Емкостные (электростатические) и проекционно-ёмкостные сенсорные экраны.

Емкостные (электростатические) и

проекционно-ёмкостные сенсорные экраны.

Емкостный (электростатический) сенсорный экран.

В работе емкостного экрана человек участвует не только механическим нажатием, но и изменяет электрические параметры. До прикосновения экран обладает некоторым электрическим зарядом. Прикосновение пальца меняет картину заряженности, «оттягивая» часть заряда к точке нажатия (рис. 1). Датчики экрана, расположенные по всем четырем углам, следят за течением заряда в экране, определяя, таким образом, координаты «утечки» электронов.

 
Рис. 1. Принцип действия ёмкостного сенсорного экрана 

В основе принципа работы емкостных сенсорных экранов лежит свойство человеческого тела проводить электрический ток, что указывает на наличие электрической емкости. В простейшем случае такой экран состоит из прочной стеклянной подложки, на которую наносится слой резистивного материала. По его углам размещаются четыре электрода. Сверху резистивный материал укрывается токопроводящей пленкой.

                Проводящее покрытие, используемое для определения координат, чувствительно к влаге, механическим повреждениям и проводящим ток загрязнениям. Емкостные экраны срабатывают только при касании их проводящим предметом (рукой без перчатки или специальным стилусом). На все четыре электрода подается небольшое переменное напряжение. В момент прикосновения человека к экрану электрический заряд перетекает по коже на тело, при этом возникает электрический ток. Его значение пропорционально расстоянию от электрода (угла панели) до точки касания. Контроллер измеряет силу тока по углам экрана и определяет координаты точки касания.

Операционная система Windows 7 уже была намного лучше адаптирована для работы с сенсорными дисплеями, чем все предыдущие версии. 0б этом свидетельствуют видоизмененный интерфейс и панель задач, в которой на месте прямоугольных кнопок, символизирующих запущенные программы, появились квадратные иконки — на них намного удобнее нажимать пальцем. Кроме того, появилась новая функция — списки переходов, позволяющие быстро найти недавно открывавшиеся файлы или часто запускаемые элементы. Для активации этой возможности достаточно перетащить иконку программы на Рабочий стол. Впервые в операционную систему Windows добавлена опция распознавания сенсорных жестов, к которым привязано выполнение отдельных функций. Монитор со встроенным сенсорным экраном и поддержкой Multitouch упростит управление в Windows 7 при подключении к любому ПК.

Емкостные экраны также отличаются высокой надежностью (в них отсутствуют гибкие мембраны) и высокой степенью прозрачности. Правда, они не годятся для работы стилусом или перчаткой, - нажимать на экран необходимо «голым пальцем». Надежность емкостного экрана - до миллиарда нажатий в одно и то же место. Емкостный принцип иногда используется и в «обычных» клавиатурах, причем эти клавиатуры отличаются от механических и мембранных большей надежностью и стойкостью к пыли и влаге.

Принцип работы:
1. До экрана дотрагиваются проводящим ток предметом (пальцем, специальным стилусом).
2. Ток перетекает с экрана на предмет.
3. Контроллер измеряет силу тока по углам экрана и определяет координаты точки касания.

Преимущества емкостных сенсорных экранов:
1. Высокая долговечность (до 200 млн. нажатий).

2. Возможность работы при низких температурах (до -15 °С).

3. Высокое светопропускание (более 90%).

Недостатки:
1. Реагируют на прикосновение только токопроводящего предмета (пальца, специального стилуса). 2. Восприимчивы к воздействию влаги, токопроводящих загрязнений.

3. Не поддерживают Multitouch.

Проекционно-ёмкостные сенсорные экраны.

Выполненные по классической технологии экраны такого типа также не способны отслеживать одновременно несколько нажатий. Такой возможностью обладает проекционно-емкостный сенсорный экран, который используется в телефонах iPhone и аналогичных устройствах. Он имеет более сложное строение по сравнению с обычными емкостными экранами. В нем используется оптический сенсорный экран, поддерживающий технологию Multitouch. На подложку из стекла наносится два слоя электродов, разделенные диэлектриком и формирующие решетку (электроды в нижнем слое расположены вертикально, а в верхнем — горизонтально). Сетка электродов вместе с телом человека образует конденсатор (рис. 2). В месте касания пальцем происходит изменение его емкости, контроллер улавливает это, и вычисляет по этим данным координату точки касания.

Такие экраны также имеют высокую прозрачность и способны работать при еще более низких температурах (до -40 °С). Проводящие электрический ток загрязнения влияют на них в меньшей степени, они реагируют на руку в перчатке. Высокая чувствительность позволяет использовать для защиты таких экранов толстый слой стекла.

На внутренней стороне проекционно-ёмкостных сенсорных экранов нанесена сетка электродов. Электрод вместе с телом человека образует конденсатор, а электроника измеряет ёмкость этого конденсатора (подаёт импульс тока и измеряет напряжение).

                Прозрачность таких экранов до 90 %, и температурный диапазон чрезвычайно широк. Очень долговечны (узкое место — сложная электроника, обрабатывающая нажатия). На данного типа экранах может применяться стекло толщиной вплоть до 18 мм, что приводит к высокой вандалоустойчивости. На непроводящие загрязнения не реагируют, проводящие легко подавляются программными методами. Поэтому проекционно-ёмкостные сенсорные экраны применяются в автоматах, устанавливаемых на улице. Реагирует на руку в перчатке. Невысокая точность дополняется параллаксом от толстого вандалоустойчивого стекла. Отличают нажатие рукой от нажатия проводящим пером. В некоторых моделях поддерживается мультитач. Поэтому такая технология применяется в тачпадах и мультитач-экранах.

Принцип работы:
1. Экрана касаются или подносят к нему на близкое расстояние проводящий ток предмет, образующий вместе с ним конденсатор.
2. В месте касания изменяется электрическая емкость.
3. Контроллер регистрирует изменение и определяет, на каком пересечении электродов оно произошло. На основании этих данных вычисляются координаты точки касания.

Преимущества:
1. Высокая долговечность (до 200 млн. нажатий), возможность работы при низких температурах (до -40 °С)

2. Высокая вандалоустойчивость (экран можно покрыть слоем стекла толщиной до 18 мм)
3. Высокое светопропускание (более 90%)
4. Поддерживают Multitouch

Недостатки:

1. Реагируют на прикосновение только токопроводящего предмета (пальца, специального стилуса)

Примеры устройств:
Телефоны (например, iPhone), тачпады, экраны ноутбуков и компьютеров (например, HP TouchSmart tx2) электронные киоски, банкоматы, платежные терминалы.