Сенсорный экран - виды. Какие сенсорные дисплеи бывают у современных смартфонов

Установка сенсорного смесителя - отличное решение для усовершенствования дизайна санузла. Данный прибор отвечает всем санитарно-гигиеническим нормам, ведь не требует тактильного контакта. Достаточно всего лишь преподнести руку к крану, и из него потечет вода. Об особенностях выбора данного устройства и об установке сенсорного смесителя поговорим далее.

Устройство и конструкция сенсорного смесителя

Сенсорный смеситель представляет собой кран, который не имеет рычагов или вентилей для регулировки потока воды. Его работа осуществляется посредством наличия фотоэлементов, ультразвуковых или инфракрасных датчиков, которые улавливают наличие посторонних предметов. Данные компоненты устанавливаются на кране и имеют вид датчика.

Смеситель характеризуется наличием зоны чувствительности, для которой подбирают индивидуальные параметры. Средняя чувствительность составляет 20-25 см.

Смесители имеют функцию регулировки температуры воды, для этого имеется вентиль или рычаги.

Если на умывальник случайно опрокинется мыло или шампунь, вода не польется, так как фотоэлемент способен реагировать только на движение.

Внутренняя часть сенсорного смесителя для умывальника содержит литиевую батарейку 9В, которая работает около 20-24 месяцев, затем требует замены. Она способна выполнить цикл включения и отключения воды около 4000 раз.

В комплекте смесителя находится батарейка, электрический блок, извивы и другие компоненты, в зависимости от стоимости и функциональности прибора.

Некоторые модели имеют пульт дистанционного управления, который позволяет включать и выключать воду на расстоянии.

Смеситель состоит из индукционного датчика и блока управления. Датчик, в зависимости от настроек создает определенное магнитное поле, если в него попадает посторонний предмет, производит передачу сигнала на блок управления. Блок управления открывает воду, после завершения подачи сигнала, вода автоматически прекращает течение.

Открытие воды происходит с помощью соленоидного клапана. Данный клапан характеризуется наличием:

• соленоидной катушки,
• экранирующей катушки,
• трубки сердечника,
• мембраны,
• седла,
• уплотнения,
• корпуса,
• крышки корпуса,
• сердечника,
• пружины,
• фиксатора,
• наконечника.

Во время поднятие сердечника и мембраны, происходит открытие воды. Данный процесс объясняется подачей электрического напряжения на электромагнитное поле, которое влияет на сердечник. Если батарейки разряжаются подача воды перекрывается.

Питание краном происходит через электросеть или посредством установки обычных батареек. Второй вариант более безопасный.

Чтобы предотвратить обратный переток воды, на входе производится установка обратного клапана.

Преимущества и недостатки установки сенсорного смесителя

Основные преимущества использования сенсорных смесителей:

1. Удобство, комфорт - такие приборы являются более удобными, например, кран, не требует открытия, если руки грязные, достаточно только поднести руки к устройству.

2. Сенсорные смесители являются самыми гигиеничными и соответствуют требованиям всех санитарных норм. В общественных местах, где каждый день бывает большое количество людей, на обычных кранах собирается много бактерий и микроорганизмов, в случае с бесконтактными смесителями, такая проблема легко устраняется.

3. Такие приборы позволяют экономить воду, так как в то время, когда руки не находятся под краном, вода не течет.

4. Не требуется беспокоиться о том, что кто-то из членов семьи забыл закрыть кран.

5. Возможность автоматической настройки определенной температуры, позволяет пользоваться таким краном, даже маленьким детям, без опасения о переохлаждении или ожогах.

6. Сенсорный смеситель добавит интерьеру комфорта и современного вида.

Недостатки сенсорных смесителей:

1. Неудобство установки на кухне: сенсорные смесители позволяют настраивать один режим воды, на кухне требуется, то холодная, то горячая вода, поэтому каждый раз менять температуру неудобно.

2. Неудобство при регулярном наполнении раковины или ванны. Требуется постоянно держать руки пока раковина или другой сосуд не наполнится.

Сфера использования:

• рестораны, кафе,
• магазины, супермаркеты,
• кинотеатры,
• больницы,
• раковины в ванной,
• кухонные раковины.

Разновидности сенсорных смесителей

В соотношении с назначением сенсорные смесители разделяют на:

• сенсорный смеситель для кухни бывает с изливом поворотного или U-образного типа;
• краны для писсуаров, разделяют на: наружные, встроенные;
• смесители для унитазов - начинают подавать воду после 5 секунд, на протяжении 10-15 секунд.

В зависимости от внешнего вида устройства выделяют:

• смеситель с сенсорным датчиком кнопочного вида - управляются с помощью сенсорного дисплея, имеют множество функций и настроек;
• смесители сенсорные бесконтактные, некоторые модели предоставляют возможность установки дополнительной подсветки, в виде одноцветного светодиодного светильника.

В соотношении с длиной струи выделяют смесители:

• длинные, длина струи превышает 35 см;
• средние от 20 см;
• фиксированные,
• укороченные,
• поворотные,
• дизайнерские.

В зависимости от принципа работы сенсорные смесители разделяют на устройства:

• с наличием раздельных кранов,
• однорычажного типа,
• электронного типа,
• с наличием двойного излива.

Самый простой - первый вариант, который состоит из нескольких кранов. Их регулировка производится с помощью клапана или маховика. Такие смесители самые надежные и отличаются невысокой стоимостью.

Смесители с наличием только одного рычага, предполагают регулировку температурного режима. Есть два вида таких устройств:

• шарового типа,
• керамического типа.

Устройства с наличием двойного излива выглядят, как однорычажный смеситель, отличаются специальным вентилем, который помогает в получении отфильтрованной воды.

Смесители электронного типа отличаются такими преимуществами как:

• автоматическая подача воды,
• регулировка температуры,
• эстетичность внешнего вида.

Недостатки электронных смесителей:

• требуется наличие электропитания,
• низкая надежность,
• высокая стоимость.

В зависимости от типа программы выделяют:

• смесители с постоянной подачей воды, такие устройства подают воду с момента поднесения ладоней и до отсутствия движения;
• смесители периодической подачи - реагируют только на появление ладоней, но работают несколько секунд, а затем отключаются.

В соотношении с типом датчика выделяют смесители:

• с наличием инфракрасного датчика,
• с наличием ультразвукового датчика,
• с наличием фотоэлемента.

Более высокой надежностью отличается первый и второй варианты, так как смеситель с фотоэлементом имеет большое количество ложных срабатываний, из-за попадания света на поверхность.

1. Для подбора индивидуальных настроек, выбирайте смесители с возможностью регулировки чувствительности.

2. Обратите внимание на наличие дополнительных функций, таких как время работы, время подачи воды, включение и отключение смесителя.

3. Выбирайте модели с возможностью регулировки температуры воды.

4. Смеситель сенсорный цена, зависит от таких факторов:

• количество дополнительных функций,
• наличие дистанционного управления,
• материал, из которого изготовлен смеситель,
• длина струи,
• размер устройства,
• внешний вид,
• фирма-производитель.

5. Обратите внимание на систему крана, она бывает однотрубной и двухтрубной, при наличии и холодной и горячей воды выберите второй вариант.

6. Выбирайте смеситель из высококачественных материалов, потребуйте сертификат соответствия санитарно-гигиеническим нормам.

7. При выборе смесителя в помещение, в котором уже есть другой смеситель, обратите внимание на их взаимодополнение.

Монтаж сенсорного смесителя

Чтобы установить сенсорный смеситель, следует провести два этапа работ:

• установку корпусной части,
• соединение с системой водопровода.

Перед установкой смесителя следует перекрыть подачу воды.

Установка корпуса производится в специально подготовленное отверстие на раковине. При замене старого смесителя, следует его демонтировать. Обязательным элементом, является установка монтажной прокладки, которая размещается между раковиной и новым краном.

Нижняя часть устройства монтируется на прокладку, пластинки, и фиксируется с помощью гайки. В комплекте должны быть дополнительные крепежи, на которые устанавливают контрольную коробку.

Минимальное расстояние между коробкой и полом составляет 55 см. Соединение смесителя и контрольной коробкой производится с помощью гибкого шланга.

Для соединителя смесителя с системой водопровода следует соединить ниппели с водопроводными трубками. Установите прокладку в месте соединения смесителя и контрольной коробки.

Для правильной работы соленоидного клапана следует подсоединить сенсорный провод к контрольному управлению, при помощи гайки. Для этого открутите четыре болта, снимите верхнюю часть корпуса. Установите батарейки ил лития и поставьте крышку на место.

Включите водоснабжение и проверьте работоспособность крана.

Ремонт сенсорного смесителя

В том случае, если не происходит перекрытия воды, следует разобрать устройство и очистить мембрану от грязи и мелких частиц накипи. После очистки установите новый грязевик.

При сбоях в работе смесителя следует провести проверку датчика.

При случайном попадании на смеситель отблеска света от раковины, он срабатывает, следует устранить источник света.

iPhone 2G был первым мобильным телефоном, управление которым полностью строилось на взаимодействии с сенсорным экраном. С момента его презентации прошло больше десяти лет, но многие из нас все еще не знают, как устроен Touchscreen. А ведь мы сталкиваемся с этим интуитивным средством ввода не только в смартфонах, но и в банкоматах, платежных терминалах, компьютерах, автомобилях и самолетах - буквально повсюду.
До тачскринов самым распространенным интерфейсом для ввода команд в электронные устройства были различные клавиатуры. Хотя, кажется, что у них с тачскринами нет ничего общего, на самом деле то, насколько сенсорный экран по принципам работы схож с клавиатурой, может удивить. Давайте рассмотрим их устройство в деталях.

Клавиатура представляет собой печатную плату, на которой устанавливается несколько рядов переключателей-кнопок. Вне зависимости от их конструкции, мембранной или механической, при нажатии каждой из клавиш происходит одно и то же. На компьютерной плате под кнопкой замыкается электрическая цепь, компьютер регистрирует прохождение тока в этом месте схемы, «понимает», какая клавиша нажата и выполняет соответствующую ей команду. В случае с сенсорным экраном происходит почти тоже самое.

Существует порядка десятка различных видов сенсорных экранов, однако большинство из этих моделей или давно устарело и не используется, или относится к экспериментальным и вряд ли когда-нибудь появится в серийных устройствах. Прежде всего, я расскажу об устройстве актуальных технологий, тех из них, с которыми постоянно взаимодействуете или хотя бы можете столкнуться в повседневной жизни.

Резистивный сенсорный экран

Резистивные сенсорные экраны изобретены еще в 1970 году и с тех пор изменились мало.
В дисплеях с такими сенсорами над матрицей располагается пара дополнительных слоев. Впрочем, оговорюсь, матрица здесь вовсе не обязательна. Первые резистивные сенсорные устройства не были экранами вовсе.

Нижний сенсорный слой состоит из стеклянной основы и называется резистивным слоем. На него наносится прозрачное металлическое покрытие, хорошо передающее ток, например, из такого полупроводника, как оксид индия-олова. Верхний слой тачскрина, с которым взаимодействует пользователь нажимая на экран, сделан из гибкой и упругой мембраны. Он называется проводящим слоем. В пространстве между слоями оставляют воздушную прослойку, либо равномерно усеивают его микроскопическими изолирующими частицами. По краям к сенсорному слою подводится четыре, пять или восемь электродов, связывающих его с датчиками и микроконтроллером. Чем больше электродов, тем выше чувствительность резистивного такчскрина, поскольку изменение напряжения на них постоянно отслеживается.

Вот экран с резистивным тачскрином включен. Пока ничего не происходит. Электрический ток свободно течет по проводящему слою, но когда пользователь дотрагивается до экрана, мембрана сверху прогибается, изолирующие частицы расступаются, и она касается нижнего слоя тачскрина, вступает в контакт. За этим следует изменение напряжения разом на всех электродах экрана.

Контроллер тачскрина обнаруживает изменения напряжения и считывает показания с электродов. Четыре, пять, восемь значений и все разные. По разнице в показаниях между правым и левым электродами микроконтроллер вычислит X-координату нажатия, а по различиям в напряжении на верхнем и нижнем электродах, определит Y-координату и, таким образом, сообщит компьютеру точку, в которой слои сенсорного слоя экрана соприкоснулись.

Резистивные сенсорные экраны могут похвастать длинным перечнем недостатков. Так, они в принципе не способны распознать двух одновременных нажатий, не говоря уже о большем числе. Они плохо ведут себя на холоде. Из-за необходимости в прослойке между слоями сенсора, матрицы таких экранов заметно теряют в яркости и контрастности, склонны бликовать на солнце, и в целом выглядят заметно хуже. Тем не менее, там, где качество изображения играет второстепенную роль, их продолжают применять в силу устойчивости к загрязнениям, возможности использования в перчатках и, что самое главное, низкой стоимости.

Такие средства ввода повсеместно монтируются в недорогих массовых устройствах, вроде информационных терминалов в общественных местах и все еще встречаются в устаревающих гаджетах, типа дешевых MP3-плееров.

Инфракрасный сенсорный экран

Следующим, куда менее распространенным, но, тем не менее, актуальным вариантом сенсорного экрана является инфракрасный тачскрин. Он не имеет ничего общего с резистивным сенсором, хотя и выполняет схожие функции.

Инфракрасный тачскрин сконструирован из массивов светодиодов и светочувствительных фотоэлементов, расположенных на противоположных сторонах экрана. Светодиоды подсвечивают поверхность экрана невидимым инфракрасным светом, образуя на ней нечто вроде паутины или координатной сетки. Это напоминает охранную сигнализацию, какой ее показывают в шпионских боевиках или компьютерных играх.

Когда к экрану что-то прикасается, не важно палец это, рука в перчатке, стилус, или карандаш, два или более луча прерываются. Фотоэлементы фиксируют это событие, контроллер тачскрина выясняет, какие из них недополучают инфракрасный свет и по их положению вычисляет зону экрана, в которой возникло препятствие. Остальное - сопоставить прикосновение с тем, какой элемент интерфейса находится на экране в этом месте - задача программного обеспечения.

Сегодня с инфракрасными сенсорными экранами можно столкнуться в тех гаджетах, чьи экраны обладают нестандартной конструкцией, там, где добавлять дополнительные сенсорные слои технически сложно или нецелесообразно - в электронных книгах на базе дисплеев E-link, например, Amazon Kindle Touch и Sony Ebook. Кроме того, устройства с подобными сенсорами из-за простоты и ремонтопригодности приглянулись военным.

Емкостный сенсорный экран

Если в резестивных сенсорных экранах компьютер регистрирует изменение проводимости, последовавшее за нажатием на экран, непосредственно между слоями сенсора, то емкостные сенсоры фиксируют прикосновение непосредственно.

Человеческое тело, кожа - хорошие проводники электричества и обладают электрическим зарядом. Обычно это замечаешь пройдясь по шерстяному ковру или сняв любимый свитер, а затем прикоснувшись к чему-либо металлическому. Все мы знакомы со статическим электричеством, испытывали его действие на себе и видели крошечные искры, срывающиеся с наших пальцев в темноте. Более слабый, незаметный обмен электронами между человеческим телом и различными проводящими поверхностями происходит постоянно и именно его фиксируют емкостные экраны.

Первые такие тачскрины назывались поверхностно-емкостными и были логичным развитием резистивных сенсоров. В них всего один проводящий слой, похожий на тот, что использовался ранее, устанавливался прямо поверх экрана. К нему также присоединялись чувствительные электроды, на этот раз по углам сенсорной панели. Следящие за напряжением на электродах датчики и их программное обеспечение были сделаны заметно чувствительнее и теперь могли улавливать малейшие изменения в течении электрического тока по экрану. Когда палец (другой проводящий ток предмет, например, стилус) касается поверхности с поверхностно-емкостным тачскрином, проводящий слой немедленно начинает обмениваться с ним электронами, а микроконтроллер это замечает.

Появление поверхностно-емкостных тачскринов стало прорывом, однако из-за того, что нанесенный прямо поверх стекла токопроводящий слой было легко повредить, они не были пригодны для устройств нового поколения.

Для создания первого iPhone потребовались проекционно-емкостные сенсоры. Этот тип тачскринов быстро стал наиболее распространенным в современной потребительской электронике: смартфонах, планшетах, ноутбуках, моноблоках и прочих бытовых устройствах.

Верхний слой экрана с тачскрином этого типа выполняет защитную функцию и может быть сделан из закаленного стекла, например, знаменитого Gorilla Glass. Ниже располагаются тончайшие электроды, образующие сетку. Поначалу их накладывали друг на друга в два слоя, затем для уменьшения толщины экрана стали располагать на одном уровне.

Выполненные из полупроводниковых материалов, в том числе уже упоминавшегося оксида индия-олова, эти токопроводящие волоски создают электростатическое поле в местах своего пересечения.

Когда палец касается стекла, за счет электропроводных свойств кожи он искажает локальное электрическое поле в местах ближайших пересечений электродов. Это искажение может быть измерено, как изменение емкости в отдельно взятой точке сетки.

Поскольку массив электродов делается достаточно мелким и плотным, такая система способна отслеживать касание очень точно и без проблем улавливает сразу несколько прикосновений. Кроме того, отсутствие дополнительных слоев и прослоек в бутерброде из матрицы, сенсора и защитного стекла положительно сказывается на качестве изображения. Правда, по той же причине, разбитые экраны, как правило, заменяются полностью. Однажды собранный воедино, экран с проекционно-емкостным сенсором чрезвычайно сложно поддается ремонту.

Сейчас преимущества проекционно-емкостных тачскринов не звучат, как что-то удивительное, но на момент презентации iPhone они обеспечили технологии колоссальный успех, несмотря на объективные минусы - чувствительность к загрязнениям и влажности.

Чувствительные к давлению сенсорные экраны - 3D Touch

Идейным предшественником сенсорных экранов, чувствительных к давлению, стала фирменная технология Apple, под названием Force Touch, применявшаяся в умных часах компании, MacBook, MackBook Pro и Magic Trackpad 2.

Опробовав на этих устройствах интерфейсные решения и различные сценарии использования распознавания силы нажатия, Apple начала внедрение похожего решения в свои смартфоны. В iPhone 6s и 6s Plus распознавание и измерение давления стало одной из функций тачскрина и получило коммерческое наименование 3D Touch.

Хотя в Apple и не скрывали, что новая технология лишь модифицирует привычные нам емкостные сенсоры и даже показали схему, в общих чертах объяснявшую принцип ее действия, подробности об устройстве сенсорных экранов с 3D Touch появились только после того, как первые iPhone нового поколения были разобраны энтузиастами.

Для того, чтобы научить емкостной сенсорный экран распознавать нажатия и различать несколько степеней давления, инженерам из Купертино потребовалось пересобрать бутерброд сенсорного экрана. Они внесли изменения в отдельные его части и добавили к емкостному еще один, новый слой. И, что интересно, делая это, они явно вдохновлялись устаревшими резистивными экранами.

Сетка емкостных сенсоров осталась без изменений, однако она была перенесена назад, ближе к матрице. Между набором электрических контактов, следящих за местом прикосновения к дисплею, и защитным стеклом был интегрирован дополнительный массив из 96 отдельных датчиков.

Его задача заключалась не в том, чтобы определить местоположение пальца на экране iPhone. С этим по-прежнему отлично справлялся емкостный тачскрин. Эти пластины необходимы для обнаружения и измерения степени изгиба защитного стекла. Компания Apple специально для iPhone заказала у Gorilla Glass разработку и производство такого защитного покрытия, которое бы сохраняло прежнюю прочность и, в то же время, было достаточно гибким, чтобы экран мог реагировать на давление.

На этой разработке можно было закончить материал, повествующий о сенсорных экранах, если бы не еще одна технология, которой несколько лет назад прочили большое будущее.

Волновые сенсорные экраны

Неожиданно, но они не используют электричество и даже не имеют ничего общего со светом. Технология Surface Acoustic Wave system для определения точки прикосновения применяет поверхностные акустические волны, распространяющиеся вдоль поверхности экрана. Ультразвук, создаваемый пьезоэлектрическими элементами по углам, слишком высок для того, чтобы его мог уловить человеческий слух. Он распространяется взад и вперед, многократно отражаясь от краев экрана. Звук анализируется на предмет аномалий, создаваемых прикасающимися к экрану предметами.

Недостатков у волновых сенсорных экранов не много. Они начинают ошибаться после сильного загрязнения стекла и в условиях сильного шума, но, при этом, в экранах с таким сенсором нет дополнительных слоев, увеличивающих толщину и влияющих на качество изображения. Все компоненты сенсора прячутся под рамкой дисплея. Кроме того, волновые сенсоры позволяют точно подсчитывать площадь соприкосновения экрана с пальцем или другим предметом и по этой площади косвенно рассчитать силу нажатия на экран.

Мы уже вряд ли столкнемся с этой технологией в смартфонах из-за нынешней моды на безрамочные дисплеи, но несколько лет назад компания Samsung экспериментировала с Surface Acoustic Wave system в моноблоках, а в качестве комплектующих для игровых автоматов и рекламных терминалов панели с акустическими тачскринами продаются и сейчас

Вместо заключения

За очень краткий срок тачскрины завоевали мир электроники. Несмотря на отсутствие тактильного отклика и другие свои недостатки, сенсорные экраны стали очень интуитивным, понятным и удобным методом ввода информации в компьютеры. Не в последнюю очередь, своим успехом они обязаны разнообразием технических реализаций. Каждая со своими преимуществами и недостатками, подходящая для своего класса устройств. Резистивные экраны для самых дешевых и массовых гаджетов, емкостные экраны для смартфонов и планшетов и настольных компьютеров с которыми мы взаимодействуем каждый день и инфракрасные тачскрины для тех случаев, когда конструкцию экрана следует оставить в неприкосновенности. В заключение, остается лишь констатировать, что сенсорные экраны с нами надолго, замены им в ближайшем будущем не предвидится.

Применение

Сенсорные экраны используются в платёжных терминалах , информационных киосках , оборудовании для автоматизации торговли, карманных компьютерах , мобильных телефонах , игровых консолях, операторских панелях в промышленности.

Достоинства и недостатки в карманных устройствах

Достоинства

• Простота интерфейса.
• В аппарате могут сочетаться небольшие размеры и крупный экран.
• Быстрый набор в спокойной обстановке.
• Серьёзно расширяются мультимедийные возможности аппарата.

Недостатки

Достоинства и недостатки в стационарных устройствах

Достоинства

В информационных и торговых автоматах, операторских панелях и прочих устройствах, в которых нет активного ввода, сенсорные экраны зарекомендовали себя как очень удобный способ взаимодействия человека с машиной. Достоинства:

• Повышенная надёжность.
• Устойчивость к жёстким внешним воздействиям (включая вандализм), пыле- и влагозащищённость.

Недостатки

Эти недостатки не позволяют использовать только сенсорный экран в устройствах, с которыми человек работает часами. Впрочем, в грамотно спроектированном устройстве сенсорный экран может быть не единственным устройством ввода - например, на рабочем месте кассира сенсорный экран может применяться для быстрого выбора товара, а клавиатура - для ввода цифр.

Принципы работы сенсорных экранов

Существует множество разных типов сенсорных экранов, которые работают на разных физических принципах.

Резистивные сенсорные экраны

Четырёхпроводной экран

Принцип действия 4-проводного резистивного сенсорного экрана

Резистивный сенсорный экран состоит из стеклянной панели и гибкой пластиковой мембраны. И на панель, и на мембрану нанесено резистивное покрытие. Пространство между стеклом и мембраной заполнено микроизоляторами, которые равномерно распределены по активной области экрана и надёжно изолируют проводящие поверхности. Когда на экран нажимают, панель и мембрана замыкаются, и контроллер с помощью аналогово-цифрового преобразователя регистрирует изменение сопротивления и преобразует его в координаты прикосновения (X и Y). В общих чертах алгоритм считывания таков:

1. На верхний электрод подаётся напряжение +5В, нижний заземляется. Левый с правым соединяются накоротко, и проверяется напряжение на них. Это напряжение соответствует Y-координате экрана.
2. Аналогично на левый и правый электрод подаётся +5В и «земля», с верхнего и нижнего считывается X-координата.

Существуют также восьмипроводные сенсорные экраны. Они улучшают точность отслеживания, но не повышают надёжности.

Пятипроводной экран

Пятипроводной экран более надёжен за счёт того, что резистивное покрытие на мембране заменено проводящим (5-проводной экран продолжает работать даже с прорезанной мембраной). На заднем стекле нанесено резистивное покрытие с четырьмя электродами по углам.

Изначально все четыре электрода заземлены, а мембрана «подтянута» резистором к +5В. Уровень напряжения на мембране постоянно отслеживается аналогово-цифровым преобразователем . Когда ничто не касается сенсорного экрана, напряжение равно 5 В.

Как только на экран нажимают, микропроцессор улавливает изменение напряжения мембраны и начинает вычислять координаты касания следующим образом:

1. На два правых электрода подаётся напряжение +5В, левые заземляются. Напряжение на экране соответствует X-координате.
2. Y-координата считывается подключением к +5В обоих верхних электродов и к «земле» обоих нижних.

Особенности

Резистивные сенсорные экраны дёшевы и стойки к загрязнению. Резистивные экраны реагируют на прикосновение любым гладким твёрдым предметом: рукой (голой или в перчатке), пером, кредитной картой, медиатором. Их используют везде, где вандализм и низкие температуры не исключены: для автоматизации промышленных процессов, в медицине, в сфере обслуживания (POS-терминалы), в персональной электронике (КПК). Лучшие образцы обеспечивают точность в 4096×4096 пикселей.

Недостатками резистивных экранов являются низкое светопропускание (не более 85% для 5-проводных моделей и ещё более низкое для 4-проводных), низкая долговечность (не более 35 млн нажатий в одну точку) и недостаточная вандалоустойчивость (плёнку легко разрезать).

Матричные сенсорные экраны

Конструкция и принцип работы

Конструкция аналогична резистивной, но упрощена до предела. На стекло нанесены горизонтальные проводники, на мембрану - вертикальные.

При прикосновении к экрану проводники соприкасаются. Контроллер определяет, какие проводники замкнулись, и передаёт в микропроцессор соответствующие координаты.

Особенности

Имеют очень низкую точность. Элементы интерфейса приходится специально располагать с учётом клеток матричного экрана . Единственное достоинство - простота, дешевизна и неприхотливость. Обычно матричные экраны опрашиваются по строкам (аналогично матрице кнопок); это позволяет наладить мультитач . Постепенно заменяются резистивными.

Ёмкостные сенсорные экраны

Конструкция и принцип работы

Ёмкостный (или поверхностно-ёмкостный) экран использует тот факт, что предмет большой ёмкости проводит переменный ток .

Ёмкостный сенсорный экран представляет собой стеклянную панель, покрытую прозрачным резистивным материалом (обычно применяется сплав оксида индия и оксида олова). Электроды, расположенные по углам экрана, подают на проводящий слой небольшое переменное напряжение (одинаковое для всех углов). При касании экрана пальцем или другим проводящим предметом появляется утечка тока. При этом чем ближе палец к электроду, тем меньше сопротивление экрана, а значит, сила тока больше. Ток во всех четырёх углах регистрируется датчиками и передаётся в контроллер, вычисляющий координаты точки касания.

В более ранних моделях ёмкостных экранов применялся постоянный ток - это упрощало конструкцию, но при плохом контакте пользователя с землёй приводило к сбоям.

Ёмкостные сенсорные экраны надёжны, порядка 200 млн нажатий (около 6 с половиной лет нажатий с промежутком в одну секунду), не пропускают жидкости и отлично терпят не токопроводящие загрязнения. Прозрачность на уровне 90%. Впрочем, проводящее покрытие, расположенное прямо на внешней поверхности, всё ещё уязвимо. Поэтому ёмкостные экраны широко применяются в автоматах, лишь установленных в защищённом от непогоды помещении. Не реагируют на руку в перчатке.

Стоит заметить, что из-за различий в терминологии часто путают поверхностно- и проекционно-ёмкостные экраны. По классификации, применённой в данной статье, экран, например, iPhone является проекционно-ёмкостным , а не ёмкостным .

Проекционно-ёмкостные сенсорные экраны

Конструкция и принцип работы

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).

Особенности

Прозрачность таких экранов до 90%, температурный диапазон чрезвычайно широк. Очень долговечны (узкое место - сложная электроника, обрабатывающая нажатия). На ПЁCЭ 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 широко применяются и в персональной электронике, и в автоматах, в том числе установленных на улице.

Стоит заметить, что из-за различий в терминологии часто путают поверхностно- и проекционно-ёмкостные экраны. По классификации, применённой в данной статье, экран iPhone (основоположник «бума технологии», примерно 2007 год) является проекционно-ёмкостным.

Сенсорные экраны на поверхностно-акустических волнах

Конструкция и принцип работы

Экран представляет собой стеклянную панель с пьезоэлектрическими преобразователями (ПЭП), находящимися по углам. По краям панели находятся отражающие и принимающие датчики. Принцип действия такого экрана заключается в следующем. Специальный контроллер формирует высокочастотный электрический сигнал и посылает его на ПЭП. ПЭП преобразует этот сигнал в ПАВ, а отражающие датчики его соответственно отражают. Эти отражённые волны принимаются соответствующими датчиками и посылаются на ПЭП. ПЭП, в свою очередь, принимают отражённые волны и преобразовывают их в электрический сигнал, который затем анализируется с помощью контроллера. При касании экрана пальцем часть энергии акустических волн поглощается. Приёмники фиксируют это изменение, а микроконтроллер вычисляет положение точки касания. Реагирует на касание предметом, способным поглотить волну (палец, рука в перчатке, пористая резина).

Особенности

Главным достоинством экрана на поверхностных акустических волнах (ПАВ) является возможность отслеживать не только координаты точки, но и силу нажатия (здесь, скорее, способность точно определять радиус или область нажатия), благодаря тому, что степень поглощения акустических волн зависит от величины давления в точке касания (экран не прогибается под нажатием пальца и не деформируется, поэтому сила нажатия не влечет за собой качественных изменений в обработке контроллером данных о координатах воздействия, который фиксирует только область, перекрывающую путь акустических импульсов). Данное устройство имеет очень высокую прозрачность, так как свет от отображающего прибора проходит через стекло, не содержащее резистивных или проводящих покрытий. В некоторых случаях для борьбы с бликами стекло вообще не используется, а излучатели, приёмники и отражатели крепятся непосредственно к экрану отображающего устройства. Несмотря на сложность конструкции, эти экраны довольно долговечны. По заявлению, например, американской компании Tyco Electronics и тайваньской фирмы GeneralTouch, они выдерживают до 50 млн касаний в одной точке, что превышает ресурс 5-проводного резистивного экрана. Экраны на ПАВ применяются, в основном, в игровых автоматах, в охраняемых справочных системах и образовательных учреждениях. Как правило, экраны ПАВ различают на обычные - толщиной 3 мм, и вандалостойкие - 6 мм. Последние выдерживают удар кулаком среднего мужчины или падение металлического шара весом 0.5 кг с высоты 1.3 метра (по данным Elo Touch Systems). На рынке предлагаются варианты подключения к компьютеру как через интерфейс RS232, так и через интерфейс USB. На данный момент большей популярностью пользуются контроллеры к сенсорным экранам ПАВ, поддерживающие и тот, и другой тип подключения - combo (данные Elo Touch Systems).

Главным недостатком экрана на ПАВ являются сбои в работе при наличии вибрации или при воздействии акустическими шумами, а также при загрязнении экрана. Любой посторонний предмет, размещённый на экране (например, жевательная резинка), полностью блокирует его работу. Кроме того, данная технология требует касания предметом, который обязательно поглощает акустические волны, - то есть, например, пластиковая банковская карточка в данном случае неприменима.

Точность этих экранов выше, чем матричных, но ниже, чем традиционных ёмкостных. Для рисования и ввода текста они, как правило, не используются.

Инфракрасные сенсорные экраны

Принцип работы инфракрасной сенсорной панели прост - сетка, сформированная горизонтальными и вертикальными инфракрасными лучами, прерывается при касании к монитору любым предметом. Контроллер определяет место, в котором луч был прерван.

Особенности

Инфракрасные сенсорные экраны боятся загрязнений и поэтому применяются там, где важно качество изображения, например, в электронных книгах . Из-за простоты и ремонтопригодности схема популярна у военных. Часто на таком принципе делают клавиатуры домофонов . Данный тип экрана применяется в мобильных телефонах компании Neonode.

Оптические сенсорные экраны

Стеклянная панель снабжена инфракрасной подсветкой. На границе «стекло-воздух» получается полное внутреннее отражение , на границе «стекло - посторонний предмет» свет рассеивается. Остаётся заснять картину рассеяния, для этого существуют две технологии:

Особенности

Позволяют отличить нажатия рукой от нажатий какими-либо предметами, есть мультитач . Возможны большие сенсорные поверхности, вплоть до классной доски .

Тензометрические сенсорные экраны

Реагируют на деформацию экрана. Точность тензометрических экранов невелика, зато они отлично выдерживают вандализм. Применение аналогично проекционно-ёмкостным: банкоматы, билетные автоматы и прочие устройства, расположенные на улице.

Сенсорные экраны DST

Основная статья: Dispersive Signal Technology

Сенсорный экран DST (Dispersiv́e Signal Technology) реагирует на деформацию стекла. Возможно нажатие на экран рукой или любым предметом. Отличительной особенностью является высокая скорость реакции и возможность работы в условиях сильного загрязнения экрана.

Индукционные сенсорные экраны

Индукционный сенсорный экран - это графический планшет со встроенным экраном. Такие экраны реагируют только на специальное перо.

Применяются, когда требуется реакция именно на нажатия пером (а не рукой): художественные планшеты класса high-end, некоторые модели планшетных ПК .

Сводная таблица

	Матр	4-пров	5-пров	Ёмк	Пр-ёмк	ПАВ	ИК-сетка	Опт	Тензо	DST	Индукц
Функциональность
Рука в перчатке	Да	Да	Да		Да	Да	Да	Да	Да	Да
Твёрдый проводящий предмет	Да	Да	Да	Да	Да		Да	Да	Да	Да
Твёрдый непроводящий предмет	Да	Да	Да				Да	Да	Да	Да
Мультитач	Да 1		Да 7	Да	Да		Да 1	Да
Измерение силы нажатия					Да	Да		Да	Да		Да
Предельная прозрачность, % 2	85	75	85	90	90	100	100	100	95		90
Точность 3	Низ	Выс	Выс	Выс	Выс	Сред	Низ	Сред	Низ	Выс	Выс
Надёжность
Срок жизни, млн. нажатий	35	10	35	200	∞ 4	50	∞ 5	∞ 4	???	∞ 4	∞ 4
Защита от грязи и жидкостей	Да	Да	Да	Да	Да			Да	Да	Да	Да
Устойчивость к вандализму					Да			Да	Да
Применение 6	Огран	Огран	Огран	Помещ	Улица	Помещ	Помещ	Помещ	Улица	Помещ	Огран

1 Поддерживается с ограничениями.
2 Если нужна только стеклянная панель, без каких-либо прозрачных проводящих плёнок - условно 95%. Если не нужна даже она (можно применить штатное покрытие экрана) - условно 100%
3 Высокая - до пикселя (точно отслеживает острое перо). Средняя - до нескольких пикселей (достаточная для нажатий пальцем). Низкая - крупными блоками экрана (невозможно рисование, требуются очень крупные элементы интерфейса).
4 Ограничивается надёжностью электроники
5 Ограничивается загрязнением датчика
6 Огран - аппаратура ограниченного доступа (персональная электроника, промышленная аппаратура). Помещ - общий доступ в охраняемом помещении. Улица - общий доступ на улице.
7 Программная эмуляция, обрабатывает максимум 2 нажатия.

См. также

• Тачфон

В кинофильме «Крепкий орешек» герой Брюса Уиллиса с большим интересом рассматривает техническую новинку того времени - сенсорную панель для посетителей в Накатоми Плаза.

Ссылки

• Замена тачскрина Инструкции по замене тачскринов

Примечания

1. Touch Screen - History of the Touch Screen Computer Interface (англ.)
2. Company history from Elographics to Elo TouchSystems, 1971 - present - Elo TouchSystems - Tyco Electronics
3. HP History: 1980s (англ.)
4. В резистивных экранах существует отдача при нажатии - это делает работу руками более комфортной. Кроме того, в некоторых телефонах удачное нажатие подтверждается вибрацией. Но такой отдачи, конечно же, недостаточно для того, чтобы на ощупь отличить один элемент интерфейса от другого.
5. Мухин И. А.

То, что недавно было только заоблачной мечтой из фантастики, становиться реальностью в наши дни. Производители предлагают умные бытовые приборы, которые делают жизнь заметно приятнее. Один из таких приборов является представителем сантехники – это сенсорный смеситель.

Сенсорный смеситель понимает, когда ему нужно включиться и отключится, что делает его использование комфортным. Сколько стоит такой кран для воды и стоит ли его приобретать? Об этом расскажет наша статья.

Принцип работы сенсорного крана

Работает сенсорный смеситель очень просто: поднесите к нему руку – напор воды включён , уберите руку – отключён. Сенсорные смесители могут быть для ванной, кухни и биде, одним словом, для любого места, где есть нужда в кранах для воды.

Внешне эти смесители, как правило, выглядят достаточно лаконично – без вентилей и рычагов . Собственно, эта деталь делает его ещё и стильным, ведь вы видите только один блестящий гусак с небольшим датчиком. Этот фотоэлемент, как его привычно называют, фиксирует инфракрасное излучение.

Датчик реагирует на движение в заданном диапазоне, который обычно составляет до 30 см. Этот диапазон чувствительности может быть настроен вручную или автоматически. Настраиваемыми параметрами являются:

• Зона чувствительности, на которую нужно приближаться, чтобы датчик среагировал и включил воду.
• Время задержки, через которое вода начинает подаваться. Так, вы можете поднести руки, а вода будет пущена через заданное время – 4 секунды. Через аналогичное число секунд вода отключится, после того, как вы уберёте руки.

Заметим, что такие настройки доступны в дорогих моделях сенсорных смесителей.

Частые вопросы относительно сенсорных смесителей

1. Как можно настроить температуру без рычага и вентиля? На самом деле у этого крана сбоку (или под раковиной) должен быть небольшой вентиль, которым вы заранее выбираете наиболее комфортную для вас температуру. Это очень удобно, ведь вы не будете каждый раз настраивать воду заново, как в моделях с вентилями. Настроили один раз и больше не притрагиваетесь руками к крану.
2. Есть ли вероятность того, что кран включится тогда, когда не нужно? Да, но не надолго. Например, если что-то упадёт в зону чувствительности датчика, то он включит воду, но вскоре отключит. Датчик реагирует на движение, поэтому мытье рук или посуды дают постоянно включённую струю воды, но упавший предмет – нет.
3. Нужно ли точка доступа электричества для работы датчика? Нет, датчик работает от литиевой батарейки, которая работает очень долго. Так, при 3–5 тысячах включений в месяц она может работать около двух лет. Такие цифры для домашнего пользования просто невозможны, ведь они рассчитаны на пользование краном в общественном месте, например, ресторане. Поэтому можно рассчитывать на много лет пользования без замены батареи.
4. Нужно ли демонтировать кран для замены батареи? Нет, вначале все монтируется, а только потом устанавливается батарея. При её замене не нужно будет разбирать всю конструкцию.
5. Из чего состоит сенсорный смеситель? В комплекте идёт батарея, блок электроники, излив, фильтр, клапан, вентиль (рычаг) для регулировки температуры воды и соединительный шланг. А более продвинутые модели имеют ещё и пульт дистанционного управления для настройки параметров работы крана или сенсорные панели управления.

Плюсы и минусы сенсорных смесителей для воды

Как и любое приобретение для дома, такие смесители имеют ряд положительных моментов, а также и обратную сторону - недостатки.

Преимущества сенсорных кранов:

Такой смеситель очень желателен для установки в общественных местах . Посетители спортклубов, кафе и других заведений трогают руками вентили и рычаги кранов, что весьма негигиенично. Невозможно постоянно обрабатывать эти места антисептиками, поэтому идеальный вариант для общественных заведений – сенсорный кран.

Сенсорный смеситель для воды не только гигиеничен, он продлевает жизнь кранам в людных местах. Постоянные включения и выключение воды – это настоящий бич для рычагов в смесителях.

Обычные краны в общественных местах быстро ломаются, так как вентили и рычаги постоянно испытывают на себе десятки рук каждый день. В то время как сенсорный кран нужно настроить один раз и больше никакого физического контакта с его деталями.

Несмотря на дороговизну, сенсорные модели идеально подходят для всевозможных ресторанов, кафе, клубов и подобных мест, где есть туалеты.

Другая сторона экономия - связана с автоматическим выключением воды . Некоторые люди относятся к общественным благам недобросовестно, оставляя после себя воду включённой.

Конечно, это лишние расходы на воду, да ещё и нецелесообразное использование ценных ресурсов страны. Дома также бывают казусы с невыключенной водой, которые нередко оборачиваются неприятными последствиями. Сенсорный смеситель сводит эту проблему на нет.

В пользовании такой смеситель удобен, так как его не нужно регулировать , нажимать и крутить, только поднёс руки и водичка течёт. Радость детками, удобство мамам и удивление гостям!

Недостатки сенсорных кранов

• Не самый лучший вариант для кухонной мойки.
• Неудобен для набора воды в ванну.
• Цена – сенсорный кран дороже стандартного.

Реклама говорит, что на кухне сенсорный кран – это настоящее спасение. Мотивируется это тем, что хозяйка не трогает его грязными руками, не пачкая его и легко открывая воду. Но у такого смесителя есть один минус, который перечёркивает все достоинства – постоянная температура воды.

Действительно, на кухне зачастую требуется разная температура воды, ведь для каждого действия она своя: для мытья овощей вода должна быть тёплая, для жирной посуды – горячая, для бульона – холодная. Гораздо удобнее для кухни установить однозахватный смеситель , который легко открывать даже локтем, в случае жирных рук.

Очевидно, что набирать ванну (или большую ёмкость) с таким смесителей затруднительно, ведь нужно постоянно стоять и держать руку в поле действия датчика. В таком случае разумным выбором будет смеситель с термостатом , где можно выбрать комфортную температуру и набирать ванную.

Цена сенсорных кранов, как правило, в несколько раз выше цен на модели с вентилями и рычагами.

Стоимость сенсорного смесителя

Цены на сенсорные смесители начинаются от 5 тысяч и доходят до 30–50 тысяч. Всё зависит от страны производителя, материалов, функциональности конкретной модели:

Выбирая сенсорный смеситель, не перепутайте его с сенсорными кранами для однотрубной системы. Такие краны предназначены только для трубы холодной и горячей воды, или уже предварительно настроенной температуры воды в одной трубе.

Не забудьте при установке смесителя оборудовать его угловыми вентилями, чтобы регулировать напор воды.

Сенсорная насадка на кран

Американские мастера сантехники разработали специальную насадку на смеситель, которая работает аналогично сенсорному датчику, пуская воду в момент поднесения рук. Точно так же вода выключиться, как только руки будут убраны от крана.

Единственное, что можно обозначить как недостаток такой насадки – стиль смесителя портится. Сенсорные смесители для воды весьма удобное изобретение , которое отлично подходит для раковин в ванной комнате.

Дети смогут с удовольствием мыть руки, не обжигаясь слишком горячей водой, ведь в таких кранах выставляется постоянная температура.

Кроме того, восторг ваших гостей от такого умного крана, который сам включает и выключает воду, обеспечен. Сенсорные смесители отличная альтернатива для общественных мест, ведь они бесконтактные, а, значит, гигиеничные и долговечные . Для кухни рекомендуется покупать однозахватные рычаговые смесители или сенсорную насадку.

По той разнице, как происходит ввод информации, сенсоры экранов подразделяются на два типа: резистивные экраны и емкостные.

Резистивный тип

Резистивный тип – экран, который реагирует на нажатие, практически любым твердым предметом. Как правило, телефоны с этим сенсором идут в комплекте с стилусом — специальной палочкой.

Что можно отнести к преимуществам такого дисплея: цена! они настолько недороги в производстве, занявшие чрезвычайно большую нишу.

Еще одним важным преимуществом является то, что они очень устойчивы к загрязнению. Если сказать совсем просто, то, если Вы видите (хоть как-то) кнопки — то они работают!

Относительно недостатков, то здесь стоит отметить не очень высокую свет проводимость.

Есть два типа резистивных экранов четырехпроводной и пятипроводной

Емкостный тип

Емкостный тип — так же, как и в резистивного типа, существует два типа емкостных экранов — поверхностно-емкостной тип, и проекционно-емкостной тип.

Поверхностно-емкостной тип: экрана использует принцип проведения переменного электрического тока предметом с высокой емкостью.

Сенсор емкостного типа это стеклянная панель покрытая слоем проводника. Электроды, которые расположены по углам экрана подают на него переменное напряжение. Когда человек прикасается пальцем или каким-либо другим ведущим предметом, происходит поток тока. Ток во всех углах экрана регистрируется специальными датчиками и передается в контроллер, что вычисляет координаты точки прикосновения.

Емкостный тип экрана более надежен (рассчитан на 200 млн. прикосновений к одной точке против 35 млн.), не пропускает жидкостей и устойчив к непроводящих загрязнений. Еще одно преимущество этого типа — прозрачность экрана составляет 90%.

Теперь о недостатках — экран не будет работать когда вы будете в перчатке, это первый недостаток. Вторым недостатком является то, что мультитач на нем невозможен.

Проекционно-емкостной тип: С внутри экрана нанесена сетка из электродов. Вместе с телом человека, эти электроды создают конденсатор.

К особенностям этого типа следует отнести: преимущества — прозрачность экрана около 90%, необычайно широкий диапазон температур, многими экранами можно управлять даже когда вы наделы перчатки. Здесь появился мультитач. И, напоследок, эти экраны очень долговечны.

К недостаткам можно отнести цену такого сенсора и сложность производства.

По этому, если вы выбираете с каким сенсорным дисплеем взять телефон, лично я советую взять вам проекционно-емкостной тип.