История создания

История создания сенсорного экрана берет начало в 1970 году. Тогда Сэмуэль Херст (Samuel C. Hurst), преподаватель Университета штата Кентукки, столкнулся с проблемой считывания данных с лент самописцев. Поразмыслив над тем, как автоматизировать обработку огромного количества лент, Сэмуэль Херст с группой единомышленников основал компанию Elotouch,которая и стала пионером в производстве сенсорных экранов. Первое устройство сенсорного ввода, получившее имя Elograph, было скорее, дигитайзером и использовало так называемый резистивный принцип определения координат.

В 1971 году был разработан элограф - графический планшет, действовавший по четырёхпроводному резистивному принципу (U.S. Patent 3662105).

В 1974 году тот же Херст сумел сделать элограф прозрачным, в 1977 - разработал пятипроводной экран. Объединившись с Siemens, в Elographics сумели сделать выпуклую сенсорную панель, подходившую к кинескопам того времени. На всемирной ярмарке 1982 года Elographics представила телевизор с сенсорным экраном.

Первым персональным компьютером, оборудованным сенсорным экраном, стал HP-150 (См. рис. 3),выпущенный Hewlett-Packard в 1983 году. Для отслеживания нажатий применялась сеть инфракрасных лучей, организованная перед обычным ЭЛТ-экраном. Система представляла собой матрицу 21×14, составленную из инфракрасных свето- и фотодиодов

Впрочем, в те времена сенсорные экраны применялись преимущественно в промышленной и медицинской аппаратуре.Рисунок 3

Технологии сенсорных экранов в наши дни

Разные источники выделяют шесть (иногда - семь) технологий, по которым производятся сенсорные экраны. Но при внимательном рассмотрении можно увидеть, что в этих устройствах используются всего четыре базовых принципа - резистивный, емкостный, акустический и инфракрасный.

Резистивные сенсорные экраны Четырехпроводной экран

Основу конструкции 4-проводного экрана составляют две прозрачные пленки из полиэстера (polyester), майлара (maylar), пластизола (plastisol, PL) или полиэтилентерефталата (polyethylene terephtalate, РЕТ), находящиеся друг против друга и разделенные микроскопическими шариками-изоляторами. Внутренние, обращеннье друг к другу поверхности пленок покрыты прозрачным токопроводящим (резистивным) составом на основе двуокиси индия и олова (indium tin oxide - ITO). Для определенности назовем один из резистивных слоев зaдним, а другой, расположенный ближе к наблюдателю, передним (рис. 3).

Контакт с этими слоями обеспечивается посредством двух пар металлизированных полосок-электродов. Первая пара расположена вертикально по краям заднего слоя, а вторая - горизонтально по краям переднего слоя. Все четыре электрода подключены к микроконтроллеру, который последовательно определяет координаты точки касания по горизонтали и вертикали.

Работа контроллера в первом случае выглядит приблизительно следующим образом. На вертикaльные электроды заднего резистивного слоя подается пoстоянное напряжение (например, 5 В), и от одного электрода к другому протекает некоторый ток I. При этом на каждом гoризонтальном yчастке заднего резистивногo слоя ток создает падение напряжения, пропорциональное длине yчастка.

При касании экрана (рис. 4) передний резистивный слой деформируется и касается заднего слоя. В этом слyчае передний слой выполняет роль щупа, определяющего напряжение на заднем слое в точке касания. Горизонтальные электроды переднего слоя замыкаются микроконтроллером накоротко (для уменьшения влияния сопротивления переднего резистивного слоя), и суммарный сигнал поступает через буферный каскад, имеющий большое входное сопротивление, на аналогово-цифровой преобразователь (АЦП). Напряжение на входе АЦП определяет положение точки касания по горизонтали.

Для определения координаты по вертикали передний и задний резистивные слои "меняются местами": на горизонтальные электроды переднего слоя микроконтроллер подает постоянное напряжение, а электроды заднего слоя замыкает (этот слой используетcя как щyп). Определение координат точки касания производится минроконтроллером с высокой скоростью - более ста раз в секунду. Слабым звеном 4-проводного экрана является передняя пленка из полиэстера. Многократные деформации приводят к разрyшению проводящего слоя, в результате чего уменьшается точность определения координат. Производители гарантируют стабильную работy устройства при количестве нажатий в одной точке до миллиона.

Технология AccuTouch разрабатывалась для использования в условиях агрессивной окружающей среды, поэтому сенсорные экраны AccuTouch превосходят другие экраны в надежности и долговечности. Резистивные экраны обладают максимальной стойкостью к загрязнению. Эта особенность позволяет AccuTouch не бояться попадания на рабочую поверхность жидкостей, конденсата, паров - и надежно работать, когда другие типы экранов выходят из строя. Экран выдерживает 35 миллионов прикосновений к одной точке.

Резистивные сенсорные экраны AccuTouch превосходно зарекомендовали себя в сфере обслуживания, в составе POS-терминалов, промышленности, медицине и транспорте. Прикоснитесь к экрану пальцем, рукой в перчатке, ногтем или кредитной картой, и Вы получите точный ответ на прикосновение.

Изготовленные по 4-проводной технологии экраны могут иметь диагональ 12-20 дюймов и разрешение 1024×1024 пикселей. Время реакции не превышает 10 мс, а для срабатывания нужно приложить усилие в 50-120 г/см². Погрешность определения координат может достигать 3 миллиметров. К недостаткам технологии можно отнести снижение на 75-80% мощности светового потока, излучаемого монитором. Но это компенсируется простотой устройства, низкой ценой и малой восприимчивостью к вредным внешним воздействиям.

Принцип действия 4-проводного резистивного сенсорного экрана