сенсорная панель что такое
Типы сенсорных экранов
Сенсорный экран – это устройство ввода и вывода информации посредством чувствительного к нажатиям и жестам дисплея. Как известно, экраны современных устройств не только выводят изображение, но и позволяют взаимодействовать с устройством. Изначально для подобного взаимодействия использовались всем знакомые кнопки, потом появился не менее известный манипулятор «мышь», существенно упростивший манипуляции с информацией на дисплее компьютера. Однако «мышь» для работы требует горизонтальной поверхности и для мобильных устройств не очень подходит. Вот тут на помощь приходит дополнение к обычному экрану – Touch Screen, который так же известен под названиями Touch Panel, сенсорная панель, сенсорная пленка. То есть, по сути, сенсорный элемент экраном не является – это дополнительное устройство, устанавливаемое поверх дисплея снаружи, защищающее его и служащее для ввода координат прикосновения к экрану пальцем или иным предметом.
Использование
Сегодня сенсорные экраны находят широкое применение в мобильных электронных устройствах. Изначально тачскрин применялся в конструкции карманных персональных компьютеров (КПК, PDA), теперь первенство держат коммуникаторы, мобильные телефоны, плееры и даже фото- и видеокамеры. Однако технология управления пальцем через виртуальные кнопки на экране оказалась настолько удобной, что ею оснащаются почти все платежные терминалы, многие современные банкоматы, электронные справочные киоски и другие устройства, используемые в общественных местах.
Ноутбук с сенсорным экраном
Нельзя не отметить и ноутбуки, некоторые модели которых оснащаются поворотным сенсорным дисплеем, что придает мобильному компьютеру не только более широкую функциональность, но и большую гибкость в управлении им на улице и на весу.
К сожалению, пока подобных моделей ноутбуков, называемых в народе «трансформеры», не так много, но они есть.
В целом, технологию сенсорного экрана можно охарактеризовать как наиболее удобную в случае, когда необходим мгновенный доступ к управлению устройством без предварительной подготовки и с потрясающей интерактивностью: элементы управления могут сменять друг друга в зависимости от активируемой функции. Тот, кто хоть раз работал с сенсорным устройством, сказанное выше прекрасно понимает.
Типы сенсорных экранов
Всего на сегодня известно несколько типов сенсорных панелей. Естественно, что каждая из них обладает своими достоинствами и недостатками. Выделим основные четыре конструкции:
Кроме указанных экранов, применяются матричные экраны и инфракрасные, но ввиду их низкой точности их область применения крайне ограничена.
Резистивные
Резистивные сенсорные панели относятся к самым простым устройствам. По своей сути, такая панель состоит из проводящей подложки и пластиковой мембраны, обладающих определенным сопротивлением. При нажатии на мембрану происходит её замыкание с подложкой, а управляющая электроника определяет возникающее при этом сопротивление между краями подложки и мембраны, вычисляя координаты точки нажатия.
Преимущество резистивного экрана в его дешевизне и простоте устройства. Они обладают отличной стойкостью к загрязнениям. Основным достоинством резистивной технологии является чувствительность к любым прикосновениям: можно работать рукой (в том числе в перчатках), стилусом (пером) и любым другим твердым тупым предметом (например, верхним концом шариковой ручки или углом пластиковой карты). Однако имеются и достаточно серьезные недостатки: резистивные экраны чувствительны к механическим повреждениям, такой экран легко поцарапать, поэтому зачастую дополнительно приобретается специальная защитная пленка, защищающая экран. Кроме того, резистивные панели не очень хорошо работают при низких температурах, а также обладают невысокой прозрачностью – пропускают не более 85% светового потока дисплея.
Использование пера с сенсорным экраном
Ёмкостные
Технология ёмкостного сенсорного экрана основана на принципе того, что предмет большой ёмкости (в данном случае человек) способен проводить электрический ток. Суть работы ёмкостной технологии заключается в нанесении на стекло электропроводного слоя, при этом на каждый из четырех углов экрана подается слабый переменный ток. Если прикоснуться к экрану заземленным предметом большой емкости (пальцем), произойдет утечка тока. Чем ближе точка касания (а значит, и утечки) к электродам в углах экрана, тем больше сила тока утечки, которая и регистрируется управляющей электроникой, вычисляющей координаты точки касания.
Ёмкостные экраны очень надежны и долговечны, их ресурс составляет сотни миллионов нажатий, они отлично противостоят загрязнениям, но только тем, которые не проводят электрический ток. По сравнению с резистивными они более прозрачны. Однако недостатками является все же возможность повреждения электропроводного покрытия и нечувствительность к прикосновениям непроводящими предметами, даже руками в перчатках.
Проекционно-ёмкостные
Проекционно-ёмкостные экраны основаны на измерении ёмкости конденсатора, образующегося между телом человека и прозрачным электродом на поверхности стекла, которое и является в данном случае диэлектриком. Вследствие того, что электроды нанесены на внутренней поверхности экрана, такой экран крайне устойчив к механическим повреждениям, а с учетом возможности применения толстого стекла, проекционно-ёмкостные экраны можно применять в общественных местах и на улице без особых ограничений. К тому же этот тип экрана распознает нажатие пальцем в перчатке.
Данные экраны достаточно чувствительны и отличают нажатия пальцем и проводящим пером, а некоторые модели могут распознавать несколько нажатий (мультитач). Особенностями проекционно-ёмкостного экрана являются высокая прозрачность, долговечность, невосприимчивость к большинству загрязнений. Минусом такого экрана является не очень высокая точность, а также сложность электроники, обрабатывающей координаты нажатия.
С определением поверхностно-акустических волн
Суть работы сенсорной панели с определением поверхностно-акустических волн заключается в наличии ультразвуковых колебаний в толще экрана. При прикосновении к вибрирующему стеклу, волны поглощаются, при этом точка прикосновения регистрируется датчиками экрана. Плюсами технологии можно назвать высокую надежность и распознавание нажатия (в отличие от ёмкостных экранов). Минусы заключаются в слабой защищенности от факторов окружающей среды, поэтому экраны с поверхностно-акустическими волнами нельзя применять на улице, а кроме того, такие экраны боятся любых загрязнений, блокирующих их работу. Применяются редко.
Другие, редкие типы сенсорных экранов
Применение индукционного экрана в ноутбуке
Мультитач (Multi-touch)
Мультитач, о котором все так много говорят и популярность которого только растет, не является типом сенсорного экрана. По своей сути, технология множественного нажатия – что является вольным переводом словосочетания multi-touch – это дополнение к сенсорному экрану (чаще всего построенному по проекционно-ёмкостному принципу), позволяющее экрану распознавать несколько точек прикосновения к нему. В результате мультитач-экран становится способным к распознаванию жестов. Вот лишь некоторые из них:
О пользе и недостатках сенсорных экранов
В карманных устройствах сенсорные экраны появились давно. Причин этому несколько:
Однако и недостатков хоть отбавляй:
В результате, полностью избавиться от клавиатуры не всегда получается, ведь гораздо удобнее набирать текст с помощью привычных клавиш. Зато сенсорный экран интерактивнее, благодаря более оперативному доступу к элементам меню и настройкам современных гаджетов.
Надеемся, что этот материал поможет вам при выборе устройства с сенсорным экраном.
Обсудить сенсорные экраны на форуме
Принципы работы сенсорных панелей и их поддержка в микроконтроллерах NXP
Наиболее часто в электронике применяются резистивные и емкостные сенсорные панели. Основные задачи при разработке приборов с использованием данных устройств — это достижение высокой точности определения координат воздействия, снижение шумов, калибровка и достижение низкого энергопотребления.
Технология сенсорных панелей
Что такое сенсорная панель дисплея? Обычно это прозрачная панель, расположенная над самим дисплеем, которая восприимчива к прикосновению с последующей возможностью точного определения его координат. Существует несколько основных технологий построения сенсорных панелей: резистивная, емкостная, инфракрасная. Наиболее распространенными являются резистивные панели, хотя в последнее время емкостные приобретают все большую популярность.
Емкостная технология
Принцип работы панели на данном принципе действия основан на определении события нажатия посредством фиксирования изменения силы поля на углах емкостной пластины.
Слабый сигнал переменного тока подается на каждый угол пластины. Прикосновение любого проводящего материала к пластине будет вызывать утечку тока, что и фиксируется датчиками на тех же углах.
Слабым местом данной технологии является потребность в сложной математической обработке при определении координат прикосновения. Кроме того, экраны уже не воспринимают нажатие через перчатку.
Резистивная технология
Панель состоит из двух пластин, расположенных друг над другом. На одну из пластин нанесен слой проводящего резистивного материала в вертикальной, а на другой пластине — в горизонтальной ориентации, и от каждой пластины выведены по 2 электрода.
Детектирование нажатия в резистивных панелях заключается в определении наличия контакта между двумя проводящими пластинами.
После того как нажатие зафиксировано, производится измерение координаты точки воздействия: сначала по горизонтали, затем — по вертикали. Само определение координат сводится к определению сопротивления в каждом из плеч получившегося «резисторного» делителя.
Даная технология использует простейшую математику для определения координат.
Резистивные панели легче, чем емкостные, хотя могут ослаблять яркость экрана, находящегося под ними, на 15%, а в отдельных случаях — и еще больше.
Основные нюансы при использовании резистивных панелей
Разрешающая сила сенсорных панелей резистивного типа ограничена разрядностью АЦП-контроллера и разностью напряжения, которое подается на электроды панели. Так, например, 10-битное АЦП может измерять в идеальном варианте до 1024 уровней напряжения (иначе говоря, точек на сенсорной панели).
Однако, на практике есть некоторые ограничения: так, например, при подаче на панель напряжения 3,3 В рабочие напряжения окажутся в пределах от 0,4 В до 2,9 В, давая рабочий диапазон только 2,5 В. И для дисплея 800×600 это дает 775 уникальных уровней (от изначальных 1024), которые можно будет измерить. Диапазоны рабочих напряжений у разных моделей панелей могут несколько отличаться.
Другая проблема для определения координат — это устранение влияния шумов и достижение приемлемой повторяемости результата. Здесь важную роль играет даже малейшее варьирование напряжения питания. На точность полученного результата прямо пропорционально влияет точность АЦП. Кроме того, неудачное расположение гибкого шлейфа, соединяющего сенсорную панель и контроллер, может быть причиной различных помех. Для того, чтобы свести ошибки к минимуму при разработке контроллера АЦП следует обратить внимание на несколько важных правил:
Кроме всего прочего, у панелей есть важный недостаток: они могу изменять свои параметры с течением времени. Это происходит из-за износа резистивных пластин. Кроме того, каждая панель в своем роде уникальна и требует также изначальной калибровки.
Потому время от времени следует вызывать процедуру калибрования экрана. Программно это реализуется посредством сопоставления координат нескольких точек на экране с напряжениями панели, соответствующими этим точкам. Затем вводятся поправки в алгоритм пересчета напряжений в логические координаты.
Энергопотребление
Резистивные панели — малопотребляющие устройства, потому что требуют питания только тогда, когда происходит нажатие.
Сам контроль нажатия требует крайне мало энергии, так как не подразумевает протекания тока через панель. Общее сопротивление каждой панели составляет обычно от нескольких сотен Ом до нескольких кОм. Поэтому потребляемый ток будет напрямую зависеть от напряжения питания панели, и чем напряжение меньше, тем будет ниже потребление, однако сильное снижение может повредить точности измерения. Также, по возможности, следует избегать конденсаторных фильтров. Отрицательной стороной фильтрации может стать сильно увеличенное время установки напряжения делителя, что может также стать причиной ошибочного восприятия нажатия.
Принцип измерения координаты воздействия на сенсорную панель
Определение события нажатия сводится к подаче опорного напряжения на одну пластину и земли — на другую пластину. Как только верхняя пластина (см. рисунок 1) в результате воздействия извне коснется нижней, контролируемое напряжение упадет, и простой логический вход это зафиксирует.
Как только контроллер обнаружил нажатие на сенсорную панель, для определения координаты задействуется АЦП. На рисунке 2 представлен пример того, как можно измерить координату в одной из плоскостей (во второй плоскости измерение будет произведено аналогичным образом).
Рис. 2. Измерения координаты
После измерения обеих координат напряжение с пластин снимается, и экран возвращается в режим пониженного энергопотребления.
Аппаратная поддержка сенсорных панелей в семействах микроконтроллеров LH7 и LPC3000 от NXP
В ARM-микроконтроллеры NXP старших семейств встроены аппаратные контроллеры сенсорных панелей. Базовой частью аппаратного контроллера является 10-битный АЦП. Кроме того, контроллер снабжен аппаратным детектором нажатия и силовыми ключами для управления измерением. Процесс измерения полностью автоматизирован и не требует вмешательства контроллера. Также встроенный контроллер не требует никаких внешних компонентов.
Контроллер программируется на автоматическое определение нажатия. Как только нажатие будет зафиксировано, запустится автоматический замер координат в обеих плоскостях. Этим замером управляет логический автомат. Он может быть настроен под конкретный частный случай и содержит регулировки времени установления сигнала. В нем также заданы очередность открывания полевых ключей и значение выбранного опорного напряжения.
Рис. 3. Устройство аппаратного TS-контроллера
Как только координаты будут готовы, совершится вызов специализированного прерывания, после чего координаты будут программно доступны в FIFO-стеке АЦП. Данные значения считываются, а затем контроллер сенсорной панели снова переводится в режим низкого потребления с ожиданием прикосновения.
Реализация поддержки сенсорной панели в микроконтроллерах NXP на базе АЦП
Аппаратная реализация
АЦП микроконтроллеров NXP позволяет достаточно просто реализовать контроль сенсорных панелей. Кроме АЦП потребуется несколько логических входов-выходов с возможностью подачи достаточного тока на сенсорную панель напряжения питания. Если требуется достаточно большой ток для пропускания через панели, то, возможно, потребуются внешние полевые ключи.
Пример подключения микроконтроллера к сенсорной панели представлен на рисунке 4.
Рис. 4. Подключение сенсорной панели к микроконтроллера общего назначения
Как видно из рисунка, для реализации контроллера потребуется 2 канала АЦП, 4 вывода общего назначения, а также отключаемый источник опорного напряжения.
Рис. 5. Калибрование сенсорной панели по 2 точкам
Программная реализация
Первая задача — это определение события нажатия:
Координаты определяются так:
Калибровка
Калибровка дисплея производится по двум и более точкам. Возьмем для примера дисплей 320×240. И разместим точки калибрования на координатах (10; 10) и (310; 230). Рассмотрим калибрование только по оси X (по Y будет все аналогично). Итак, измеренные напряжения на обеих точках оказались равными 3,08 и 0,28 В соответственно.
Определим приращение напряжения на каждый пиксель путем расчета простейшей пропорции:
Далее, можно найти значения напряжения на краю экрана
И теперь для определения координаты любой точки из полученного напряжения нужно следовать формуле:
где Uх — измеренное напряжение.
Например, для точки с напряжением 1,8 В, координата будет равна 147.
Вывод
Использование сенсорных панелей совместно с микроконтроллерами NXP представляется достаточно удобным и экономически выгодным решением.
Как это работает? | Тачпад
Сенсорная панель, или по-другому тачпад, была изобретена в 1988 году Джорджем Герфайде. Затем корпорация Apple лицензировала его проект и, начиная с 1994 года, стала использовать в ноутбуках PowerBook. С тех пор тачпад является наиболее распространенным устройством управления ноутбуком. Как же он работает — об этом в сегодняшнем выпуске.
Тачпад представляет собой плоскую сенсорную панель, содержащую пакет печатных плат. Панель чаще всего имеет прямоугольную форму площадью не более 50 квадратных сантиметров. Она располагается ниже клавиатуры и слегка утоплена в корпус лэптопа.
Работа тачпада основана на измерении электрической ёмкости между пальцем и датчиком или между двумя датчиками. Ёмкостные датчики расположены вдоль вертикальной и горизонтальной осей тачпада, что позволяет определить положение пальца с необходимой точностью. Чувствительная поверхность устройства представляет собой сетку из двух слоёв металлических проводников, разделённых слоем тонкой изолирующей прокладки из лавсановой плёнки. Два слоя проводников выполняют роль обкладок, прокладка — роль диэлектрика, а конденсаторы формируются на пересечении перпендикулярных проводников. При этом слои расположены таким образом, что проводники одного слоя перпендикулярны проводникам другого.
Тело человека является хорошим проводником. При приближении к чувствительной поверхности палец изменяет электрическое поле и ёмкости конденсаторов. Микроконтроллер измеряет сопротивление между парами проводников и сравнивает измеренные значения с сохранёнными в памяти. Анализируя отклонения измеренных значений, микроконтроллер определяет координаты места касания и давление, оказываемое на поверхность. Чем больше давление или количество приложенных пальцев, тем больше полная ёмкость конденсатора, образуемого поверхностью устройства и пальцами. Из-за того, что тачпад работает при измерении ёмкости, пользоваться им ручкой или карандашом невозможно.
Стоит отметить, что на ёмкость конденсаторов влияют не только пальцы, но внешние электрические поля и другие физические эффекты. В результате ёмкость постоянно меняется или дрожит. Для устранения дрожания применяются «фильтрующие» алгоритмы. Они сглаживают резкие изменения значений. Чаще всего используется простой алгоритм, называемый алгоритмом «усредняющего окна». Согласно ему значение текущих координат определяется усреднением двух последних не сглаженных значений.
Что такое тачскрин, как он работает и как его откалибровать
Английское слово Touch Screen можно перевести как прикосновение к экрану. Разбираемся в том, что такое тачскрин. Принцип работы сенсорного устройства связан с реагированием на простое нажатие пальца. Калибровка экрана позволяет вернуть необходимые настройки и комфортно пользоваться гаджетом. Данная манипуляция выполняется с помощью двух методов: штатными средствами ОС или сторонними приложениями.
Какие бывают и для чего
Как работает тачскрин
Система touch screen включает матрицу из жидких кристаллов. Под ней находятся микродиоды для подсвечивания и обработки касания. Экран защищен стеклом, снижающим опасность повреждений. Антибликовое покрытие облегчает восприятие информации в солнечную погоду, нейтрализуя блики.
Как настроить
Если интерактивный монитор не слушается, необходимо выполнить настройку системы. Неполадки могут возникать вследствие контакта с влагой, механических повреждений. Каждый гаджет оснащен специальной технологией настройки. Если у пользователя не получается добиться необходимых параметров, необходимо обратиться в сервисную службу.
Как проверить резистивный тачскрин мультиметром
Мультиметр позволяет установить показатель сопротивления Touch Screen, который должен находиться в пределах от 50 Ом до 1500 Ом. Аномальные цифры свидетельствуют о неисправности техники. Мультиметр устанавливают в режим измерения сопротивления до 2000 Ом (2кОм). Требуется прикоснуться щупами к 1 и 3 контактам. После отслеживаем результаты. На приборе должны высветиться цифры от 200 Ом до 1500 Ом. По аналогии осуществляем контроль 2 и 4 контактов.
Важно проверить целостность контуров и наличие контакта между слоями без давления от касания. Для этого мультиметр переводим в режим сопротивления до 20 кОм. Проверяем сначала 1 и 2 контакты, затем 2 и 4. На измерительном приборе не должно ничего отражаться. При контакте пальцев с тачскрином устройство отследит некоторое сопротивление с учетом места давления.
Как перезагрузить
Процедура перезагрузки Touch Screen описывается в руководстве к прибору. Она отличаются по бренду и модели гаджета. Обычно команда перезагрузки обозначается как Reset.
Почему не работает тачскрин и что делать
Отсутствие реакции Touch Screen на касание пальца может свидетельствовать о различных поломках прибора. Среди иных признаков выхода тачскрина из строя:
При выявлении названных и иных неполадок требуется обратиться в сервисный центр для профессиональной диагностики и ремонта оборудования.
Как откалибровать тачскрин
Калибровка позволяет устранить неполадки в работе гаджета и вернуть его к необходимым настройкам. Вернуть сенсор в рабочее состояние можно двумя способами:
После калибровки цифровое устройство выполнит корректировку тачскрина.
Тачскрин работает зеркально как исправить
На устройстве под управлением операционной системы Windows 10 необходимо провести перенастройку дисплея сенсорного типа. В этом случае специалисты рекомендуют выполнить калибровку тачскрина девайса согласно инструкциям производителя.
Чем отличаются тачскрины
Тачскрин представляет собой прибор для ввода данных. Он включает многослойную пленку со слоем резистивного материала на поверхности. Узнаем, чем они отличаются от других элементов современных гаджетов.
Тачскрин от дисплея
Производители поддерживают тенденцию по совмещению этих опций. Создается единый монолитный узел, который будет решать все текущие задачи в минимальные сроки. Подобные технологии помогают повысить эксплуатационные характеристики. При этом увеличиваются расходы в случае ремонта гаджета.
Дисплей от тачскрина на смартфоне
Дисплеем называется часть устройства, необходимая для показа иконок и картинок. Такой компонент как тачскрин срабатывает на касание по поверхности, обеспечивая ввод сведений. Он служит в роли альтернативы клавиатуры на компьютерной технике.
Тачскрин и сенсор
Как разблокировать тачскрин
Для снятия блокировки потребуется ввести на панели задач диспетчер устройств. Выбираем стрелку у позиции Устройства HID. Останавливаемся на HID-совместимых сенсорных экранах. В верхней части окошка нажимаем на опцию Действие. Далее Включить устройство и Подтвердить операцию.
Как отключить тачскрин
Для отключения экрана с опцией тачскрин, необходимо пользоваться руководством по эксплуатации к устройству. Производитель дает детальные инструкции, как действовать для деактивации прибора. Они отличаются по марке и модификации гаджета.
В Windows 10
Если на устройстве установлена Windows 10, необходимо действовать по следующему алгоритму:
На моноблоке
Для деактивации экрана выбираем Панель управления, Просмотр по категориям, Перо и сенсорный ввод. Останавливаемся на опции Касание. Убираем галку с позицией Использовать палец как устройства ввода.
На ноутбуке HP
Выключить тачскрин на ноутбуках HP можно, если два раза нажать на верхней части панели в левом секторе. Там обычно располагают область в форме впадины.
Альтернативный вариант предполагает открытие панели управления, опции Просмотр, выбор иконки Мышь. На вкладке Параметры устройства отключают сенсор.
На ноутбуке Asus
Чтобы выключить touch screen на ноутбуке Asus, нужно нажать на клавиатуре FN+F7 (иногда F9). Сочетание выбирают с учетом модели цифровой техники. За деактивацию отвечает клавиша, на которой изображена перечеркнутая сенсорная панель.
Цены на тачскрины
Компания Plasmaonline предлагает следующие цены на тачскрины в аренду: