Сенсорные экраны

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

«Южно-Уральский государственный университет»

Факультет «Приборостроительный»

Кафедра «Информационно-измерительная техника и технологии»

Емкостные сенсорные экраны 
 
РЕФЕРАТ 
по дисциплине «Информатика»

Проверил, (доцент) 
____________ /Иосифов Д.Ю./ 
________20__г. 
 
Автор работы 
студент группыПС-104 
____________/Счастливцев Е.В./ 
________20__г. 
 
Реферат защищен 
с оценкой (прописью, цифрой) 
_____________ 
________20__г.

Аннотация

Счастливцев Е.В.Исследование поведения объекта. – Челябинск: ЮУрГУ,ПС-104, 9с.

Цель реферата – рассказать об емкостных сенсорных экранах, их принципе работы, плюсах и минусах и сравнить с другими сенсорными экранами.

Оглавление

Введение 4

1 История сенсорных экранов 6

2 Емкостные сенсорные экраны 8

2.1 Принцип работы 8

2.2 Проекционно-емкостные сенсорные экраны 9

3 плюсы и минусы Емкостных сенсорных экранов 11

3.1 Оптическое качество и прочность 11

3.2 Выбор указующего предмета 12

3.3 Стойкость к загрязнению 13

3.4 Отсутствие необходимости в повторной калибровке 13

Заключение 16

Библиографический список 18

Введение

Традиционными средствами ввода информации в исполняющее  устройство (компьютер) являются клавиатура (кнопки) и «мышь» (трекбол). Применение этих устройств привычно при работе с офисными приложениями, графикой, изображениями, а также для быстрого ввода текста. Однако в ряде случаев  применение такого оборудования затруднено, зачастую не целесообразно, а иногда -невозможно. Например, в полевых условиях необходимо защищать клавиатуру и мышь от пыли, брызг и перепадов температуры. В некоторый случаях, например, в банкоматах, требуются не 102, а чуть более десятка клавиш. Использование «вандалонеустойчивой» мыши вообще исключено. Кроме того, в темное время суток любые клавиши требуют подсветки, а в малогабаритных интеллектуальных устройствах применение каких-либо клавиш вообще нежелательно.

Многие  справочные системы, установленные, например, на вокзалах, предполагают работу с  неквалифицированными пользователями. Использование традиционной клавиатуры в этом случае требует от них определенных умений. В противном случае работа замедляется, и пользование справочной системой становится неудобным.

Часто компьютер  является вспомогательным инструментом, например, в работе врача, звукорежиссера или оператора электростанции. В  этом случае рабочее место, как правило, занято, и размещение клавиатуры становится проблемой. Кроме того, применение традиционной клавиатуры, например, оперирующим  хирургом, порой невозможно. Еще  труднее оператору электростанции, следящему за технологическими процессами зачастую на 5 и более мониторах. В этом случае применение большого числа клавиатур крайне неудобно, а использование одной клавиатуры и переключение между экранами значительно замедляет реализацию оперативных действий.

Применение  сенсорных экранов позволит решить большую часть этих проблем. Сенсорный  экран (Touch Screen) - это, в общем случае, специальное устройство, которое крепится к экрану отображающего устройства и выполняет функции определения координат точки касания. Функционально в любом сенсорном экране можно выделить три части: сенсор (специальная панель или датчики), контроллер, который управляет датчиками и вычисляет или подготавливает данные для вычисления координат точки касания, и драйвер - программа, которая выполняет необходимые преобразования данных, поступающих от контроллера, проводит, при необходимости, дополнительные вычисления и корректирует работу контроллера.

1. История сенсорных  экранов

История создания сенсорного экрана берет начало в 1970 году. Тогда Сэмуэль  Херст (Samuel C. Hurst), преподаватель Университета штата Кентукки, столкнулся с проблемой  считывания данных с лент самописцев. Поразмыслив над тем, как автоматизировать обработку огромного количества лент, Сэмуэль Херст с группой  единомышленников основал компанию Elotouch , которая и стала пионером в производстве сенсорных экранов. Первое устройство сенсорного ввода, получившее имя Elograph, было скорее, дигитайзером и  использовало так называемый резистивный  принцип определения координат.                                                                                                                                                              

 

 

 

Первым  персональным компьютером, оборудованным сенсорным экраном, стал HP-150 , выпущенный Hewlett-Packard в 1983 году. Для отслеживания нажатий применялась сеть инфракрасных лучей, организованная перед обычным ЭЛТ-экраном. Система представляла собой матрицу 21×14, составленную из инфракрасных свето- и фотодиодов.

                  

Первый  персональный компьютер, оборудованный  сенсорным экраном HP-150

2. Емкостные сенсорные экраны

1. Принцип работы

Разные  источники выделяют шесть (иногда —  семь) технологий, по которым производятся сенсорные экраны. Но при внимательном рассмотрении можно увидеть, что  в этих устройствах используются всего четыре базовых принципа —  резистивный, емкостный, акустический и инфракрасный.

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.

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». Зато впечатляет 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.

           

  

 

 

2. Проекционно-емкостные  сенсорные экраны

На внутренней стороне экрана нанесена сетка электродов. Электрод вместе с телом человека образует конденсатор; электроника  измеряет ёмкость этого конденсатора (подаёт импульс тока и измеряет напряжение).

Прозрачность  таких экранов до 90 %, температурный  диапазон чрезвычайно широк. Очень  долговечны (узкое место — сложная  электроника, обрабатывающая нажатия). На ПЁЭ может применяться стекло толщиной вплоть до 18 мм, что приводит к крайней 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 (включая iPhone и iPad).

  

Принцип действия проекционно-ёмкостного сенсорного экрана

3. плюсы и  минусы Емкостных сенсорных экранов

1. Оптическое  качество и прочность

Сенсорные технологии всегда требуют, чтобы поверхность LCD монитора либо распознала прикосновение  или же наоборот - защитила от касания. Изготовители экранов упорно трудятся, чтобы представить яркие и истинные цветные изображения. Таким образом, сенсорные мониторы должны искажать качество отображения картинки как можно меньше. К сожалению, поверхность экрана может потенциально уменьшить качество изображения четырьмя способами: сокращение светопередачи, добавление отражений, сокращение четкости, и изменением цветов. Стекло - основной материал для поверхности экранов по оптическим характеристикам, а так же по его твердости и длительности в использовании. Настоящее стекло имеет приблизительно 92%-ую световую передачу.Со храняя яркость, это позволяет использовать LCD мониторы меньшей стоимости. Слои и покрытия, используемые в резистивной и емкостной технологиях, не только уменьшают светопередачу, они также изменяют оригинальные цвета экрана. Для многих сенсорных решений, типа медицинских приборов или цифровых фото киосков, приемлемо только стекло. Стекло также минимизирует отражения, поскольку не имеет слоев или металлических покрытий. Отражения могут быть утомляющими для глаз постоянных пользователей, например кассиров или игроков в казино; так же это касается киосков, на экраны которых попадает внешнее освещение. Поскольку отражения минимизированы при использовании стекла - в агрессивных антирефлексивных покрытиях или матовых технологиях рассеивания изображение таким образом сохраняет максимальную четкость. Стекло очень трудно поцарапать, (сопротивление- 7H), по сравнению с экранами, имеющими сопротивление с 3H или 4H. Стекло также является стойким к большинству химикатов и не стирается как пластмасса. Также оно устойчиво к искажениям, искажение в размерах или к сжиманию вследствие температурных изменений. Специальное антивандальное стекло также дает дополнительную возможность для использования в жестких окружающих средах. Более толстое стекло, устойчивое к высокой температуре и химикатам, или даже слоистое, могут использоваться вместо обычного стекла. По этим причинам, технология ПАВ стала основной технологией, которую устанавливают в сенсорных киосках и терминалах самообслуживания, и предпочтена многими другими для применений в игровых автоматах и медицине. Но, технология APR обладает лучшими оптическими качествами, следовательно, имеет преимущество перед технологией ПАВ. И к тому же, APR имеет более длительный срок эксплуатации.

2. Выбор указующего предмета

Если  бы оптическое качество и прочность  были единственными проблемами, то IntelliTouch экраны могли бы использоваться везде. Но иногда выбор предмета для  касания перевешивает визуальное качество. Пример, при использовании в ресторане  кассиром или официантом, когда абсолютно  качественное изображение и чистота  цвета не столь необходимы, если на экране всего лишь отображается меню, а действия служащего вряд ли повредят оборудование. То, что более  важно – возможность коснуться  экрана ручкой, кредитной карточкой, или картой как удостоверения  личности; рабочие могут держать  блюда в другой руке, а другой коснуться экрана любым указующим  предметом . По этим причинам, до настоящего времени, сенсорные мониторы, с технологией AccuTouch, были самой популярной технологией, используемой в розничной продаже, ресторанах и в гостиницах в виде POS терминалов, даже несмотря на наличие внешнего пластмассового покрытия, которое ухудшает оптику и может стереться. Технология следующего поколения APR в самом ближайшем будущем получит свою долю на рынке POS- терминалов, поскольку позволяет работать с любым указующим предметом, износостойкая , и обладает лучшим качеством изображения, чем резистивный экран.

В дополнение к оптическим качествам и прочности  стекла, технология APR может быть активизирована пальцем, ногтем, ручкой, стилусом, или  кредитной карточкой, как и в  резистивных экранах.

3. Стойкость к загрязнению

Для некоторых  решений первичная проблема - не качество изображения, износоустойчивость, или выбор указующего предмета, а  стойкость к загрязнению. Экран  с технологией APR функционирует при  попадании на него жидкости, грязи, кетчупа, жира, геля , а также, продолжает работать при наличии царапин. Т.е, монитор с экраном APR герметизирован в соответствии с промышленными  стандартами, и при этом имеет  отличное качество изображения.

4. Отсутствие  необходимости в повторной калибровке

Сенсорные экраны обладают системой координат, независимой  от основного дисплея. Картография  касаний к дисплею требует  конверсионного алгоритма от одной  системы координат до другой. Точность этого преобразования зависит от устойчивости системы координат  точки касания и видеокоординат. LCD-мониторы, в отличие от электронно-лучевых  трубок, имеют изначально заложенное неподвижное положение дисплея. Немногие сенсорные технологии, например, ПАВ , также имеют неподвижную систему координат. Другие, как например, емкостные и некоторые дешевые резистивные технологии, требуют калибровки - даже периодической рекалибровки - по необходимости из-за так называемого "дрейфа". В любом случае, предпочтительно иметь сенсорную технологию, которая никогда не нуждается в калибровке. APR обладает неподвижной системой координат, которая никогда не изменяется во времени, положении, или из-за экологических изменений. С APR традиционная калибровка сенсорных экранов может быть устранена как обязательная необходимость, если размер экрана и положение установлены один раз.

Применение  сенсорных экранов дает ряд преимуществ  их обладателям. Например, интерактивные  справочные системы (киоски), используемые в аптеках, торговых центрах, банках и на вокзалах, удобны в обращении  и позволяют экономить время, чем, несомненно, привлекают клиентов. Использование сенсорных панелей  и планшетов вместо меловых досок  в сфере образования также  сулит определенные выгоды. Обычно значительную часть занятия преподаватель  тратит на рисование схем, графиков и таблиц, а иногда даже на переписывание  листингов компьютерных программ. В  итоге ценное время на объяснение представленного на доске материала  сокращается. При таком режиме работы учащемуся трудно сосредоточиться  на обдумывании материала, так как  он занят копированием записей с  доски. Применяя отображающие устройства, можно эффективно использовать заранее  подготовленный иллюстративный материал, что экономит массу времени. Наличие  у дисплея сенсорных свойств  позволяет делать любые пометки, надписи и рисунки в процессе объяснения. Вся изложенная на лекции информация, включая рисунки преподавателя, легко копируется в неизменном виде в любом количестве и может  использоваться учащимися. Таким образом, благодаря внедрению интеллектуальных панелей можно повысить качество преподавания и поднять уровень образования.

К сожалению, в нашей стране применение сенсорных  экранов пока очень ограничено. Остается надеяться, что со временем этот недостаток удастся победить.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

К сожалению, на простейшем ёмкостном экране, который  сейчас ставят в самые дешёвые "сенсорные" телефоны, невозможно организовать модный "многопальцевый" интерфейс мультитач - четыре электрода по углам способны фиксировать только одно нажатие  в каждый момент времени. От этого  недостатка свободны проекционно-ёмкостные  дисплеи, в которых на обратную сторону  экрана нанесена целая сетка проводников (или ряды электродов), на которые  подаётся слабый ток, а место касания  определяется по точкам с повышенной ёмкостью. К слову, такие экраны способны реагировать даже на приближение  руки (а значит, и на руку в перчатках) - всё зависит от настроек чувствительности.

Многие  специалисты не без оснований  считают, что резистивные экраны - это вчерашний день, а будущее  за ёмкостными. И действительно, один только переход от системы механико-электрического ввода к чисто электрической - это, безусловно, прогресс. Выросла  надёжность, точность определения координат, пропала необходимость в калибровке, появился "многопальцевый" интерфейс.