала логической единицы на горизонтальный электрод («Select»), открываются TFT-транзиторы субпикселей всей строки. Сразу после этого по вертикальным электродам («Data») на конденсаторы красного, зеленого и синего субпикселей подается напряжение, соответствующее их яркости в данном кадре. А вот электроды белых субпикселей используются для измерения сопротивления цепочек с фототранзисторами. В случае попадания света от внешних источников фототранзисторы открыты и сопротивление низкое. Если же доступ света перекрыт пальцем или стилусом, то фототранзистор закрывается и не пропускает ток - сопротивление высокое. Микропроцессор сравнивает сопротивления в процессе развертки и таким образом вычисляет координаты точки касания. Устройство способно работать в очень широком диапазоне освещенности экрана - от 50 до 50 000 Люкс.
Заключение
Применение сенсорных экранов дает ряд преимуществ их обладателям. В торговле, находясь в торговых залах или офисах продаж, сенсорные экраны используются для поиска товара или услуги и необходимой информации по нужной продукции (потребительские характеристики, цена, наличие на складе, скидки и др.). Используя интерактивные киоски, предприниматель получает возможность увеличить ассортимент товара без увеличения торговых площадей, ведь для заказа, покупателю необходимо всего лишь выбрать нужный ему товар на сенсорном экране информационного терминала и заказать его. В промышленности сенсорные системы управления широко применяются для автоматизации различных процессов производства. Установленные в цехах, сенсорные терминалы позволяют контролировать качество производства, управлять технологическими процессами, использоваться в качестве систем проведения инструктажа и контроля знаний и прочего. Их применение на производстве дает возможность лучше организовать производственный процесс и свести к минимуму человеческий фактор. Сенсорные информационные киоски, установленные в больницах и других медицинских учреждениях, предоставляют посетителям информацию о медицинских услугах, справочную информацию и полезные сервисы. Сенсорные терминалы и позволяют существенно разгрузить персонал медицинских учреждений и улучшить качество обслуживания посетителей. Сенсорные терминалы, установленные в аптеках, могут содержать информацию: о медицинских товарах, о наличии или отсутствии того или иного товара в сети аптек, научные статьи о препаратах и пр. Так же сенсорные информационные терминалы можно использовать в музеях, библиотеках и других культурных местах. Сенсорные терминалы, расположенные в музеях могут содержать как организационную информацию (время проведения экскурсий и маршруты, расположение залов, экспонатов и пр.), так и быть виртуальными музеями, содержащими изображения и описание произведений искусства. На вокзалах сенсорные информационные терминалы способны оперативно предоставить людям информацию, касающуюся расписания движения транспортных средств, наличии свободных мест, стоимости билета и прочее. Информационные терминалы, установленные в банках, содержат: информацию по всем видам вкладов, включая срок вклада, необходимые документы, процентные ставки, текущую информацию по вкладу; возможностям и видам кредитования населения в зависимости от целей кредита, расчет ежемесячной суммы погашения кредита, необходимые документы; аренде сейфов; курсах валют; видам пластиковых карт, информацию о получении и системе обслуживания; образцам заполнения документов. Использование информационного киоска в банке позволяет снизить нагрузку на специалистов банка, повысить скорость работы и улучшить качество обслуживания. В кафе и ресторанах сенсорные и гаджеты давно используются официантами для сообщения повару информации о заказанных блюдах, для их приготовления. Расположенный в кафе информационный киоск также способен предоставить его посетителям ассортимент блюд на выбор.
Использование сенсорных информационных терминалов практически в любом месте позволяет значительно ускорить процессы обслуживания и производства. Кроме того наличие информационного сенсорного киоска в компании является не только показателем ее солидности, но и заботы о клиентах. сенсорный планшет терминал
Использование сенсорных панелей и планшетов вместо меловых досок в сфере образования также сулит определенные выгоды. Применение отображающих устройств позволяет эффективно использовать заранее подготовленный иллюстративный материал, что экономит массу времени. Наличие у дисплея сенсорных свойств, позволяет делать любые пометки, надписи и рисунки в процессе объяснения. Вся изложенная на лекции информация, включая рисунки преподавателя, легко копируется в неизменном виде в любом количестве и может использоваться учащимися.
В электронике так же сенсорные экраны удобны тем, что:
• Возможно делать минимальное количество органов управления
• Простото графического интерфейса
• Легко управляемы
• Оперативны доступом к функциям устройства
• Расширены мультимедийные возможности
Список используемых источников
Электронный ресурс
1. Сенсорные датчики [Электронный ресурс] http://kiosksoft.ru/news/2006/07/15/1394.html автор: Сергей Леонов
2. Типы сенсорных экранов [Электронный ресурс] http://www.ferra.ru/online/integral/92464/ автор: Егор Емельянов
3. Статьи и обзоры [Электронный ресурс]
http://www.plast-game.ru/articles/list.htm автор: не известен
4. Сенсорный экран: история создания сенсорного экрана [Электронный ресурс] http://reeed.ru/technology_touch_screen.php автор: неизвестен
5. Мануальное воздействие: технологии сенсорных экранов [Электронный ресурс] http://www.computerra.ru/input/37214/ автор: Баир Гармаев
6. Сенсорные технологии: типы сенсорных экранов [Электронный ресурс] http://www.itouch.ru/alldata.asp?p=44 автор: неизвестен
7. Управлять касанием. Сенсорные дисплеи, виды и различия [Электронный ресурс] http://media.mabila.ua/ru/articles/touch_display автор: Евгений Барилюк
8. Сенсорные экраны - решение проблем. часть 1, часть 2, часть 3 [Электронный ресурс] http://broadcasting.ru/articles2/Oborandteh/sens_screen автор: Иван Мухин
9. Можно трогать [Электронный ресурс] http://it-master.biz/mogno-trogat автор: IT-Master
10. Управление в одно касание - вся правда о сенсорных экранах [Электронный ресурс] http://www.smsochka.ru/articles/detail.php?ID=71587 автор: неизвестен
11. Тачскрин вдоль и поперек: сенсорные технологии в мобильных устройствах [Электронный ресурс] http://www.mobimag.ru/Articles/4282/Tachskrin_vdol_i_poperek.htm автор: Игорь Терехов
12. Что такое сенсорная панель (touch panel)? [Электронный ресурс] http://www.beetouch.ru/technologies.php автор: неизвестен
13. Интересное о сенсорных экранах [Электронный ресурс] http://torg.mail.ru/article/7183/?print=1 автор: Torg.Mail.Ru
14. Сенсорные технологии [Электронный ресурс] http://www.elotouch.ru/article.aspx?RubrID=121 автор: неизвестен
15. Сенсорный экран [Электронный ресурс] http://ru.wikipedia.org/wiki/Touch_screen автор:неизвестен
16. Сенсорные экраны [Электронный ресурс] http://www.kiosksoft.ru/news/2006/07/15/1392.html автор: неизвестен
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
История создания сенсорных экранов и понятие их технологии в наши дни. Суть технологий IntelliTouch и Acoustic Pulse Recognition (APR). Взаимодействие экрана и оператора ввода, принцип действия устройства. Преимущества и недостатки сенсорных экранов.
реферат [1,9 M], добавлен 10.05.2013Обзор и анализ существующих технологий сенсорных сетей. Сетевая модель взаимосвязи открытых систем. Общая информация о модулях XBee Series 2. Запуск простейшей ZigBee-сети. Спящий датчик температуры. Проблемы и перспективы развития сенсорных сетей.
дипломная работа [2,4 M], добавлен 01.06.2015Совмещение преимущества гибридных технологий с дешевизной традиционного поверхностного монтажа. Применение в современном приборостроении сверхбыстродействующих многоканальных бескорпусных микросхем. Технологический процесс изготовления микросборок.
контрольная работа [1,0 M], добавлен 21.08.2010Типы и конструкция сенсоров на поверхностном плазмонном резонансе. Классификация, устройство и принцип действия сенсоров. Сенсоры с параллельным и расходящимся световым пучком. Применение поверхностного плазмонного резонанса для биохимических анализов.
курсовая работа [894,9 K], добавлен 18.07.2014Изучение понятия информационных технологий и радиоэлектроники. Особенности признака деления – преимущества, которое приносит компьютерная технология. Основные этапы развития радиоэлектроники, направления ее взаимодействия с информационными технологиями.
реферат [149,5 K], добавлен 31.10.2012Методы интеллектуального анализа данных на основе применения концепций информационных хранилищ. Обеспечение оперативности коммуникации участников бизнес-процессов. Внедрение информационных технологий на предприятии - выбор системы автоматизации.
контрольная работа [20,2 K], добавлен 13.04.2009Содержание и основные составляющие перспективных информационных технологий. Соотношение алгоритмического и эвристического труда при конструировании ЭС. Особенности автоинтерактивного конструирования микроэлектронных блоков средствами малых ЭВМ и АРМ.
реферат [167,7 K], добавлен 19.09.2010Общие сведения и особенности автоматизации техпроцесса. Роботизированные комплексы и ГПС механообработки. Выбор компоновки и комплектующих деталей. Терминология сенсорных систем. Классификация датчиков и систем управления по различным признакам.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 23.04.2014Применение мембран для точного воспроизведения переходных процессов. Особенности направленного действия и расширения частотного спектра. Получение ультразвуковых колебаний в жидкостях. Сущность, основные виды и общая характеристика приемников звука.
реферат [42,9 K], добавлен 28.09.2009Переход от двумерного к трехмерному пространству. Длительность жизненного цикла сети. Оценка периода стабильности и пропускной способности сети на основе отношения между радиусом покрытия и радиусом дальности связи. Зона покрытия сенсорного узла.
реферат [846,8 K], добавлен 06.05.2017Сущность и история развития модемной технологии ADSL. Принцип действия и параметры линии связи ADSL. Понятие и основные преимущества технологии доступа по GEPON. Линейка продуктов GEPON у ZyXEL. Оптические сплиттеры оптической распределительной сети ODN.
реферат [2,3 M], добавлен 04.03.2012Разработка конструкции и технологии изготовления полупроводниковой микросхемы выполненной в интегральном исполнении. Обоснование выбора технологии изготовления микросхемы, на основании которого разработан технологический процесс, топология кристалла.
курсовая работа [708,7 K], добавлен 13.07.2008Активные и пассивные акустические системы и сабвуферы. Подводимая электрическая мощность. Основные типы звуковых систем. Диапазон воспроизводимых частот. Коэффициент нелинейных искажений. Подключение акустической системы. Основные фирмы-производители.
дипломная работа [95,8 K], добавлен 03.06.2014Экранирование электромагнитных полей. Процесс экранирования электромагнитного поля при падении плоской волны на бесконечно протяженую металлическую пластину. Экранирование узлов радиоэлектронной аппаратуры. Экранирование высокочастотных катушек, контуров.
реферат [120,2 K], добавлен 19.11.2008Светодиоды и их применение. Телевизоры с LED подсветкой, их преимущества. OLED дисплеи, их преимущества в сравнении c жидкокристаллическими дисплеями. Кластерные и матричные светодиодные экраны, их применение в целях рекламы на улицах крупных городов.
реферат [210,5 K], добавлен 11.02.2014Лечебное применение механических колебаний разной частоты. Звуковые и ультразвуковые волны. Для получения ультразвука используется явление магнитострикции. Схема образования ультразвуковой волны. Принцип работы аппаратов для лечения ультразвуком.
реферат [701,1 K], добавлен 12.01.2009Интеграция как возможность обмениваться данными между приложениями или как полная реструктуризация информационной среды предприятия. Основные понятия интеграции информационных технологий. Системы корпоративных приложений. Управление бизнес-процессами.
контрольная работа [130,2 K], добавлен 06.08.2013Эффективные пути развития сетевой инфраструктуры. Внедрение сетевых решений на базе технологий сетей Passive Optical Network. Основные топологии построения оптических систем. Сравнение технологий APON, EPON, GPON. Сущность и виды оптического волокна.
дипломная работа [3,3 M], добавлен 01.11.2013Сущность и задачи литографии. Описание процесса создания рисунка с использованием фотолитографии на кремниевой подложке. Исследование режимов технологического процесса ионного легирования в кремниевой технологии при помощи компьютерных программ.
реферат [23,9 K], добавлен 01.02.2016Принципиальная схема оптико-акустического газоанализатора. Избирательное поглощение инфракрасного излучения определяемым компонентом анализируемой газовой смеси. Очевидные преимущества ОА-метода, прибор для реализации. Системы контроля утечки газа.
курсовая работа [529,6 K], добавлен 20.12.2013
