Nhiều người, đặc biệt là lứa tuổi trung niên và thanh niên, tích cực sử dụng điện thoại thông minh, máy tính bảng và các thiết bị hiển thị thông minh khác. Tuy nhiên, ít người trong số họ nghĩ đến nguyên lý hoạt động của màn hình cảm ứng và các giống của chúng. Hãy cố gắng hiểu điều này một cách chi tiết hơn.
Câu chuyện phát minh
Lần đầu tiên trên thế giới, một thiết bị cảm ứng nguyên mẫu được sử dụng bởi Sam Hurst, một giáo viên đến từ Hoa Kỳ. Năm 1970, ông phát triển ý tưởng đọc dữ liệu từ một số lượng lớn máy ghi biểu đồ dải. Tự động hóa quá trình này đã trở thành một loại bàn đạp để tạo ra màn hình cảm ứng, được gọi là Elotouch. Sự phát triển của một nhóm đồng nghiệp Hurst được xuất bản vào năm 1971, bao gồm công nghệ bốn dây điện trở để xác định điểm tiếp xúc.
Hệ thống PLATO IV được coi là cảm biến máy tính đầu tiên. Nó cũng được phát hành tại Hoa Kỳ, là kết quả của các nghiên cứu đặc biệt liên quan đến việc tin học hóa giáo dục. Nó bao gồm một bảng khối (256 miếng), hoạt động theonguyên tắc sử dụng lưới các luồng hồng ngoại.
Mô tả
Màn hình cảm ứng là một phần tử điện tử hiển thị thông tin kỹ thuật số bằng cách chạm vào bề mặt của màn hình. Các loại cấu trúc khác nhau phản ứng với một số thời điểm hoặc một yếu tố cụ thể (thay đổi điện dung và điện trở, chênh lệch nhiệt, con trỏ đặc biệt).
Theo nguyên lý hoạt động, màn hình cảm ứng được chia như sau:
- Phiên bản điện trở.
- Mô hình ma trận.
- Tùy chọn điện dung.
- Sửa đổi âm thanh bề mặt.
- Cảm biến quang học và các loại của chúng.
Hãy xem xét các mô hình hiển thị phổ biến của danh mục, phạm vi, tính năng và lợi ích này.
Màn hình cảm ứng điện trở hoạt động như thế nào
Đây là loại màn hình đơn giản nhất. Nó phản ứng với sự biến đổi của lực cản trong khu vực tiếp xúc với một vật thể nhất định và bề mặt hiển thị. Công nghệ cơ bản và phổ biến nhất bao gồm hai yếu tố chính trong thiết kế của nó:
- Tấm nền bằng polyeste hoặc polyme tương tự, độ dày không vượt quá vài chục phân tử. Phần trong suốt dùng để dẫn các hạt hiện tại.
- Màng nhựa mỏng truyền sáng.
Cả hai lớp đều được phủ một lớp phủ điện trở đặc biệt. Giữa chúng là các chất cách điện hình quả cầu cực nhỏ.
Trong quá trình hoạt động, màng uốn cong khi tiếp xúc vớichất nền, do đó mạch bị đóng. Bộ điều khiển với bộ chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số phản ứng với hoạt động, tính toán giá trị của điện trở ban đầu và dòng điện, cũng như tọa độ của điểm tiếp xúc. Những thiết bị như vậy nhanh chóng thể hiện những mặt tiêu cực của chúng, kết quả là các kỹ sư đã cải tiến thiết kế bằng cách thêm dây thứ năm.
Sử dụng
Do nguyên lý hoạt động đơn giản của màn hình cảm ứng cấu hình điện trở nên nó được sử dụng ở mọi nơi. Đặc điểm thiết kế:
- chi phí thấp;
- khả năng chống lại các ảnh hưởng từ môi trường, ngoại trừ nhiệt độ âm;
- phản ứng tốt khi tiếp xúc với bất kỳ vật thể phù hợp không sắc nhọn nào.
Các màn hình như vậy được gắn trên các thiết bị đầu cuối bổ sung và chuyển tiền, máy ATM và các thiết bị khác được cách ly với môi trường. Sự bảo vệ yếu của màn hình khỏi bị hư hại được bù đắp bằng sự hiện diện của một lớp phủ phim bảo vệ.
Cách hoạt động của màn hình cảm ứng điện dung
Loại chức năng hiển thị này có tính đến khả năng biến đổi của các vật có công suất lớn hơn thành vật dẫn của dòng điện xoay chiều. Thiết bị là một tấm kính với lớp phủ điện trở. Các điện cực đặt ở các góc tác dụng một hiệu điện thế yếu lên lớp dẫn điện. Trong quá trình tiếp xúc, có thể quan sát thấy hiện tượng rò rỉ dòng điện nếu vật có điện dung lớn hơn màn hình. Dòng điện được cố định ở các phần góc và thông tin từcác chỉ báo chuyển đến bộ điều khiển để xử lý, tính toán vùng cảm ứng.
Các mô hình đầu tiên sử dụng dòng điện một chiều. Điều này đã đơn giản hóa thiết kế, tuy nhiên, nó không thành công nếu người dùng không tiếp xúc với mặt đất. Về độ tin cậy, các thiết bị này vượt xa các thiết bị điện trở khoảng 60 lần (được thiết kế cho 200 triệu lần nhấp). Mức độ trong suốt - 0, 9, nhiệt độ hoạt động tối thiểu - lên đến -15 ° C.
Nhược điểm:
- thiếu phản ứng với bàn tay đeo găng và hầu hết các vật lạ;
- lớp phủ với dây dẫn nằm ở lớp trên cùng, dễ gây ra ứng suất cơ học;
- chúng thích hợp cho các thiết bị đầu cuối trong nhà.
Phiên bản chiếu điện dung
Nguyên lý hoạt động của màn hình cảm ứng điện thoại thông minh một số cấu hình là dựa trên loại này. Một lưới điện cực được áp dụng trên bề mặt bên trong của thiết bị, khi tiếp xúc với cơ thể người sẽ tạo thành một tụ điện có điện dung. Sau khi chạm ngón tay vào màn hình, các cảm biến và bộ vi điều khiển sẽ xử lý thông tin, các phép tính sẽ được gửi đến bộ xử lý chính.
Tính năng:
- những thiết kế này có tất cả các tính năng của cảm biến điện dung;
- chúng có thể được trang bị một lớp phủ phim dày tới 18 mm, giúp bảo vệ thêm chống lại tác động cơ học;
- chất bẩn trên các bộ phận dẫn điện khó tiếp cận được loại bỏ bằng phương pháp phần mềm.
Các cấu hình được chỉ định được gắn trên nhiều thiết bị cá nhân và thiết bị đầu cuối hoạt động ngoài trời được che đậy. Điều đáng chú ý là Apple cũng ủng hộ màn hình điện dung dự kiến.
Sửa đổi ma trận
Đây là các phiên bản đơn giản hóa của công nghệ điện trở. Màng được trang bị một số dây dẫn dọc, chất nền - với các chất tương tự nằm ngang. Nguyên lý hoạt động của màn hình cảm ứng: khi chạm vào sẽ tính điểm xảy ra tiếp xúc của các vật dẫn, thông tin nhận được sẽ được gửi đến bộ xử lý. Điều đó, đến lượt nó, xác định tín hiệu điều khiển, sau đó thiết bị phản ứng theo một cách nhất định, chẳng hạn như thực hiện một hành động được chỉ định cho một nút cụ thể.
Tính năng:
- do số lượng dây dẫn có hạn nên tỷ lệ chính xác thấp;
- giá thấp nhất trong tất cả các loại cảm biến;
- chức năng đa chạm được thực hiện bằng cách thăm dò từng điểm trên màn hình.
Mô hình được chỉ định chỉ được sử dụng độc quyền trong các thiết bị lỗi thời, nó thực tế không được sử dụng trong thời hiện đại do sự xuất hiện của các giải pháp sáng tạo.
Tín hiệu âm thanh bề mặt
Màn hình cảm ứng của điện thoại đời đầu được trang bị công nghệ tương tự như thế nào. Màn hình là một tấm kính trong đó các máy thu (hai mảnh) được nhúng vào và các máy biến áp áp điện được đặt ở các góc đối diện.
Từ máy phát, một tín hiệu điện tần số được cung cấp cho các bộ chuyển đổi, từ đó một loạt cácxung được truyền bằng phương tiện phản xạ. Các sóng được thu nhận bởi các cảm biến, quay trở lại PET, nơi chúng được chuyển đổi trở lại thành dòng điện. Hơn nữa, thông tin được chuyển đến bộ điều khiển, trong đó nó được phân tích.
Khi bạn chạm vào màn hình, các đặc tính của sóng sẽ thay đổi theo sự hấp thụ một phần năng lượng ở một nơi cụ thể. Dựa trên thông tin này, điểm và lực tiếp xúc được tính toán. Các màn hình trong danh mục này có sẵn với độ dày màng 3 hoặc 6 mm, cho phép bạn chịu được một cú đánh nhẹ từ tay mà không gây hậu quả.
Flaws:
- vi phạm làm việc trong điều kiện rung và lắc;
- bất ổn đối với bất kỳ ô nhiễm nào;
- nhiễu do tín hiệu âm thanh của một cấu hình nhất định;
- độ chính xác thấp khiến chúng không thể sử dụng để vẽ.
Các loài khác
Thiết bị và nguyên lý hoạt động của màn hình cảm ứng được sử dụng thường xuyên nhất đã được thảo luận ở trên. Sau đây là danh sách hiển thị các cấu hình không phổ biến:
- Màn hình quang học - hỗ trợ cảm ứng đa điểm, bao gồm các dấu chân lớn.
- Kiểu máy hồng ngoại - được bao phủ bởi các cặp đèn LED điốt quang, phản ứng với cảm ứng thông qua bộ vi điều khiển.
- Tùy chọn cảm ứng - được trang bị một cuộn dây đặc biệt và mạng lưới các dây dẫn nhạy cảm, được sử dụng trên các máy tính bảng đắt tiền.
Như bạn thấy, có một số tùy chọn cho màn hình cảm ứng. Sự lựa chọn luôn phụ thuộc vào người tiêu dùng.
