VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

В статье рассмотрены технологии изготовления сенсорного экрана, что является одной из важных характеристик интерактивного стола.

Интерактивные технологии играют большую роль в наше время. Сейчас, когда происходит всемирное формирование информатизации нашего общества, люди должны уметь грамотно контактировать и передавать информацию другим. Динамика развития социально-экономической жизни, гуманизация и демократизация в общении расширяет область воздействия технологий. Поэтому современные интерактивные технологии могут еще легче и быстрее донести до нас информацию.

Задача статьи – выявить наиболее оптимальные технологии сенсорного экрана и его характеристики, которые являются одним из факторов, влияющих на соотношение «цена-качество» интерактивных столов.

Ключевые слова: интерактивный стол, сенсорный экран, сенсорная технология, контроллер, точка касания, технология мультитач.

E.V. Podmareva, M.Y. Bychkova, O.M. Sharunova

MANUFACTURING TECHNOLOGY TOUCHSCREEN

INTERACTIVE TABLE

Penza, Penza State University of Technology

The article describes the technology of the touch screen, which is one of the important characteristics of an interactive table.

Interactive technologies play an important role in our time. Now, when there is formation of a global informatization of our society, people must be able to competently communicate and transfer information to others. The dynamics of the socio-economic life, humanization and democratization in expanding the scope of communication technologies. Therefore, modern interactive technologies can be even easier and faster to convey to us the information.

The task of the article - to identify the most appropriate touch screen technology and its characteristics, which are one of the factors affecting the ratio of "price-quality" interactive tables.

Keywords: interactive table, touch screen, sensor technology, controller, touch point, multi-touch technology.

Интерактивный стол представляет собой интерактивную мультимедийную систему, поддерживающую технологию мультитач. Она осуществляет одновременное определение координат двух и более точек касания. Таким образом множество пользователей одновременно могут контактировать с приложениями и виртуальными объектами на поверхности стола.

Изделие варьируется по сложности функционала, конфигурации, внешнему виду, все это зависит от того, в какой области применения будет использоваться продукт.

Техническую основу интерактивного стола представляет собой мощный компьютер, который соединен с сенсорным экраном. При изготовлении корпуса используются различные материалы. Технология изготовления экранов одна из главных характеристик интерактивного стола.

Разберем некоторые технологии, которые активно используются в наше время.

Резистивная сенсорная технология (Рисунок 1). Основной частью экрана является жидкокристаллическая панель. Она состоит из двух прозрачных пластин – верхней и нижней. Верхняя пластина гибкая, нижняя крепко закреплена на экране. Между ними расположены микроизоляторы, являющиеся диэлектриком. Пластины находятся друг напротив друга и покрыты резистивным покрытием. По краям поверхностей установлены электроды в количестве 4-7 штук. Когда пользователь касается экрана, один слой касается другого. Микроконтроллер находит место прикосновения и подает напряжение на электроды, находящиеся на двух пластинах. Контроллер таким образом может вычислять координаты много раз, меньше чем за секунду.

Характеристики резистивных экранов: антивандальное покрытие отсутствует, условие работы от -10°C до +50°C, не боится яркого солнечного света, воды и конденсата, реагирует как на палец, так и на другие различные предметы, плохо поддерживают технологию мультитач и имеют плохую светопропускающую способность. Отличается простотой изготовления и малой стоимостью.

Рисунок 1 – резистивная сенсорная технология

Емкостные сенсорные технологии (Рисунок 2). За основу работы взято, что сам человек является конденсатором.

Сам экран выполняется на пластиковой или стеклянной прозрачной панели. На верхнюю сторону пластины нанесено проводящее покрытие. Электроды располагают по углам пластины и подсоединяют к контроллеру. Они получают от него импульсы тока. Когда человек касается экрана любым предметом идет утечка тока, которая регистрируется электродами. Контроллер сравнивает величины точки утечки и находит координаты соприкосновения.

Характеристики емкостного экрана: антивандальное покрытие отсутствует, условие работы от -15°C до +70°C, не реагирует на солнечный свет и жидкость, работа в перчатках исключена, поддерживает технологию мультитач, имеет хорошую светопропускающую способность. Стоит отметить надежное качество данного экрана.

Рисунок 2 – емкостная сенсорная технология

Проекционно-емкостная сенсорная технология (Рисунок 3). Панель имеет сетку хорошо проводящих ток электродов, которые улавливают импульсы от контроллера. Рабочая поверхность находится между двумя стеклами. Человек касаясь экрана, создает между пальцем и сеткой датчиков емкость, а контроллер вычисляет ее изменение. Последний измеряет величину падения напряжения и определяет точки касания.

Характеристики емкостного экрана: присутствует антивандальность только в том случае, если стекло толщиной 18 и более миллиметров, условие работы от -15°C до +70°C, не реагирует на солнечный свет и жидкость, отвечает, как на палец, так и на другие различные предметы, поддерживает технологию мультитач, имеет хорошую светопропускающую способность.

Рисунок 3 – проекционно-емкостная сенсорная технология

Сенсорные экраны на поверхностно-акустических волнах (Рисунок 4). Сенсорный экран – это стеклянная панель, которая отвечает за качество изображения. Она крепится с маленьким зазором перед экраном дисплея. Пьезоэлектрические преобразователи устанавливают по углам, они фиксируют электрический сигнал от контроллера. По контору экрана находятся датчики, они принимают и отражают волны. Пьезопреобразователь улавливает сигнал и превращает в поверхностно-акустическую волну. Датчики приняв ее, отражают и отсылают на ПЭП. Пьезопреобразователь принимает волну и формирует ее опять в сигнал. Контроллер получает его и анализирует. Некоторые волны поглощаются, когда человек нажимает на экран. Приёмники фиксируют изменения, сравнивают их. Полученные данные о месте нахождения точки отсылаются в компьютер.

Характеристики ПАВ: присутствует антивандальность, условие работы от -20°C до +50°C, не реагирует на солнечный свет, реагирует на палец, другие различные предметы и жидкость, поддерживает технологию мультитач, средняя светопропускающая способность.

Рисунок 4 – сенсорный экран на поверхностно-акустических волнах

Сенсорная панель на базе технологии APR (Рисунок 5). Поверхностью является стеклянная пластина. Четыре пьезоэлектрических преобразователя расположены по ее контуру, которые конвертируют звуковые волны, идущие по толще стекла, в электрический сигнал.

Панель APR работает по принципу уникальности звука. Она распознает его, когда человек образует точку касания, вследствие чего возникает звуковой импульс. Он оцифровывается и контроллер доносит его. Затем сопоставляет с перечнем сигналов, раннее внесенных для каждой точки экрана. Указатель сразу оказывается в месте нажатия. Следует отметить, что APR не воспринимает любые другие посторонние звуки, которые не были занесены в раннее созданный перечень. Главное отличие APR от других технологий состоит в том, что применением микрофонов дает возможность звукового распознавания места прикосновения.

Характеристики APR: антивандальное покрытие отсутствует, условие работы от -20°C до +60°C, не реагирует на солнечный свет и жидкость, реагирует на палец и другие различные предметы, поддерживает технологию мультитач, имеет хорошую светопропускающую способность.

Рисунок 5 –сенсорная панель на базе технологии APR

Оптическая сенсорная технология (Рисунок 6). Конструкция оптических экранов: внутри стеклянной панели расположен источник инфракрасных лучей, которые свободно проникают через стекло. При касании экрана предметом, лучи отражаются. Управляющая электроника снимает пятна, образованные на однородном фоне, обрабатывает их и находит месторасположения точек.

Характеристики оптических сенсорных экранов: присутствует антивандальность, условие работы от -20°C до +70°C, не реагирует на солнечный свет и жидкость, реагирует на палец и другие различные предметы, поддерживают технологию мультитач. Прозрачность экрана, в отличие от других технологий равна 100%. Точность средняя – до нескольких пикселей. Является одной из самых дорогих технологий.

Рисунок 6 – оптическая сенсорная технология

Инфракрасная сенсорная технология (Рисунок 7). Принцип работы: по краям экрана установлены инфракрасные LED-светодиоды, формирующие невидимую сеть лучей, которая генерируется последовательностью импульсов для светодиодов. С другой стороны экрана находятся датчики фототранзисторов. Они принимают излучаемый ИК-свет. При касании лучи преломляются. ИК-импульсы не доходят до датчиков и контроллер определяет эту точку касания. Полученная информация о координатах точки передается на компьютер.

Характеристики инфракрасных сенсорных экранов: антивандальное покрытие отсутствует, условие работы от -20°C до +70°C, реагирует на солнечный свет, не боится жидкости, реагирует на палец и другие различные предметы, поддерживают технологию мультитач и имеют хорошую светопропускающую способность. Данные экраны характеризуются качеством изображения.

Рисунок 7 – инфракрасная сенсорная технология

Технология DViT (Digital Visual Touch). Лист сенсорного экрана изготовлен из полиэстера, который защищает экран отображающего устройства. Поэтому дисплей обладает хорошей цветопередачей и прозрачность до 95%. Лист находится в прямоугольной рамке. По ее углам вставлены маленькие видеокамеры, которые создают отображение плоскости экрана (Рисунок 8). Для того, чтобы определить точку прикосновения можно обойтись двумя камерами, которые размещены в соседних углах рамки. С целью увеличения точности применяют четыре камеры. Сеть из инфракрасных излучателей подает пучки подсветки параллельно плоскости экрана, а камеры определяют их. Координаты прикосновения определяются, когда инфракрасные лучи останавливаются в точке касания. Главное отличие от оптической инфракрасной технологии то, что DViT дает возможность пользователю применять «цифровые чернила». При активации режима письма датчики воспринимают инфракрасные лучи, отражаемые маркером.

Характеристики DViT: есть антивандальное покрытие, условие работы от -10°C до +50°C, не реагирует на солнечный свет и жидкость, реагирует на палец и другие различные предметы, хорошо поддерживают технологию мультитач. Данные экраны имеют плохую светопропускающую способность, присутствует искажение цветопередачи.

Рисунок 8 – технология DViT

Таким образом можно сделать вывод, что самой оптимальной технологией по соотношению «цена-качество» будет являться проекционно-емкостная технология. Сенсорные экраны на технологии APR так же являются одними из лучших, они сравнительно недавно на рынке и антивандального покрытия экраны не имеют, что делает их непригодными в условиях агрессивной окружающей среды. Производитель Elo TouchSystems уже работает над такой проблемой данных экранов. Если этот нюанс будет разрешен, тогда проекционно-емкостная технология уступит свое место APR.

Список литературы

1. Асмаков С. В. Многообразие сенсорных дисплеев / С. В. Асмаков // КомпьютерПресс. – 2010. – № 8.

2. Мухин И. А. Сенсорные экраны – решение проблем / И. А. Мухин // BROADCASTING Телевидение и радиовещание. – 2006. – № 7.

3. Мир электроники – Устройство сенсорного экрана [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://radio-uchebnik.ru/txt/prakticheskaya-elektronika/10-interesnoe-iz-mira-elektroniki/35-ustrojstvo-sensornogo-ekrana, свободный.

4. Журнал InAVate – русское издание. Профессиональная интеграция Аудио – Визуальных технологий [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.inavate.ru/site/index.php, свободный.

5. Интерактивный стол для детей и взрослых [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://interactive-project.ru/production/multi-touch_panel/multi-touch_description/, свободный.

6. Сенсорная технология SmartTech DViT [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://market.insel.ru/stat_i/sensornaya_tehnologiya_dvit_digital_visual_touch, свободный.

7. Пат. РФ № 2362216 от 12.05.2008 г.

Код для цитирования: Скопировать