Как это устроено?..Сенсорные экраны

См. также № 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21/08

Cенсорный экран. В наше время сенсорные экраны используются повсюду: в туристических киосках, банкоматах, кассовых терминалах, системах управления промышленными процессами. Рынок стремительно растёт, поскольку интерфейс прост в пользовании, дёшев и надёжен. В основе работы таких экранов лежат три физических принципа, позволяющих точно определять местоположение точки контакта стилуса (пальца или какого-нибудь предмета) с экраном. Когда вы нажимаете на экран, то в этой точке в резистивных моделях повышается электрическое напряжение, а в емкостных появляется кратковременный ток (как в сенсорных панелях ноутбуков). Есть модели, где стилус при касании прерывает акустический или инфракрасный пучок излучения. Резистивные экраны появились первыми, сейчас они самые распространённые, относительно дешёвые и работают с любым стилусом – пальцем, карандашом и т.п. К емкостным экранам надо прикасаться пальцем или заземлённым стилусом, чтобы обеспечить замкнутую цепь тока. Волновые экраны самые молодые и очень дорогие. В системах управления промышленными процессами используются, как правило, резистивные модели, в игровых автоматах – емкостные, в банкоматах и киосках – волновые. Большинство пользователей абсолютно не интересуются, к какому типу относится экран, которым они пользуются. Но вы можете узнать это с помощью нехитрого трюка. Прикоснитесь к экрану ногтем (не кожей!). Если он ответит, значит, этот экран резистивный или волновой, – коснитесь его двумя разведёнными пальцами одновременно. Если курсор окажется только под одним пальцем, экран волновой инфракрасный (программа регистрирует только первый контакт), если курсор будет бегать между пальцами – экран резистивный (точки усредняются). В случае, когда экран не отвечает на касание ногтем, опять-таки приложите к нему два разведённых пальца. Если курсор окажется только под одним пальцем, то этот экран акустический, если будет бегать между пальцами, – экран емкостной.

Резистивный сенсорный экран. Поверх ЭЛТ- или ЖК-экрана накладывается стеклянная панель с проводящим покрытием. Эта панель через очень тонкую полиэфирную прокладку, выполненную в виде крошечных точек, накрывается полиэфирной же плёнкой с проводящим слоем снизу. На этот проводящий слой от контроллера подаётся слабый градиент напряжения в продольном и поперечном направлениях, что позволяет определить местоположение места касания экрана стилусом.

Емкостной сенсорный экран. Стеклянная панель покрывается проводящим слоем с обеих сторон. На внешнюю поверхность дополнительно наносится покрытие, устойчивое к царапинам. Сформированные по краям панели электроды обеспечивают равномерное распределение напряжения по всей площади. (Внутреннее проводящее покрытие служит для экранирования и уменьшения шумов.) При касании экрана пальцем изменяется ёмкость, возникает импульс напряжения, и между соответствующими электродами протекает импульс тока.

Волновой сенсорный экран. В экране на поверхностных акустических волнах (ПАВ) на углах ничем не покрытой стеклянной панели формируются плёночные микроприборы, которые преобразуют электрический сигнал от контроллера в ультразвуковую волну, распространяющуюся по поверхности стекла. Вследствие отражения от краёв панели образуется стоячая волна. Когда мягкий стилус касается экрана, в точке касания волна частично поглощается. Поглощение фиксируется преобразователями, и сигнал передаётся на контроллер. В инфракрасных экранах миниатюрные светодиоды и фототранзисторы формируют сетку невидимых лучей. При касании экрана стилусом соответствующая пара лучей прерывается.

Знаете ли вы, что?..

Биолог Кен Мартен (океанариум на Гавайях) первым использовал подводный сенсорный ИК-экран и компьютер Макинтош, чтобы создать язык общения между животным и человеком. Компьютер генерировал звуки типа тех, что издают дельфины, – свист и щелчки. Дельфины, содержащиеся в океанариуме, могли дотрагиваться своим рострумом (носом) к сенсорному экрану и слышать порождаемый при этом звук. Когда дельфин повторял такой звук, который обозначал команду и выполнял её (например, слышал команду «вверх» и устремлялся вверх), считалось, что элемент разговорного языка создан. Дельфины не получали никакого стимулирования в виде лакомства, только интеллектуальное – выполняли команды, подаваемые в виде звука или изображения.

Билл Колвел из компании EloTouchSystems первым в мире продемонстрировал сенсорный экран и запатентовал резистивную модель с «точечной» полиэфирной прокладкой. Это случилось в 1977 г. В 1982 г. 33 телевизора с сенсорными экранами были продемонстрированы на Всемирной ярмарке в Кноквилле (США).

Scientific American, 2001, April, p. 103–104. Сокр. пер. с англ. Н.Д.Козловой

Продолжение следует