Många människor, särskilt medelålders och ungdomar, använder aktivt smartphones, surfplattor och andra smarta skärmprylar. Men få av dem tänkte på principen om pekskärmens funktion och deras varianter. Låt oss försöka förstå detta mer i detalj.
Invention Story
För första gången i världen användes en prototyp av pekenhet av Sam Hurst, en lärare från USA. Han utvecklade idén 1970 att läsa data från ett stort antal bandskrivare. Automatisering av denna process har blivit en slags språngbräda för skapandet av pekskärmar, kända som Elotouch. Utvecklingen av en grupp Hurst-kollegor publicerades 1971, som inkluderade en resistiv fyrtrådsteknologi för att bestämma beröringspunkter.
PLATO IV-systemet anses vara den första datorsensorn. Den släpptes också i USA, som ett resultat av särskilda studier relaterade till datorisering av utbildning. Den bestod av en blockpanel (256 stycken), fungerade enlprincipen att använda ett rutnät av infraröda strömmar.
Description
Pekskärmen är ett elektroniskt element som visualiserar digital information genom att röra vid monitorns yta. Olika typer av dessa strukturer reagerar på flera moment eller en specifik faktor (förändring i kapacitans och resistans, termisk skillnad, speciell pekare).
I enlighet med funktionsprincipen är pekskärmar uppdelade enligt följande:
- Resistiva versioner.
- Matrix-modeller.
- Kapacitiva alternativ.
- Yt-akustiska modifieringar.
- Optiska sensorer och deras varianter.
Låt oss överväga vanliga displaymodeller av denna kategori, omfattning, funktioner och fördelar.
Hur resistiva pekskärmar fungerar
Detta är den enklaste typen av monitor. Den reagerar på omvandlingen av motståndskraften i området för beröring av ett visst föremål och displayytan. Den vanligaste och mest elementära tekniken inkluderar två huvudelement i sin design:
- Panelsubstrat av polyester eller liknande polymer, vars tjocklek inte överstiger några tiotals molekyler. Den transparenta delen tjänar till att leda strömpartiklar.
- Ljusgenomsläppande tunt plastmembran.
Båda skikten är belagda med en speciell resistiv beläggning. Mellan dem finns mikroskopiska kulformade isolatorer.
Under drift böjs membranet i kontakt medsubstrat, som ett resultat av vilket kretsen är sluten. Regulatorn med en analog-till-digital-omvandlare reagerar på operationen och beräknar värdet på initial- och strömresistansen samt koordinaterna för kontaktpunkten. Sådana enheter visade snabbt sina negativa sidor, som ett resultat av vilket ingenjörerna förbättrade designen genom att lägga till en femte tråd.
Använd
På grund av den enkla funktionsprincipen för pekskärmen med resistiv konfiguration används den överallt. Designfunktioner:
- lågpris;
- motstånd mot miljöpåverkan, förutom negativa temperaturer;
- bra reaktion på kontakt med alla icke-vassa lämpliga föremål.
Sådana displayer är monterade på påfyllnings- och pengaöverföringsterminaler, bankomater och andra enheter som är isolerade från omgivningen. Monitorns svaga skydd mot skador kompenseras av närvaron av en skyddande filmbeläggning.
Hur kapacitiva pekskärmar fungerar
Denna typ av display fungerar med hänsyn till förmågan hos föremål med ökad kapacitet att omvandlas till ledare av växelström. Enheten är en glaspanel med resistiv beläggning. Elektroder placerade i hörnen lägger en svag spänning på det ledande lagret. Vid kontakt observeras strömläckage om föremålet har en större elektrisk kapacitans än skärmen. Strömmen är fixerad i hörndelarna, och informationen frånindikatorerna går till styrenheten för bearbetning, som beräknar beröringsytan.
De första modellerna använde likström. Detta förenklade designen, men det misslyckades om användaren inte hade kontakt med marken. När det gäller tillförlitlighet överstiger dessa enheter resistiva motsvarigheter med cirka 60 gånger (designade för 200 miljoner klick). Transparensnivå - 0, 9, lägsta driftstemperatur - upp till -15 °C.
Nackdelar:
- brist på reaktion på handskar och de flesta främmande föremål;
- beläggning med ledare är placerad i det översta lagret, vilket orsakar känslighet för mekanisk påfrestning;
- de är lämpliga för inomhusterminaler.
Kapacitiva projektionsversioner
Funktionsprincipen för pekskärmen på smartphones i vissa konfigurationer är baserad på denna typ. Ett elektrodnät appliceras på enhetens inre yta, som, när det kommer i kontakt med människokroppen, bildar en kondensatorkapacitans. Efter att ha berört displayen med ett finger bearbetar sensorerna och mikrokontrollern informationen, beräkningarna skickas till huvudprocessorn.
Funktioner:
- dessa design har alla kapaciteter hos kapacitiva sensorer;
- de kan utrustas med en filmbeläggning upp till 18 millimeter tjock, vilket ger extra skydd mot mekanisk stöt;
- föroreningar på svåråtkomliga ledande delar tas bort med mjukvarumetoden.
De angivna konfigurationerna är monterade på många personliga enheter och terminaler som arbetar utomhus under tak. Det är värt att notera att Apple också föredrar projicerade kapacitiva bildskärmar.
Matrix modifications
Dessa är förenklade versioner av resistiv teknologi. Membranet är utrustat med ett antal vertikala ledare, substratet - med horisontella analoger. Funktionsprincipen för pekskärmen: vid beröring beräknas punkten där kontakten mellan ledarna inträffade, den mottagna informationen skickas till processorn. Det bestämmer i sin tur styrsignalen, varefter enheten reagerar på ett givet sätt, till exempel utför en åtgärd som är tilldelad en specifik knapp.
Funktioner:
- på grund av det begränsade antalet ledare finns det en låg noggrannhetsgrad;
- priset är det lägsta bland alla sensorer;
- multi-touch-funktionen implementeras genom att avfråga displayen punkt för punkt.
Den angivna modellen används uteslutande i föråldrade enheter, den används praktiskt taget inte i modern tid på grund av framväxten av innovativa lösningar.
Akustiska ytsignaler
Hur pekskärmen på tidiga telefoner var utrustad med liknande teknik. Displayen är en glaspanel i vilken mottagare (två delar) är inbäddade och piezoelektriska transformatorer placeras i motsatta hörn.
Från generatorn tillförs en elektrisk frekvenssignal till omvandlarna, varifrån en serie avpulser fortplantas med hjälp av reflektorer. Vågorna plockas upp av sensorer, återförs till PET, där de omvandlas tillbaka till elektrisk ström. Vidare går informationen till den registeransvarige, där den analyseras.
När du trycker på skärmen förändras vågens egenskaper med absorptionen av en del av energin på en viss plats. Baserat på denna information beräknas kontaktpunkten och kontaktkraften. Skärmar i denna kategori finns med en filmtjocklek på 3 eller 6 millimeter, vilket gör att du kan motstå ett lätt slag från din hand utan konsekvenser.
Flaws:
- brott av arbete under förhållanden med vibrationer och skakningar;
- instabilitet mot alla föroreningar;
- störning på grund av akustiska signaler av en viss konfiguration;
- låg precision gör dem oanvändbara för ritning.
Andra arter
Enheten och funktionsprincipen för pekskärmar, som används oftast, diskuteras ovan. Följande är en lista över visningar av impopulära konfigurationer:
- Optiska bildskärmar - stöder multi-touch, inklusive stora fotavtryck.
- Infraröda modeller - täckta med par fotodioder, reagerar på beröring genom en mikrokontroller.
- Induktions alternativ - utrustad med en speciell spole och ett nätverk av känsliga ledare, som används på dyra surfplattor.
Som du kan se finns det flera alternativ för pekskärmar. Valet är alltid upp till konsumenten.
