| Резистивная технология. Эта технология основывается на измерении электрического сопротивления части системы в момент прикосновения к элементу этой системы. Существует как минимум три различных типа сенсорных панелей, относящихся к резистивному типу, и все они так или иначе имеют многослойную структуру, состоящую из двух проводящих поверхностей, разделенных специальным изолирующим составом (стекло), распределенным по всей площади активной области экрана. Почему именно два проводящих слоя? Дело в том, что для определения координаты нам необходимо знать две координаты X и Y, таким образом, один из слоев, соответственно определяет координату X, а второй – Y. При касании наружного слоя, выполненного из тонкого прозрачного пластика, его внутренняя проводящая поверхность совмещается с проводящим слоем основной пластины (может быть сделана из стекла или полиэстера), играющей роль каркаса конструкции, благодаря чему происходит изменение сопротивления всей системы. При этом токи, текущие по проводящим слоям, по направлению перпендикулярны друг другу. Контроллер по результатам измерения сопротивления участка цепи определяет сначала значение одной координаты на верхнем слое, а потом и другой на нижнем и передает координаты точки касания управляющей программе компьютера. Указанный способ позволяет достичь достаточно высокой разрешающей способности сенсорного экрана. Существуют резистивные сенсорные экраны, в которые обе координаты определяются на одном только нижнем, внутреннем слое. Так, к примеру, работают устройства, выполненные по технологии TouchTek5. Похожая схема применяется и в панелях AccuTouch разработки фирмы Elo TouchSystems. Внешний слой находится под небольшим напряжением. Та же многослойная структура и так же, как и в предыдущем случае, при касании внешний проводящий слой совмещается с внутренним и замыкает цепь. В результате в нижнем слое возникают токи, текущие к углам панели (где расположены четыре электрода, принадлежащих нижнему слою). Силы этих токов пропорциональны расстоянию от точки касания до соответствующего угла. Анализируя силы токов, контроллер вычисляет обе нужные нам координаты. Таким образом, сенсорные экраны с применением подобной технологии успешно работают даже при поврежденном верхнем слое, что позволяет использовать их в промышленных устройствах автоматизации различного рода, для работы в загрязненной среде и т. д. Они выдерживают десятки миллионов касаний и считаются самыми надежными из всех, использующих резистивную технологию. Резистивные сенсорные экраны изготавливаются трех типов: 4-х проводные; 5-ти проводные; 8-ми проводные. Каждый из типов имеет свои достоинства и недостатки и предназначен для определенных применений. 4-х проводной аналоговый сенсорный экран. Внутренние стороны прозрачных проводников покрыты резистивной пленкой, оксидом индия (ITO). При нажатии на поверхность прозрачного проводника, его контактная сторона касается контактной стороны другого проводника, создавая электрическое соединение в точке прикосновения. Измеренное сопротивление позволяет определить точку касания. Активный слой сенсорного экрана 4-х проводного типа состоит из проводящего (резистивного) покрытия равномерно распределенного по поверхности проводника. На противоположных краях проводящего поля находятся посеребренные выводы. Выводы верхних и нижних слоев расположены перпендикулярно друг другу. В данном случае напряжение прикладывается вдоль вертикальной или горизонтальной резистивной цепочки. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) измеряет разность потенциалов в точке касания экрана. При измерении координаты X происходит подключение входа Y+ к встроенному преобразователю, а ко входам Х- и Х+ - вывод драйверов, после чего производится оцифровывание напряжения на входе Y+. В точке касания происходит измерение напряжения за счет образовавшегося резистивного делителя. При таком методе измерения вертикальная цепочка резисторов не оказывает влияния за счет того, что вход Y+ подключен ко входу АЦП, имеющего очень высокое полное входное сопротивление. При определении горизонтальной координаты Y ко входу конвертора данных подключается вход Х+. Этот метод позволяет определить обе координаты (Х, Y) точки касания и передать их процессору обработки. 5-ти проводные аналоговые сенсорные экраны. Резистивная панель в 5- проводных экранах состоит из одного прозрачного резистивного слоя и верхней металлической контактной площадкой, отделенной изоляционными прокладками. В 5-ти проводных сенсорных экранах напряжение прикладывается к углам верхнего резистивного слоя и при помощи пятого провода измеряется сопротивление на скользящем вертикальном контакте. ФЦП измеряет напряжение на скользящем контакте, которое и указывает силу нажатия на экран. Измерение вертикальной координаты производится при подключении двух смежных углов резистивного слоя к V+ , а двух других углов к общему проводу (земля). При этом происходит подключение скользящего контакта к встроенному преобразователю, который и измеряет на нем напряжение. Величина измеренного напряжения определяется коэффициентом передачи напряжения образованного резистивного делителя. Измерение горизонтальной координаты производится аналогичным методом, только напряжение и общий вывод (земля) прикладывается к другим углам. После чего измеряется напряжение на подвижном контакте, несущее информацию о горизонтальной координате точки касания. 8-ми проводные аналоговые сенсорные экраны. 8-ми выводные сенсорные экраны с помощью дополнительных 4-х опорных выводов успешно компенсируют дрейф смещения. Это достигается непосредственным изменением напряжения на серебреных выводах экрана. 8-ми выводной сенсорный экран может быть использован и в 4-х проводном режиме соединения опорных и питающих выводов вместе. Использование экранов этого типа не исключает начальной калибровки сенсоров, но исключает необходимость дополнительных калибровок. Положительный эффект 8-ми проводных сенсорных экранов достигается применением относительных аналого-цифровых преобразований измеряемого напряжения, сопровождаемое подачей опорного напряжения непосредственно с выводов сенсорного экрана на опорные входы АЦП. Проводные сенсорные экраны применяются при неблагоприятных условиях окружающей среды и, где необходимо, чтобы размер экрана был больше 10,4”. Преимуществом 8-проводных экранов является их способность выдерживать чрезвычайную жару, влажность, загрязненность, а также невосприимчивость к колебаниям напряжений и сопротивления. 8-проводной дизайн рекомендуется для промышленного оборудования, приборов для голосования, киосков и других крупных назначений. 8-проводный экран действует по тому же принципу, что и 4-проводный. Емкостная технология Нетрудно догадаться, что во всех этих экранах координаты точки касания определяют благодаря изменению электрической емкости в электронной системе. Емкостный сенсорный экран состоит из стеклянного основания с емкостным покрытием, способным накапливать заряд. Поверх этого покрытия наносится внешний защитный слой. Емкостное покрытие состоит из двухмерной сетки прозрачных сенсорных проводников, которые скреплены оптическим адгезивным слоем, и расположены между двумя слоями полиэфирного покрытия или другого прозрачного покрытия. ![]() ![]() Рис. Емкостная тактильная поверхность. В каждом углу экрана расположены электроды, распространяющие низковольтное электрическое поле по проводящей поверхности. При прикосновении к экрану вы выступаете в роли проводника, и в точке касания появляется импульс тока. Контроллер сенсорного экрана фиксирует это изменение и определяет координаты X и Y прикосновения. Принцип их действия емкостных экранов MicroTouch немного напоминает принцип действия резистивной сенсорной панели TouchTek5. Рабочим также является всего лишь один проводящий слой. По краям экрана расположены электроды, наводящие в этом слое слабое электростатическое поле. Нетрудно сообразить, что при прикосновении к экрану емкость в некоторой окрестности точки касания изменяется. Так как это происходит в электростатическом поле, то локальное изменение емкости приводит к изменению электрического потенциала элемента системы в точке касания, что вызывает импульс тока из углов пластины. Сила тока пропорциональна расстоянию до углов, что дает возможность рассчитать обе координаты. Различные типы экранов MicroTouch отличаются лишь толщиной и составом внешнего (кстати говоря, антибактериального) покрытия. Все они имеют очень маленькое время отклика — от 3 мс — и способны отслеживать сотни касаний в секунду. Это, учитывая высокую разрешающую способность подобных экранов, делает их вполне пригодными для построения систем с распознаванием рукописного ввода текста. Технология емкостных сенсорных экранов Near Field Imaging, предлагаемая фирмой Dynapro, довольно оригинальна. Ее сенсорный слой «чувствует» прикосновение пальца либо какого-либо другого проводящего предмета через защитный слой и возможные препятствия (например, грязь или влагу). Многослойная структура наносится на подложку из химически усиленного стекла и состоит из высокотехнологичного рабочего проводящего слоя, который связан с передним защитным слоем посредством особого клейкого вещества. Контроллер создает в проводящем слое электромагнитное возмущение, генерирующее в переднем слое стекла слабое электростатическое поле, а прикосновение проводящим материалом вносит в него некоторые изменения (модулирует ближнее поле). В результате контроллер, анализируя электростатическую нагрузку на поверхности экрана, может вычислить координаты точки касания. Экраны NFI Touch Screen пропускают от 83 до 90% светового потока в различных модификациях, а передний защитный слой стекла может иметь антибликовое покрытие. Высокая разрешающая способность, отличное качество изображения, малое время отклика и высокая надежность делают NFI одной из наиболее универсальных сенсорных технологий. Пожалуй, единственным существенным минусом является то, что прикосновение должно осуществляться только проводящим веществом. Поэтому в перчатках или стилусом без проводящего наконечника с подобными экранами работать нельзя. Технология ПАВ (поверхностно-акустических волн) Экраны на поверхностных акустических волнах (ПАВ) являются самыми прочными и «вандалостойкими» из всех существующих на данный момент, однако разрешающей способности таких экранов явно недостаточно, например, для эмуляции мыши, но вполне хватает для отслеживания небольших элементов управления, что вполне приемлемо во всякого рода банкоматах, автоматах-справочных и т. д. Экран на техногии ПАВ 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 (порядка 5 МГц) и посылает его на ПЭП, где он трансформируется в поверхностную ультразвуковую акустическую волну, а отражающие датчики её соответственно отражают. Благодаря массиву отражателей, расположенному по периметру, волна покрывает все рабочее пространство сенсорной панели. Отразившись от противоположного края панели, ультразвуковая волна совершает обратный путь, снова попадает на преобразователи и превращается в высокочастотный электрический сигнал, который затем анализируется с помощью контроллера. Прикосновение к экрану приводит к поглощению части волны и изменению в распространяющихся волнах. Сравнивая полученный сигнал с записанными в контроллере шаблонами, можно вычислить координаты точки касания и силу нажатия. Есть заранее записанный массив данных, соответствующий разнообразным вариантам касания экрана — в разных точках и с разной силой. Через определенный интервал времени контроллер производит сравнение данных записанного в памяти массива с данными, полученными от датчиков. На основании сравнения определяется точка и сила касания экрана. Видимо, именно такой подход и является причиной низкой разрешающей способности экрана. Ведь помимо того, что само по себе сравнение едва различающихся высокочастотных сигналов требует высокой точности, необходимо учитывать, что количество хранимой в контроллере информации о точках касания прямо пропорционально квадрату плотности этих точек. Поэтому ПАВ-экран с большой разрешающей способностью просто слишком дорог в производстве, так как требует очень большого объема оперативной памяти в контроллере и, соответственно, высочайшей производительности самого контроллера. Инфракрасная технология Это самые дорогостоящие разновидности сенсорных экранов, но при этом они имеют ряд принципиальных преимуществ перед другими технологиями. Во-первых, инфракрасные сенсорные панели, являясь чисто оптическими системами, пропускают 100% света и не вносят никаких искажений картинки на экране. Во-вторых, они имеют практически неограниченный ресурс работы. Иными словами, их долговечность, в отличие от экранов любого другого типа, не зависит от количества касаний. Однако у этой технологии есть и серьезные ограничения — крайне низкая разрешающая способность и довольно большое время отклика. В основу этой технологии положено прерывание инфракрасной сетки, расположенной перед экраном. Каркас касания или оптико-матричный каркас состоит из ряда инфракрасных светодиодов и фототранзисторов, которые расположены с противоположных сторон и образуют инфракрасную сетку. При прикосновении к экрану в сетке появляется разрыв, который и фиксируют фотоприемники (фототранзисторы), а затем передают сигнал, определяющий координаты касания X и Y. Но, из-за большого количества лучей в сетке контроллеру приходится последовательно сканировать все фотоприемники, а также обрабатывать полученные сигналы по определенным алгоритмам, следовательно, возрастает время отклика системы на прикосновение. Необходимо отметить, что инфракрасная технология, равно как и технология ПАВ, применима лишь для плоских панелей, что очень затрудняет ее использование на выпуклых CRT- трубках, в то время как резистивная и емкостная технологии лишены подобного недостатка. | 
