Viele Menschen, insbesondere Menschen mittleren Alters und junge Menschen, nutzen aktiv Smartphones, Tablets und andere intelligente Anzeigegeräte. Allerdings dachten nur wenige von ihnen über das Funktionsprinzip des Touchscreens und seine Varianten nach. Lassen Sie uns versuchen, dies genauer zu verstehen.
Erfindungsgeschichte
Zum ersten Mal weltweit wurde ein Prototyp eines Touch-Geräts von Sam Hurst, einem Lehrer aus den USA, verwendet. Er entwickelte 1970 die Idee, Daten aus einer großen Anzahl von Streifenschreibern auszulesen. Die Automatisierung dieses Prozesses ist zu einer Art Sprungbrett für die Entwicklung von Touch-Monitoren geworden, die als Elotouch bekannt sind. Die Entwicklung einer Gruppe von Hurst-Kollegen wurde 1971 veröffentlicht, die eine resistive Vierdraht-Technologie zur Bestimmung von Berührungspunkten beinh altete.
Das PLATO IV-System gilt als der erste Computersensor. Als Ergebnis spezieller Studien zur Computerisierung des Bildungswesens wurde es auch in den USA veröffentlicht. Es bestand aus einer Blockplatte (256 Stück), funktionierte gemdas Prinzip der Verwendung eines Gitters aus Infrarotströmen.
Beschreibung
Das Touch-Display ist ein elektronisches Element, das digitale Informationen visualisiert, indem es die Oberfläche des Monitors berührt. Unterschiedliche Arten dieser Strukturen reagieren auf mehrere Momente oder einen bestimmten Faktor (Kapazitäts- und Widerstandsänderung, thermische Differenz, spezieller Zeiger).
Nach dem Funktionsprinzip werden Touchscreens wie folgt unterteilt:
- Resistive Versionen.
- Matrix-Modelle.
- Kapazitive Optionen.
- Oberflächenakustische Modifikationen.
- Optische Sensoren und ihre Varianten.
Betrachten wir gängige Anzeigemodelle dieser Kategorie, Umfang, Funktionen und Vorteile.
Wie resistive Touchscreens funktionieren
Dies ist der einfachste Monitortyp. Es reagiert auf die Transformation der Widerstandskraft im Bereich der Berührung eines bestimmten Objekts und der Displayoberfläche. Die gebräuchlichste und elementarste Technologie umfasst zwei Hauptelemente in ihrem Design:
- Panel-Substrat aus Polyester oder einem ähnlichen Polymer, dessen Dicke einige zehn Moleküle nicht überschreitet. Der transparente Teil dient dazu, Stromteilchen zu leiten.
- Lichtdurchlässige dünne Kunststoffmembran.
Beide Schichten sind mit einer speziellen Widerstandsbeschichtung versehen. Dazwischen befinden sich mikroskopisch kleine kugelförmige Isolatoren.
Während des Betriebs biegt sich die Membran bei Kontakt mitSubstrat, wodurch der Stromkreis geschlossen wird. Die Steuerung mit einem Analog-Digital-Wandler reagiert auf die Operation und berechnet den Wert des Anfangs- und Stromwiderstands sowie die Koordinaten des Kontaktpunkts. Solche Geräte zeigten schnell ihre negativen Seiten, weshalb die Ingenieure das Design verbesserten, indem sie einen fünften Draht hinzufügten.
Verwenden
Aufgrund des einfachen Funktionsprinzips des resistiv konfigurierten Touchscreens findet er überall Anwendung. Designmerkmale:
- niedrige Kosten;
- Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse, außer Minustemperaturen;
- gute Reaktion auf Kontakt mit einem nicht scharfen, geeigneten Objekt.
Solche Displays werden an Nachschub- und Geldtransferterminals, Geldautomaten und anderen Geräten angebracht, die von der Umgebung isoliert sind. Der schwache Schutz des Monitors vor Beschädigungen wird durch das Vorhandensein einer Schutzfolie kompensiert.
Wie kapazitive Touchscreens funktionieren
Diese Art von Anzeige funktioniert unter Berücksichtigung der Fähigkeit von Objekten mit erhöhter Kapazität, sich in elektrische Wechselstromleiter umzuwandeln. Das Gerät ist eine Glasscheibe mit Widerstandsbeschichtung. An den Ecken platzierte Elektroden legen eine schwache Spannung an die leitfähige Schicht an. Während des Kontakts wird ein Leckstrom beobachtet, wenn das Objekt eine größere elektrische Kapazität als der Schirm hat. Der Strom ist in den Eckteilen fixiert, und die Informationen ausIndikatoren gehen zur Verarbeitung an den Controller, der den Berührungsbereich berechnet.
Die ersten Modelle verwendeten Gleichstrom. Dies vereinfachte das Design, scheiterte jedoch, wenn der Benutzer keinen Bodenkontakt hatte. In Bezug auf die Zuverlässigkeit übertreffen diese Geräte resistive Gegenstücke um etwa das 60-fache (ausgelegt für 200 Millionen Klicks). Transparenzstufe - 0, 9, minimale Betriebstemperatur - bis zu -15 °C.
Nachteil:
- fehlende Reaktion auf behandschuhte Hände und die meisten Fremdkörper;
- Beschichtung mit Leiter befindet sich in der obersten Schicht, was zu einer Anfälligkeit für mechanische Spannungen führt;
- sie sind für Innenterminals geeignet.
Versionen mit kapazitiver Projektion
Das Funktionsprinzip des Touchscreens von Smartphones einiger Konfigurationen basiert auf diesem Typ. Auf der Innenfläche des Geräts ist ein Elektrodengitter aufgebracht, das bei Kontakt mit dem menschlichen Körper eine Kondensatorkapazität bildet. Nach dem Berühren des Displays mit einem Finger verarbeiten die Sensoren und der Mikrocontroller die Informationen, die Berechnungen werden an den Hauptprozessor gesendet.
Eigenschaften:
- diese Designs haben alle Fähigkeiten von kapazitiven Sensoren;
- sie können mit einer bis zu 18 Millimeter dicken Folienbeschichtung ausgestattet werden, die zusätzlichen Schutz vor mechanischen Einwirkungen bietet;
- Verunreinigungen auf schwer zugänglichen leitfähigen Teilen werden mit der Softwaremethode entfernt.
Die angegebenen Konfigurationen sind auf vielen persönlichen Geräten und Endgeräten montiert, die im Freien im Verborgenen betrieben werden. Es ist erwähnenswert, dass Apple auch projizierte kapazitive Monitore bevorzugt.
Matrix-Modifikationen
Dies sind vereinfachte Versionen der Widerstandstechnologie. Die Membran ist mit einer Reihe vertikaler Leiter ausgestattet, das Substrat - mit horizontalen Analoga. Das Funktionsprinzip des Touchscreens: Bei Berührung wird der Punkt berechnet, an dem der Kontakt der Leiter aufgetreten ist, die empfangenen Informationen werden an den Prozessor gesendet. Das wiederum bestimmt das Steuersignal, woraufhin das Gerät auf eine bestimmte Weise reagiert, zum Beispiel eine Aktion ausführt, die einer bestimmten Taste zugewiesen ist.
Eigenschaften:
- aufgrund der begrenzten Anzahl von Leitern gibt es eine geringe Genauigkeitsrate;
- Preis ist der niedrigste aller Sensoren;
- Multitouch-Funktion wird durch Punktweises Abfragen des Displays realisiert.
Das angegebene Modell wird ausschließlich in ver alteten Geräten verwendet, es wird in der heutigen Zeit aufgrund des Aufkommens innovativer Lösungen praktisch nicht mehr verwendet.
Oberflächenakustische Signale
Wie der Touchscreen früher Telefone mit ähnlicher Technologie ausgestattet wurde. Das Display ist eine Glasplatte, in die Empfänger (zwei Teile) eingebettet sind und piezoelektrische Transformatoren an gegenüberliegenden Ecken platziert sind.
Vom Generator wird ein elektrisches Frequenzsignal an die Konverter geliefert, von wo aus eine Reihe vonPulse werden mittels Reflektoren ausgebreitet. Die Wellen werden von Sensoren aufgenommen, zum PET zurückgeführt und dort wieder in elektrischen Strom umgewandelt. Weiter gehen die Informationen an den Controller, wo sie ausgewertet werden.
Wenn Sie den Bildschirm berühren, ändern sich die Eigenschaften der Welle durch die Absorption eines Teils der Energie an einem bestimmten Ort. Basierend auf diesen Informationen werden der Kontaktpunkt und die Kontaktkraft berechnet. Displays dieser Kategorie sind mit einer Folienstärke von 3 oder 6 Millimetern erhältlich, wodurch Sie einen leichten Schlag mit der Hand ohne Folgen überstehen können.
Fehler:
- Verletzung der Arbeit bei Vibrationen und Erschütterungen;
- Instabilität gegenüber jeglicher Verschmutzung;
- Störungen durch akustische Signale einer bestimmten Konfiguration;
- niedrige Genauigkeit macht sie unbrauchbar zum Zeichnen.
Andere Arten
Das Gerät und das Funktionsprinzip der am häufigsten verwendeten Touchscreens wurden oben besprochen. Das Folgende ist eine Liste von Displays unpopulärer Konfigurationen:
- Optische Monitore - unterstützen Multi-Touch, einschließlich großer Fußabdrücke.
- Infrarot-Modelle - mit Paaren von Photodioden-LEDs bedeckt, reagieren über einen Mikrocontroller auf Berührungen.
- Induktionsoptionen - ausgestattet mit einer speziellen Spule und einem Netzwerk empfindlicher Leiter, die bei teuren Tablets verwendet werden.
Wie Sie sehen können, gibt es mehrere Optionen für Touchscreens. Die Wahl liegt immer beim Verbraucher.
