Сегодня сенсорным дисплеем, а вернее экраном с возможностью введения информации посредством касания, никого не удивишь. Практически все современные смартфоны, планшетные ПК, некоторые электронные книги и другие современные гаджеты оснащены подобными устройствами. Какова же история этого чудесного устройства ввода информации?

Считается, что родителем первого в мире сенсорного устройства является американский преподаватель университета штата Кентукки, Сэмуэль Херст. В 1970 году он столкнулся с проблемой считывания информации с огромного количества лент самописцев. Его идея автоматизации этого процесса стала толчком к созданию первой в мире компании по производству сенсорных экранов – Elotouch. Первая разработка Херста и его единомышленников носила название Elograph. Она увидела свет в 1971 году и использовала четырех проводной резистивный метод определения координат точки касания.

Первой же компьютеризированным устройством с сенсорным дисплеем была система PLATO IV, появившаяся на свет в 1972 году благодаря исследованиям, проходившим в рамках компьютерного обучения в США. Она имела сенсорную панель, состоящую из 256 блоков (16×16), и работающую при помощи сетки инфракрасных лучей.

В 1974 году снова дал о себе знать Сэмюэль Херст. Образованная им компания Elographics выпустила прозрачную сенсорную панель, а еще через три года в 1977 ими была разработана пяти проводная резистивная панель. Спустя несколько лет компания объединяется с крупнейшим производителем электроники Siemens и в 1982 году они совместно выпускают первый в мире телевизор, оборудованный сенсорным экраном.

В 1983 году производитель компьютерной техники компания Hewlett-Packard выпускает компьютер HP-150, оборудованный сенсорным дисплеем, работающим по принципу инфракрасной сетки.

Первым мобильным телефоном с сенсорным устройством для ввода информации была модель Alcatel One Touch COM, выпущенная в 1998 году. Именно она стала прообразом современных смартфонов, хотя и имела по сегодняшним меркам весьма скромные возможности – небольшой монохромный дисплей. Еще одной попыткой смартфона с сенсорным экраном стала модель Ericsson R380. Она также имела монохромный дисплей и была весьма ограничена в своих возможностях.

Сенсорный экран в современном виде предстал в 2002 году в модели Qtek 1010/02 XDA, выпущенной компанией HTC. Это был полноцветный дисплей с достаточно хорошей разрешающей способностью, поддерживающий 4096 цветов. Он использовал резистивную технологию определения координат касания. На более высокий уровень сенсорные экраны вывела компания Apple. Именно благодаря ее IPhone, устройства с сенсорными дисплеями получили невероятную популярность, а их разработка Multitouch (определение касания двумя пальцами) существенно упрощала ввод информации.

Однако появление сенсорных экранов стало не только удобным новшеством, но и повлекло за собой некоторые неудобства. Электронные устройства, оснащенные сенсором, более чувствительны к неаккуратному обращению, поэтому и ломаются чаще. Ломаются даже экраны в Iphone. Благо, что заменить их может даже неквалифицированный специалист.

Как устроен сенсорный экран.

Такая диковинка как сенсорный экран – дисплей с возможностью ввода информации простым нажатием на его поверхность при помощи специального стилуса или просто пальца, давно уже перестал вызывать удивление у пользователей современных электронных гаджетов. Давайте попробуем разобраться, как же он работает.

На самом деле видов сенсорных экранов существует достаточно большое количество. Друг от друга они отличаются принципами, заложенными в их работе. Сейчас на рынке современной высокотехнологичной электроники используются в основном резистивные и емкостные сенсоры. Однако существуют также матричные, проекционно-емкостные, использующие поверхностно-акустические волны, инфракрасные и оптические. Особенность двух первых, самых распространенных в том, что сам сенсор отделен от дисплея, поэтому при поломке его с легкостью может заменить даже начинающий электромастер. Вам останется лишь купить тачскрин для сотового или любого другого электронного устройства.

Резистивный сенсорный экран состоит из гибкой пластиковой мембраны, на которую собственно мы и нажимаем пальцем, и стеклянной панели. На внутренние поверхности двух панелей нанесен резистивный материал, по сути, являющийся проводником. Между мембраной и стеклом равномерно расположен микроизолятор. Когда мы нажимаем на одну из областей сенсора, в этом месте замыкаются проводящие слои мембраны и стеклянной панели и происходит электрический контакт. Электронная схема-контроллер сенсора преобразует сигнал от нажатия в конкретные координаты на области дисплея и передает их в схему управления самим электронным устройством. Определение координат, а вернее ее алгоритм, очень сложен и основан на последовательном вычислении сначала вертикальной, а потом горизонтальной координаты контакта.

Резистивные сенсорные экраны достаточно надежны, поскольку нормально функционируют даже при загрязнении активной верхней панели. К тому же они, ввиду своей простоты более дешевы в производстве. Однако у них есть и недостатки. Одним из основных является низкая светопропускная способность сенсора. То есть поскольку сенсор наклеен на дисплей, изображение получается не таким ярким и контрастным.

Емкостный сенсорный экран. В основу его работы заложен тот факт, что любой предмет, имеющий электрическую емкость, в данном случае палец пользователя, проводит переменный электрический ток. Сам сенсор представляет собой стеклянную панель, покрытую прозрачным резистивным веществом, которое образует проводящий слой. На этот слой при помощи электродов подается переменный ток. Как только палец или стилус касается одной из областей сенсора, в этом месте происходит утечка тока. Его сила зависит от того на сколько близко к краю сенсора произведен контакт. Специальный контроллер измеряет ток утечки и по его значению вычисляет координаты контакта.

Емкостный сенсор также как и резистивный не боится загрязнений, к тому же ему не страшна жидкость. Однако по сравнению с предыдущим он имеет более высокую прозрачность, что делает изображение на дисплее более четким и ярким. Недостаток емкостного сенсора происходит из его конструктивных особенностей. Дело в том, что активная часть сенсора, по сути, находится на самой поверхности, поэтому подвержена износу и повреждениям.

Теперь поговорим о принципах работы менее популярных на сегодняшний день сенсоров.

Матричные сенсоры работают по принципу резистивных, однако отличаются от первых максимально упрощенной конструкцией. На мембрану наносятся вертикальные проводящие полосы, на стекло – горизонтальные. Или наоборот. При давлении на определенную область, замыкаются две проводящие полосы и контроллеру достаточно легко вычислить координаты контакта.

Недостаток такой технологии виден невооруженным глазом – очень низкая точность, а следовательно и невозможность обеспечить высокую дискретность сенсора. Из-за этого некоторые элементы изображения могут не совпадать с расположением полос проводника, а следовательно нажатие на эту область может либо вызвать неправильное исполнение нужной функции либо вообще не сработать. Единственным достоинством этого типа сенсоров является их дешевизна, которая собственно говоря, и выплывает из простоты. Кроме этого матричные сенсоры не прихотливы в использовании.

Проекционно-емкостные сенсорные экраны являются как бы разновидностью емкостных, однако работают немного по-другому. На внутреннюю сторону экрана наносится сетка электродов. При касании пальцем между соответствующим электродом и телом человека возникает электрическая система – эквивалент конденсатора. Контроллер сенсора подает импульс микротока и измеряет емкость образовавшегося конденсатора. В результате того что в момент касания одновременно задействованы несколько электродов, контроллеру достаточно просто вычислить точное место касания (по самой большой емкости).

Основные достоинства проекционно-емкостных сенсоров – это большая прозрачность всего дисплея (до 90 %), чрезвычайно широкий диапазон рабочих температур и долговечность. При использовании такого типа сенсора несущее стекло может достигать толщины 18 мм, что дает возможность делать ударопрочные дисплеи. К тому же сенсор устойчив к непроводящему загрязнению.

Сенсоры на поверхностно-акустических волнах – волнах, распространяющихся на поверхности твердого тела. Сенсор представляет собой стеклянную панель, по углам которой расположены пьезоэлектрические преобразователи. Суть работы такого сенсора в следующем. Пьезоэлектрические датчики генерируют и принимают акустические волны, которые распространяются между датчиками по поверхности дисплея. Если касания нет – электрический сигнал преобразуется в волны, а потом обратно в электрический сигнал. Если произошло касание часть энергии акустической волны поглотится пальцем, а следовательно не дойдет до датчика. Контроллер проанализирует полученный сигнал и посредством алгоритма вычислит место касания.

Достоинства таких сенсоров в том, что используя специальный алгоритм можно определять не только координаты касания, но и силу нажатия – дополнительная информационная составляющая. К тому же конечное устройство отображения (дисплей) имеет очень высокую прозрачность, поскольку на пути света нет полупрозрачных проводящих электродов. Однако сенсоры имеют и ряд недостатков. Во-первых, это очень сложная конструкция, а во-вторых – точности определения координат очень сильно мешают вибрации.

Инфракрасные сенсорные экраны. Принцип их работы основан на использовании координатной сетки из инфракрасных лучей (излучатели и приемники света). Примерно тоже, что и в банковских хранилищах из художественных фильмов про шпионов и грабителей. При касании в определенной точке сенсора прерывается часть лучей, а контроллер по данным от оптических приемников определяет координаты контакта.

Основной недостаток таких сенсоров – очень критичное отношение к чистоте поверхности. Любое загрязнение может привести к полной его неработоспособности. Хотя из-за простоты конструкции этот тип сенсора используется в военных целях, и даже в некоторых мобильных телефонах.

Оптические сенсорные экраны являются логическим продолжением предыдущих. Инфракрасный свет используется в качестве информационной подсветки. Если на поверхности нет сторонних предметов – свет отражается и попадает в фотоприемник. Если произошло касание – часть лучей поглощается, а контроллер определяет координаты контакта.

Недостатком технологии является сложность конструкции в виду необходимости использования дополнительного светочувствительного слоя дисплея. К достоинствам можно отнести возможность достаточно точного определения материала, с помощью которого произведено касание.

Тензометрические и сенсорные экраны DST работают по принципу деформацииповерхностного слоя. Их точность достаточно низкая, но они прекрасно выдерживают механические воздействия, поэтому применяются в банкоматах, билетных автоматах и прочих публичных электронных устройствах.

Индукционные экраны основаны на принципе формирования электромагнитного поля под верхней частью сенсора. При касании специальным пером, меняется характеристика поля, а контроллер в свою очередь вычисляет точные координаты контакта. Применяются в художественных планшетных ПК самого высокого класса, поскольку обеспечивают большую точность определения координат.

Сенсорный экран (touch монитор) - это монитор, который чувствителен к прикосновениям, позволяющий людям работать с компьютером с помощью касаний к картинкам и кнопкам.

Сенсорные мониторы (touch мониторы) обычно используются в информационных устройствах, в которых отсутствует возможность пользоваться мышью и клавиатурой. Сенсорные технологии также можно использовать и в других приложениях, где может потребоваться мышь, например Web-браузеры. Некоторые приложения разработаны специально для сенсорных технологий, в которых обычно используются наиболее большие изображения (иконки), нежели в обычных ПК-приложениях. Мониторы, поддерживающие функцию встраиваемых сенсоров, также могут оснащаться сенсорным управлением.

Комплект сенсорного управления содержит сенсорную панель, контроллер, и драйвера на данное устройство. Сенсорная панель - это панель, прикладываемая к внешнему экрану монитора, которая подключается в серийный или USB порт или к шине, установленную в компьютер. Сенсорная панель улавливает касания и передаёт сигналы контроллеру. Контроллер обрабатывает эти сигналы и посылает информацию в процессор. Драйвер конвертирует сигналы от прикосновений в сигналы, издаваемые мышью.

Чтобы перестать путаться, достаточно запомнить: резистивные экраны чувствительны к нажатию, а ёмкостные - к касанию. Эта разница обусловлена конструкцией дисплеев, и приучить, например, ёмкостной экран к распознаванию нажатий карандашом невозможно в принципе.

Четыре вида сенсорных технологий:

Резистивные : резистивные сенсорные панели покрыты металлической пластинкой проводящей электричество и резистивным слоем, вызывающим изменение в электрическом потоке который распознаётся как нажатие и посылает его в диспетчер для обработки. Резистивные сенсорные панели обычно наиболее доступные, но выдают только 85% ясности, к тому, же их можно повредить любым острым предметом. Они смогут распознать и обработать любое прикосновение, будь то краешек визитной карточки или антенна мобильного телефона, но такие панели более чувствительны к микроповреждениям - их не рекомендуется устанавливать в местах, где предполагается очень активное использование панели. Попадание пыли или воды, не влияют на работу резистивных сенсорных панелей.

Простой тип резистивного покрытия может состоять из 4 проводов, 5 и 8. Производство и калибровка технологий 5 и 8 проводного резистивного покрытия очень дорогостоящие, в то время как 4 проводное резистивное покрытие не обеспечивает достаточную прозрачность изображения.

Резистивный экран представляет собой стеклянный жидкокристаллический дисплей, на который наложена гибкая мембрана. На соприкасающиеся стороны нанесён резистивный состав, а пространство между плоскостями разделено диэлектриком. По краям пластин закреплены электроды (четыре или восемь, пять или шесть и семь). Несложно догадаться, что при нажатии экран и мембрана соприкасаются в месте нажатия, координаты которого вычисляются путём последовательной подачи тока на верхнюю и нижнюю пластины и замеров напряжения в точке касания пластин. Именно поэтому на такой экран можно нажимать любым твёрдым предметом - от ногтя и стилуса до карандаша или спички, и он сработает.

Обычно существует два варианта покрытия: отполированное покрытие и с установленным антиблеском:

• Полированная поверхность обеспечивает прозрачность изображения, но поверхность начинает блестеть.
• Покрытие антиблеск уберёт блеск с изображения, но так, же будет рассеивать свет, что приведёт к уменьшению прозрачности изображения.

Преимущество резистивного монитора в том, что он может функционировать от пальца (в перчатке или без), карандаша, иглы или любого другого твёрдого предмета.

Несмотря ни на что, резистивные мониторы являются самыми популярными, в первую очередь за их относительно низкую стоимость (экраны малого размера), а также за возможность работы от разных предметов (пальца, перчатки, твёрдой или мягкой иглы)

Поверхностно акустически волновые (ПАВ) : ПАВ технологии используют ультразвуковые волны, проходящие через поверхность сенсорной панели. Когда к панели прикасаются, часть волн поглощается. Это изменение в ультразвуковых волнах фиксируется как прикосновение и посылает информацию в контроллер для обработки (преобразователь). ПАВ-панели - самые защищённые из всех. Для изготовления таких панелей используется специальное антивандальное стекло толщиной 4 или 6 миллиметров. Такие панели наиболее покупаемые на сегодняшнем рынке, так как их качество превосходит все ожидания, в то время как цена, и без того низкая, постоянно падает - производство ПАВ-панелей становится всё более популярным, такие панели пользуются большим спросом. ПАВ-панели предназначены для установки в сенсорные киоски, платёжные автоматы, и пр.

Ёмкостный сенсорный экран в общем случае представляет собой стеклянную панель, на которую нанесён слой прозрачного резистивного материала. По углам панели установлены электроды, подающие на проводящий слой низковольтное переменное напряжение. Поскольку тело человека способно проводить электрический ток и обладает некоторой ёмкостью, при касании экрана в системе появляется утечка. Место этой утечки, то есть точку касания, определяет простейший контроллер на основе данных с электродов по углам панели.

На экране нет никаких гибких мембран, что обеспечивает высокую надёжность и позволяет снизить яркость подсветки. К сожалению, в них нельзя тыкать стилусом или ногтем, поскольку команда просто не будет распознана. Только пальцем. Отрицательных температур такой экран тоже не любит: в лучшем случае падает точность определения координат, в худшем он просто перестаёт реагировать.

Когда к панели прикасаются, точка соприкосновения получает небольшой заряд. Цепь расположена по всем углам панели, измеряет заряд и посылает информацию в диспетчер для обработки. Ёмкостные сенсорные панели должны быть использованы прикосновением пальцев, в отличие от резистивных и ПАВ панелей, которые могут быть использованы пальцем или пером. Попадание пыли или воды, не влияют на работу ёмкостных сенсорных панелей.

: такие панели являются достаточно защищёнными от пыли и царапин, а также одной из главных положительных черт инфракрасной панели является великолепная яркость и чёткость изображения. Чаще всего инфракрасные панели используют для презентаций, интерактивных курсов обучения, а так же в стендах общего использования, POS-терминалах.

Основанная на прерывании луча света. Схема представляет собой взаимнорасположенные диоды инфракрасного света и фототранзисторы. Диоды включаются и выключаются последовательно и соответствующий фототранзистор считывает сигнал. Касание на экран соответствует прерыванию луча света и соответственно не получению сигнала определённым фототранзистором.

Преимущества и недостатки различных сенсорных технологий

Таблица №2 иллюстрирует что Инфракрасная технология имеет многие преимущества по сравнению с резистивной, ёмкостной и ПАВ решениями – делая ее идеальной для бизнеса. В то время как ёмкостная и резистивная технология требуют периодической калибровки – в инфракрасной оптическая регулировка постоянна в течение срока службы монитора.

В отличие от резистивного решения, имеющего пластмассовое покрытие, твёрдое стекло Инфракрасной технологии лучше противостоит царапинам и прекрасно подходит в приложениях с большим потоком посетителей. Более высокий контраст улучшает видимость экрана, даже при ярком свете.

Эффективная ИК технология также позволяет использование различных предметов для работы – от пальца до кредитной карты – при поддержании высокого уровня операционной точности и скорости. В тоже время преимущество в использовании любым предметом может причинить случайное срабатывания как "ложное нажатие". Компания IBM улучшило Инфракрасную технологию, полностью устранив эту проблему. Дополнительный блокировочный луч программы мониторинга, выполняемой на фоне, визуально уведомит оператора о том, что на поверхности появилась постоянная преграда. Также система сообщит о контакте, если нажатие произвёл предмет размер которого сопоставим или меньше чем, ожидаемые, например пальца или угол кредитной карты.

Основываясь на собственном опыте с различными технологиями и производителями, IBM составил следующую таблицу сравнения ИК, резистивной, емкостной и ПАВ технологий.

Таблица сравнения технологий сенсорных дисплеев

ЛЕГЕНДА :
– Плохо
+ Удовлетворительно
++ Хорошо
+++ Отлично

Как работает сенсорный экран?

В обычном сенсорном экране содержится три компонента: сенсоры, контроллер и драйвер поддержки. Сенсорный экран - это устройство ввода, поэтому он должен быть подсоединён к монитору и ПК или подобному устройству, чтобы завершить систему ввода.

1. Сенсор

Сенсор - это панель из чистого стекла, реагирующая на прикосновения. Сенсорная панель размещается поверх экрана так, что реагирующая поверхность покрывает всю обозреваемую часть экрана. На сегодняшний день на рынке существует несколько типов сенсорных панелей, и у каждой свой метод распознавания прикосновений. Сенсорные панели обычно имеют электрический заряд или сигнал, проходящий через них, и прикосновение к экрану вызывает изменение в напряжении или сигнале. Это изменение в напряжении и определяет, в каком месте к монитору прикоснулись.

2. Контроллер

Контроллер - это небольшая плата, соединяющая сенсорный монитор с ПК. Он берет информацию от сенсорного монитора и переводит её в подходящую для ПК информацию. Для встроенных сенсорных экранов, контроллер обычно вставляется внутрь монитора или устанавливается в отдельный бокс. Контроллер определяет, какой тип связи необходим для вашего ПК. Встроенные сенсорные экраны требуют дополнительного кабеля, подсоединяемого сзади к монитору. Контроллер следует подключать к СОМ порту (ПК) или USB порту. Существуют также и специальные контроллеры для работы с DVD проигрывателями и другими устройствами.

3. Драйвер

Драйвер - это программное обеспечение для вашего ПК, позволяющее сенсорному монитору и ПК вместе работать. Он сообщает операционной системе, как реагировать на информацию о прикосновении, полученную из контроллера. Большинство нынешних драйверов, это эмулирующие мышь программы. Это позволяет заменять клик мыши обычным прикосновением к экрану в том же месте. Для того, чтобы работать с уже существующими программами или разрабатывать новые, специальных программ совсем не требуется. Некоторое оборудование как терминалы, DVD проигрыватель и т.д. совсем не используют драйвер, или имеют свой встроенный.

Сенсорные экраны, как устройства ввода

Все сенсорные экраны обычно работают вместо мыши. Если драйвер установлен, то сенсорный экран эмулирует мышь. Прикосновение к экрану, это то-же самое, что и нажать в то же место мышью. Когда прикасаешься к экрану, курсор передвигается в ту точку и происходит нажатие клавиши мыши. Коснувшись два раза, вы определите двойное нажатие, также проведя по монитору пальцем, вы сделаете выделение. Обычно сенсорный монитор эмулирует нажатие левой клавиши мыши. Через специальную программу можно заменить левую на правую клавишу.

Пользователи смартфонов, плохо владеющие английским, бывают озадачены, услышав название «тачскрин» - это что за часть телефона? Обычно так именуют любой сенсорный экран вне зависимости от того, на каком устройстве он установлен. В настоящее время подобные дисплеи используются не только для мобильных гаджетов, но и встраиваются в различные терминалы самообслуживания.

Что представляет собой тачскрин?

Данный термин произошел от слияния 2 английских слов: touch и screen, что в переводе обозначает «сенсорный экран». Такой дисплей реагирует на прикосновения и позволяет упростить управление техникой. Однако стоит различать несколько типов оборудования, поскольку принцип их работы не совсем похож.

В современных гаджетах, например на айфоне, устанавливают емкостные и проекционно-емкостные дисплеи. Последний вид можно назвать более продвинутым, поскольку он способен считывать определенное количество прикосновений одновременно. Сами по себе такие тачскрины являются стеклянными панелями со слоем резистивного материала и электродами.

Также существуют дисплеи, на которые нанесена гибкая мембрана. Между ней и стеклом располагаются микроизоляторы, нажатие на которые провоцирует изменение сопротивления. Его фиксирует контроллер и преобразует в координаты, в результате чего происходит управление девайсом.

Основное различие между этими типами технологий в том, что емкостный дисплей не реагирует на касание каким-либо предметом и даже простым стилусом, чего не скажешь о резистивном тачскрине. Таким образом, блокировка смартфона на нем срабатывает намного лучше, чем на его устаревшем «собрате».

Принцип работы разных экранов

Существует всего 3 вида Touch Screen, 2 из которых уже были кратко описаны:

• емкостный;
• волновой;
• резистивный.

Начать стоит с наиболее используемого, т. е. емкостного дисплея. Как работает такой экран на телефоне? Все довольно просто. Резистивный слой служит накопителем заряда, который пропускают электроды, в то время как пользователь своим касанием выталкивает часть энергии в определенной точке. Это работает благодаря тому, что в человеческом теле тоже присутствует ток. Когда степень заряда уменьшается, данное изменение фиксируют микросхемы и передают его драйверу тачскрина.

Главное преимущество таких дисплеев в том, что они довольно износостойкие. В течение долгого времени не теряют изначальной яркости и способны передавать более четкие изображения.

Принцип работы резистивного экрана был изложен выше. Если разбираться в этом подробнее, то следует сказать, что гибкая мембрана представляет собой упругую металлическую пластину, которая пропускает ток. Между ней и слоем проводника находится пустое пространство. Взаимодействуя с дисплеем, пользователь производит легкое нажатие на его поверхность, смыкая мембрану с проводником в этой точке. Далее все происходит по той же схеме: система считывает координаты, а драйвер отдает команды ОС.

Резистивные дисплеи уже давно не являются ходовыми, поскольку их функциональность несколько ограничена в сравнении с емкостными тачскринами. Такие экраны можно встретить только в сильно устаревшей технике или различных терминалах, но реже.

Что такое тачскрин волновой? Это также стеклянная поверхность с сеткой координат и преобразователями. Один из них передает импульсы, в то время как другой принимает сигналы, отраженные рефлектором. Таким образом, заряд «гуляет» по преобразователям, создавая акустическую волну, которую пользователь прерывает нажатием. Так определяется место прикосновения.

Данный вид дисплея является лучшим вариантом для художников и графических дизайнеров, т. к. он не искажает изображение в связи с отсутствием металлического покрытия. Он же является самым дорогостоящим, при этом многие относят его к технологиям будущего, считая что даже емкостный дисплей уйдет в небытие, уступив место волновой технологии.

Видео обзор: виды тачскрина

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.

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 проводящие загрязнения. Прозрачность на уровне 90 %. Впрочем, проводящее покрытие всё ещё уязвимо. Поэтому ёмкостные экраны широко применяются в автоматах, установленных в охраняемом помещении. Не реагируют на руку в перчатке.

Мультитач (англ. multi-touch) - функция сенсорных систем ввода, осуществляющая одновременное определение координат двух и более точек касания. Мультитач может применяться, например, для изменения масштаба изображения: при увеличении расстояния между точками касания происходит увеличение изображения. Кроме того, мультитач-экраны позволяют работать с устройством одновременно нескольким пользователям. Они часто используются для осуществления других, более простых функций сенсорных дисплеев, таких как single touch или квази мультитач.
Мультитач позволяет не просто определить взаимное расположение нескольких точек касания в каждый момент времени, он определяет пару координат для каждой точки касания, независимо от их положения относительно друг друга и границ сенсорной панели. Правильное распознавание всех точек касания увеличивает возможности интерфейса сенсорной системы ввода. Круг решаемых задач при использовании функции мультитач зависит от скорости, эффективности и интуитивности её применения.

Наиболее распространённые мультитач-жесты

Сдвинуть пальцы - мельче
Раздвинуть пальцы - крупнее
Двигать несколькими пальцами - прокрутка
Поворот двумя пальцами - поворот объекта/изображения/видео

Проблемы, связанные с установкой резистивного сенсорного экрана

Иногда нет под рукой полного аналога нужного тача, или распиновка шлейфа другая, могут возникнуть следующие проблемы:

1.Тач повёрнут на 90,270 градусов
- Поменять местами X-Y

2.Перевёрнут тач по горизонтали
- Поменять местами X+ , X-

3.Перевёрнуть тач вверх ногами
- Поменять местами Y+ , Y-

Данные решения нужно осуществлять если после калибровки сенсорного экрана проблема не пропала.

Замена сенсорного экрана не помогла.
- Перепрошить телефон

Сопротивление на контактах ТАЧСКРИНА
Y-,Y+=550 Om Без нажатия
X-,X+=350 Om Без нажатия

Y+,X+=от 0,5-до 1,35 kOm Замеры производились в разных углах тачскрина при нажатии.Не косаясь тачскрина сопротивление равно бесконечности.
Y-,X-=от 1,35-до 0,5 kOm Замеры производились в разных углах тачскрина при нажатии.Не косаясь тачскрина сопротивление равно бесконечности.

В разных моделях сенсорных экранов сопротивление может колебаться. Данные замеры производились на сенсорном экране с телефона I9+++.

Когда пора менять сенсорный экран?

Сенсорный экран пора менять в следующих случаях:
- если он не реагирует на прикосновения
- вы обнаружили на нём "маслянистое пятно"(разноцверные разводы)
- невозможно откалибровать сенсорный экран
- войдя в сообщение и выбрав режим ввода английского текста,попробуйте поставить точки по всей площади,если вместо точек появляються чёрточки то пора менять
- войдя в сервис-разное-Touch Screen ,попробуйте поставить точки по всей площади,если вместо крестиков появляються зелёные полоски - пора менять
- если пытаясь нажать на иконку- перелистываються рабочие столы или иконки опадают(вертикальное осыпание иконок в айфоноподобных телефонах)
- если через 5 минут после калибровки вы опять не попадаете по иконке на которую нажимаете

Сенсорный экран
Устройство ввода информации, представляющее собой экран, реагирующий на прикосновения к нему. Существует множество разных типов сенсорных экранов, которые работают на разных физических принципах. Но мы рассмотрим лишь те которые встречаются в мобильных телефонах и другой переносной технике.
Принцип работы резистивных сенсорных экранов
Резистивные сенсорные экраны бывают двух видов, четырехпроводные и пятипроводные. Рассмотрим принцип работы каждого из типов в отдельности.

Четырёхпроводной резистривный экран

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.

Пятипроводной резистивный 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.

Принцип работы емкостных сенсорных экранов

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

мкостный 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 проводящие загрязнения. Прозрачность на уровне 90 %. Впрочем, проводящее покрытие всё ещё уязвимо. Поэтому ёмкостные экраны широко применяются в автоматах, установленных в охраняемом помещении. Не реагируют на руку в перчатке.

Принцип работы проекционно-емкостных сенсорных экранов
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. Многие модели реагируют на руку в перчатке. В современных моделях конструкторы добились очень высокой точности — правда, вандалоустойчивые исполнения менее точны.

ПЁЭ реагируют даже на приближение руки — порог срабатывания устанавливается программно. Отличают нажатие рукой от нажатия проводящим пером. В некоторых моделях поддерживается мультитач. Поэтому такая технология применяется в тачпадах и мультитач-экранах.

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

Заключение

Каждый из видов сенсорных экранов имеет свои преимущества и недостатки, для наглядности рассмотрим таблицу.

Тачскрины бывают двух видов:
- резистивные
- ёмкостные
Отличить одни от других по внешнему виду просто. В емкостных присутствует специальный микрочип, который фиксирует изменение ёмкости в определенном месте при прикосновении пальцем. Так же эти тачскрины не реагируют на прикосновение ногтями и любыми другими предметами за исключением специальных стилусов для ёмкостных экранов.
Обычным мультиметром можно проверить только резистивные тачскрины, которые на сегодняшний день установлены в 90% телефонах.
Краткая теория.
Резистивный тачскрин электрически представляет собой два резистора(сопротивления) номиналом обычно 200-1000 Ом
Один резистор нанесен на основание тачскрина(обычно самое настоящее стекло), а второй резистор нанесен на пленку, расположенную над этим основанием. При прикосновении к сенсору пленка соприкасается с основанием, что вызывает электрический контакт резисторов между собой, что влечет изменения сопротивления между резисторами, по которым контроллер в телефоне определяет координату точки касания

Методика проверки

Исходя из вышеописанного, методика проверки сводится к измерению этих двух сопротивлений тачскрина. Они не должны быть аномальными, то есть меньше 50Ом и больше 1500Ом. При механических повреждениях слой покрытия разрывается и сопротивление будет бесконечно большим. При чем для этого не обязательно его разбить, достаточно сильно придавить в месте контакта шлейфа со слоями, чтобы этот контакт отошел.
Итак на примере вышеприведенных тачскринов нам необходимо взять мультиметр, установить его в режим измерения сопротивления до 2000 Ом(2кОм) и прикоснуться щупами к 1 и 3 контактам. Прибор должен показать значение от 200 Ом до 1500 Ом. Аналогично к 2 и 4 контактам. На данном этапе мы убедились в целостности контуров. Но это еще не всё. Теперь необходимо проверить, не соприкасается ли слои сами по себе без воздействия на них давления. Для этого устанавливаем мультиметр в режим сопротивления до 20 кОм. Теперь прикасаемся к 1 и 2 контакту и потом ко 2 и 4-му. Прибор ничего не должен показать. Но если прикоснуться в этот момент к тачскрину - прибор покажет некоторое сопротивление, причем оно будет меняться от изменения места прикосновения. Вот так контроллер в телефоне "узнает" координаты точки прикосновения.
На этом собственно и всё.
PS. Контуры некоторых тачскринов бывает выводят не к 1-3 и 2-4, а к 1-2 и 3-4 контактам шлейфа. Это следует учитывать при проверке тачскрина

Еще одна статья.

Сенсорная резистивная панель состоит из двух склеенных прозрачных пластин, на внутренней поверхности которых нанесено проводящее покрытие - пленка окиси индия. Нижняя пластина обычно изготавливается из стекла, верхняя пластина представляет собой майларовую пленку, покрытую антибликовым слоем. Нижняя стеклянная часть крепится к дисплею.
Верхняя майларовая пленка обращена к пользователю и дополнительно покрыта слоем, устойчивым к химическим веществам и к царапинам.
Между пластинами имеется изолирующий слой, представляющий собой сетку микроскопических, химически вытравленных стеклянных столбиков на нижней поверхности. При нажатии на верхнюю пленку происходит локальный прогиб и замыкание двух проводящих слоев. Контроллер при сканировании шин сенсора определяет координаты точки нажатия.
В большинстве случаев используются 4-х проводные конструкции сенсорных панелей. Здесь используются две равнозначные проводящие поверхности: одна поверхность определяет положение координаты по оси Х (Х- / Х+), другая - по оси Y (Y- / Y+).
Сканирование производится за две фазы. В первой фазе к электродам проводящей пластины Х прикладывается тестовое напряжение, а проводящая поверхность пластины Y служит для съема потенциала, образованного резистивным делителем в точке касания. В процессе преобразования контроллер получает величину, пропорциональную координате по оси Х. Во второй фазе происходит симметричная процедура и получается вторая координата по оси Y.
В 4-х проводной схеме для равномерного распределения потенциала вдоль проводящей пленки, используются шунтирующие металлические торцевые полоски, нанесенные серебряной или медной пастой. Эти полоски видны по краям сенсорной панели, а пространство внутри них называется видимой областью сенсора.
Удельное сопротивление проводящих покрытий - от 220 до 500 Ом/см.кв. для верхней пленки и от 600 - 850 Ом/см.кв. для стеклянной подложки.

Перед установкой тачскрин рекомендуется проверить омметром. Если проверка прошла успешно, то необходимо проверить сенсор подключением в разъем либо точечной пайкой, если в устройстве нет разъема. Защитные наклейки при этом снимать не нужно. Такая мера облегчит обмен сенсора в случае выявления брака. Существует вероятность того, что причина неисправности была не в сенсорной панели (плохой контакт, замыкание, обрыв дорожек, неисправность контроллера, сбой ПО).

Проверка омметром заключается в измерении сопротивления по каждой координате (контакты 1-3 и 2-4 соответственно). Прибор покажет величину сопротивления в несколько сотен Ом. Сопротивления по координатам отличаются в 1,5 – 3 раза.
Для проверки на замыкание щупы омметра подключаются к контактам разных координат. В этом случае омметр покажет бесконечность, а при касании пальцем по рабочей плоскости сенсора прибор покажет некоторое сопротивление . Если на стеклянной подложке появились трещины, то сенсор работать не будет, либо работать будет частично. В таком случае его следует заменить на новый.

Для определения рабочей поверхности существует несколько способов:
- клеевой слой по периметру сенсора всегда расположен на нижней части, которая примыкает к дисплею
- маркировка со стороны рабочей поверхности всегда читается слева направо
- нижняя часть сенсора в большинстве случаев стеклянная, если слегка постучать по ней металлическим предметом, то звук будет звонким, а при постукивании по рабочей стороне - звук будет глухим

На некоторых сенсорах изначально отсутствует клеевой слой, в этом случае применяется тонкий 2-х сторонний скотч.
Существуют сенсоры без стеклянной подложки, с применением пластичного материала.

Если после подключения сенсор работает неадекватно (зеркально), это может означать, что спутаны местами проводники какой-либо координаты. У разных производителей чередование контактов координат на шлейфе не совпадают. Вопрос решается правильной распайкой проводников, либо калибровкой (при определенном навыке).
На нашем сайте в описании к распространенным сенсорам указаны последовательности контактов на шлейфах.
Базовой последовательностью считается такое чередование шин: X1 - Y1 - X2 - Y2 .

На некоторых сенсорах проводники на шлейфе расположены перекрестно, в этом случае чередование контактов по координатам может отличаться от стандартного и при прямой замене сенсор работать не будет! В таких случаях необходимо выяснить разводку шин на шлейфе и перепаять проводники в соответствии с родной схемой. Имейте это в виду при проверке и замене!!!