Творческая работа "Виды сенсорных экранов"

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

«Сахалинский промышленно-экономический техникум»

ВИДЫ СЕНСОРНЫХ ЭКРАНОВ

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

по дисциплине: Основы электротехники

Исполнители:

Морозов А.Д.

Николаев М.А.

гр. ОВ-1301

Руководитель:

Зубова Н.Ф.                            

Южно-Сахалинск, 201

Оглавление

Введение        3

Глава I. История развития        4

Глава II. Применение и особенности        5

Глава III. Типы сенсорных экранов        8

Глава IV. Резистивный экран        9

Глава V. Емкостный экран        12

Глава VI. Сравнительная таблица        14

Заключение        16

1. Введение

Мода на сенсорные экраны буквально захлестнула весь мир высоких технологий. Теперь редкий сотовый телефон или плеер обходится без «тачскрина», а уж общая область применения чувствительных к нажатию дисплеев и вовсе безгранична. Именно эти факты заставили нас рассказать вам о типах сенсорных экранов и областях их применения.

Сенсорный экран – координатное устройство ввода информации, реагирующее на прикосновения. Чаще всего они заменяют множество механических кнопок, что, несомненно, удобно, так как он совмещает в себе и дисплей, и устройство ввода. Отсутствие движущихся механических частей и дополнительных устройств повышает надежность работы такой системы.

Целью работы является изучение строения, возможностей и области применения, а также сравнение двух популярных типов сенсорных экранов.

Объектом исследования являются сенсорные экраны.

Задача – изучить строение, возможности, область применения и сравнить два вида сенсорных экранов.

2. Глава I. История развития

Первое подобие сенсорного экрана появилось в конце 60-х годов прошлого века, когда американский ученый Сэмюэль Херст столкнулся с  необходимостью считывать километры ленты самописцев. В 1971 году им была основана компания Elotouch, выпустившая элограф – первый вычислительный прибор с резистивным сенсорным экраном. Чуть позже его компания объединилась с Siemens и стала называться Elographics. Плодами такого сотрудничества стала разработка сенсорной панели для существующих кинескопов. В 1982 году компания представила первый в мире телевизор с сенсорным экраном. 

3. Глава II. Применение и особенности

Сенсорные экраны используются  в платёжных терминалах, информационных киосках, оборудовании для автоматизации торговли, карманных компьютерах, мобильных телефонах, операторских панелях в промышленности.

Конечно же, такой способ ввода информации не может не иметь ряда преимуществ, среди которых можно перечислить:

• Простоту интерфейса;
• Быстрый набор в спокойной обстановке;
• Серьёзное расширение мультимедийных возможностей аппарата.

В информационных и торговых автоматах, операторских панелях и прочих устройствах, в которых нет активного ввода, сенсорные экраны зарекомендовали себя как очень удобный способ взаимодействия человека с машиной. Этому посодействовали следующие причины:

• Повышенная надёжность;
• Устойчивость к жёстким внешним воздействиям (включая вандализм), пыле и влагозащищённость;

Но такая технология так же не может и не иметь недостатков. На примере карманных устройств:

• Отсутствие тактильной отдачи;
• Высокое энергопотребление;
• Особо тонкие модели экранов даже при незначительном повреждении рискуют быть растресканными или вообще разбитыми;
• Не морозоустойчив;

В стационарных устройствах:

• Работая с вертикальным экраном, пользователь вынужден держать руку на весу;
• Поэтому вертикальные экраны пригодны только для эпизодического использования наподобие банкоматов;
• На горизонтальном экране руки загораживают обзор;
• Даже с острым пером параллакс ограничивает точность позиционирования действий оператора на сенсорных экранах без курсора. В то же время, использование курсора создаёт оператору дополнительные сложности, уменьшая эргономичность;
• Без специальных покрытий отпечатки пальцев могут мешать пользователю;
• Эти недостатки не позволяют использовать только сенсорный экран в устройствах, с которыми человек работает часами. Впрочем, в грамотно спроектированном устройстве сенсорный экран может быть не единственным устройством ввода — например, на рабочем месте кассира сенсорный экран может применяться для быстрого выбора товара, а клавиатура — для ввода цифр;

4. Глава III. Типы сенсорных экранов

Сегодняшние сенсорные экраны подразделяются на несколько типов в зависимости от физического принципа действия: резистивные (четырех-, пяти- или восьмипроводные), емкостные, проекционно-ёмкостные, матричные, экраны на основе поверхностно-акустических волн, оптические, тензометрические и экраны на основе инфракрасных лучей. Запатентованных названий технологий еще больше – несколько десятков. Наибольшее распространение получили резистивные и емкостные экраны, а остальные либо безнадежно устарели, либо узкоспециализированы. Рассмотрим строение и принцип работы резистивного и емкостного экрана.

5. Глава IV. Резистивный экран

Наиболее простым в реализации типом резистивного экрана является четырехпроводной. Он состоит из стеклянной панели и гибкой пластиковой мембраны, на которые нанесено тонкое проводящее покрытие. Пространство между стеклом и мембраной заполнено микроизоляторами, надёжно изолирующими токопроводящие поверхности. По краям каждого слоя установлены тонкие металлические пластинки — электроды. В заднем слое с резистивным материалом они расположены вертикально, а в переднем — горизонтально, что необходимо для вычислений координат. Когда на экран нажимают, панель и мембрана замыкаются, специальный датчик регистрирует изменение сопротивления в точке нажатия и преобразует его в сигнал. Усовершенствованной вариацией являются восьмипроводные сенсорные экраны. Их точность выше, однако надежность и долговечность хромают. 

Пятипроводной экран более надёжен за счёт того, что резистивное покрытие на мембране заменено проводящим, которое продолжит работать даже с поврежденной мембраной. На заднее стекло нанесено покрытие с четырьмя электродами по углам, которые постоянно находятся под напряжением. А вот пятый электрод является выводом переднего проводящего слоя. Как только вы коснетесь экрана, верхний и нижний слои сомкнутся, а контроллер сперва зафиксирует изменение напряжения на переднем слое, то есть сам факт касания. Далее сначала на заднем слое заземляются два электрода по горизонтали, а затем два других, но по вертикали.

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. Резистивный сенсорный экран преимущественно используется в коммуникаторах, телефонах, в промышленности (в качестве органов управления), медицине.

6. Глава V. Емкостный экран

Емкостный (как и поверхностно-емкостный) экран устроен сложнее и использует тот факт, что тело человека и экран образуют конденсатор, который проводит переменный ток.

Такой экран представляет собой стеклянную панель, покрытую прозрачным резистивным материалом, чтобы обеспечить электрический контакт с телом. Электроды, расположенные по углам экрана, подают на проводящий слой небольшое переменное напряжение. При касании экрана пальцем или другим проводящим предметом происходит утечка переменного тока через упомянутый конденсатор. Чем ближе палец к электроду, тем меньше сопротивление экрана, а значит, сила тока больше. Все это регистрирую датчики, передающие информацию для дальнейшей обработки процессору.

Данные экраны достаточно чувствительны и отличают нажатия пальцем и проводящим пером, а некоторые модели могут распознавать несколько нажатий (мультитач). Емкостные сенсорные экраны долговечны и выдерживают до 200 миллионов нажатий (около 6 с половиной лет нажатий с промежутком в одну секунду), не пропускают жидкости и отлично терпят не проводящие загрязнения. Их точность немного лучше, чем у резистивных, а прозрачность превышает 90%.

Из недостатков стоит отметить, что не проводящий ток предмет не может быть использован для воздействия на этот тип сенсорных экранов. Даже рука в перчатке не может использоваться для ввода данных на емкостном сенсорном экране.

В основном емкостные экраны используются в электронных киосках на улице, платежных терминалах, банкоматах, тачпадах ноутбуков, смартфонах нового поколения.

 Основываясь на перечисленных выше особенностях двух типов сенсорных экранов, мы можем сделать небольшое сравнение. Какие же основные отличия емкостного и резистивного сенсорного экрана? Об этом можно узнать из таблицы ниже.

7. Глава VI. Сравнительная таблица

Из данной таблицы видно, что резистивный тип сенсорных экранов уступает по возможностям. Емкостные экраны более удобные в использовании в мобильных устройствах и терминалах, так как имеют высокую прочность, чувствительность и видимость.

8. Заключение

В последнее время, в устройствах общего пользования, все большую популярность приобретают именно емкостные сенсорные экраны. Эти экраны более удобные в использовании в мобильных устройствах и терминалах, так как имеют высокую прочность, чувствительность и видимость. Резистивные сенсорные экраны, в ближайшем будущем, будут в основном использоваться в промышленных устройствах, где может пригодиться их меньшая восприимчивость к ударным нагрузкам.