Сенсорные экраны: виды и тонкости использования

Виды сенсорных мониторов по типу установки и месту использования

Сенсорные мониторы, в зависимости от запланированной функциональности, имеют настольное, встраиваемое или навесное исполнение.

• Настольные. Такие экраны похожи на обычные мониторы ноутбуков, но, в отличие от них, позволяют вводить информацию точечным воздействием на панель. Они могут устанавливаться на предприятиях общественного питания, гостиницах, хостелах и других подобных объектах. При использовании в местах общего пользования необходимо позаботиться о том, чтобы экран невозможно было украсть или уронить.
• Встраиваемые. Этот вариант хорошо подходит для мест с большим количеством посетителей. Панель, встроенную в мебель, строительные конструкции, готовое оборудование самообслуживания невозможно унести или уронить на пол.
• Навесные. Такие сенсорные панели чаще всего имеют значительную диагональ.

При проектировании мониторов учитывают место их эксплуатации. Для моделей, предназначенных для установки в помещениях со стабильной температурой и влажностью, предъявляются более низкие требования, по сравнению с уличными устройствами.

Сенсорные экраны, устанавливаемые на открытом пространстве, должны быть устойчивы к УФ- лучам и температурным перепадам, выдавать яркое изображение даже при солнечном свете. Их оснащают дополнительной защитой от влаги, пыли и других загрязнений. Уровень защищенности монитора, указываемый в технической документации, присваивается в соответствии с ГОСТом 14254-2015. Для уличных моделей актуальны высокие антивандальные характеристики. Экран устройств, устанавливаемых на остановках городского транспорта, в самом транспорте или на объектах производственного назначения, обычно покрывается стеклом, способным выдержать значительные статические и динамические нагрузки. Кнопки обычно отсутствуют. Антивандальные панели изготавливают по емкостным, ПАВ, и ИК-технологиям.

Типы сенсорных экранов по принципу действия

В настоящее время используется следующие конструктивные варианты тачскринов – резистивные («упругие», resistive), емкостные (capacitive), проекционно-емкостные, волновые (surface acoustic wave), инфракрасные и другие, более редкие.

Резистивные

В устройство резистивного сенсорного монитора входит гибкая прозрачная полимерная мембрана, покрываемая изнутри резистивным (проводящим ток) веществом. Под мембрану монтируют стекло, также оснащенное электропроводящим слоем. Между ними равномерно расположен микроизолятор. Наружная поверхность покрывается слоем, защищающим ее от появления царапин.

Принцип работы резистивного монитора состоит в том, что при точечном воздействии на экран мембрана соприкасается со стеклом с прохождением через них электрического заряда в конкретной координате, которую вычисляет микропроцессор, присутствующий в устройстве. Полученную координату драйвер, действие которого аналогично действию компьютерной мыши, трансформирует в команду, предусмотренную в операционной системе.

Преимущества резистивных моделей:

• Относительно невысокая стоимость, благодаря простоте конструкции.
• Возможность прикасаться к экрану стилусом, пальцем (в том числе в перчатке), шариковой ручкой, уголком пластиковой карточки. Но в этом тачскрине очень важна точность нажатия, поэтому с ним лучше работать с применением стилуса.
• Надежность, экран достаточно хорошо работает даже при загрязненной наружной панели.

Основным минусом является низкая способность экрана пропускать свет – к пользователю доходит не более 75-85% светового потока дисплея. Причина этой проблемы – наклеивание гибкой мембраны поверх экрана, что снижает яркость и контрастность изображения. Есть и другие недостатки:

• экран плохо срабатывает при минусовых температурах, и он очень чувствителен к образованию царапин;
• резистивные панели недолговечны – в местах частых прикосновений они перестают срабатывать;
• для реагирования монитору необходимо достаточно сильное нажатие;
• модели невосприимчивы к одновременному касанию в нескольких точках.

Резистивные экраны используются в КПК, коммуникаторах, POS-терминалах, мобильных телефонах, промышленной технике и медоборудовании.

Емкостные

Стеклянная основа емкостных моделей покрывается слоем, способным накапливать электрический заряд. На углы монитора поступает слабый переменный электроток. Человек, с точки зрения электротехники, – предмет большой электроемкости, проводящий электрический ток. При прикосновении к панели пальцем (без перчатки) часть электрозаряда высвобождается. Этот факт определяют микросхемы и передают информацию о координате прикосновения в драйвер.

Преимущества емкостных сенсорных экранов:

• Способность сохранять примерно 90% от изначальной яркости монитора. Изображения на таких панелях выглядят ярко и четко даже при солнечном свете.
• Надежность и долговечность, ресурс – миллионы воздействий.
• Способность справляться с загрязнениями, не проводящими электроток.
• Устойчивость к повышенной влажности.

Минусы этого технического решения: возможность повреждения покрытия, накапливающего электроразряды, отсутствие реакции на прикосновение предметов, не проводящих электроток, например, рук в перчатках. Емкостные модели востребованы в основном в инфокиосках и банкоматах, предназначенных для установки на охраняемых объектах.

Проекционно-емкостные

Эти экраны хоть и считаются разновидностью емкостных сенсорных мониторов, но существенно отличаются от них принципом работы. На внутреннюю сторону емкостных панелей наносят сетку прозрачных электродов. При касании пальца между электродом и телом человека создается подобие конденсатора. От контроллера поступает импульс электротока, с помощью которого вычисляется точное место прикосновения.

Преимущества проекционно-емкостных мониторов:

• высокая прозрачность – до 90%;
• впечатляющий температурный диапазон, в котором сенсорный монитор сохраняет рабочие характеристики;
• устойчивость к токонепроводящим загрязнениям;
• способность воспринимать сигнал при воздействии на экран пальца в перчатке, некоторые модели могут распознавать несколько прикосновений (мультитач);
• длительный эксплуатационный период.

Стекло в этом случае выполняет функции диэлектрика, а прозрачные электроды наносятся на внутреннюю поверхность экрана. Такая конструкция позволяет использовать толстые (до 18 мм) и даже бронированные стекла. Антивандальные мониторы, изготовленные по проекционно-емкостной технологии, успешно используются в местах с интенсивным использованием без особых ограничений. Модели, оснащенные функцией multi-touch, позволяют уменьшать или увеличивать картинку двумя пальцами, прокручивать текст, поворачивать экран.

Есть у этой прогрессивной технологии и минусы – сниженная точность и сложность электроники, предназначенной для обработки получаемых при касании данных. Области применения – уличные платежные терминалы, инфокиоски, банкоматы, тачпэды ноутбуков.

С использованием поверхностно-акустических волн (ПАВ)

Принцип работы таких моделей основан на наличии УЗ-волн в мониторе, которые генерируются пьезоэлектрическими преобразователями. Если прикосновения отсутствуют, то электросигналы проходят двойное преобразование – сначала в УЗ-волны, а затем обратно в электросигнал. При воздействии на панель акустические волны поглощаются с регистрацией координаты такого поглощения.

Плюсы технологии ПАВ: надежность и прозрачность, возможность определять не только место нажатия, но и получать дополнительную информацию – силу прикосновения.

Минусы этого решения: малая устойчивость к высоким и низким температурам, температурным перепадам, всем видам загрязнений, высокая стоимость из-за сложности конструкции. Акустические мониторы, изготовленные по технологии ПАВ, устанавливаются в помещениях с охранными устройствами, востребованы образовательных учреждениях, монтируются на игровых автоматах.

Инфракрасные мониторы

В конструкции имеется сетка ИК-лучей. Это одни из первых сенсорных панелей. Принцип их функционирования основан на том, что ИК-излучатели и светоприемники, расположенные по периметру панели, реагируют на блокирование ИК-лучей в месте прикосновения к экрану. Конструкция ИК-экранов позволяет использовать их в торговом оборудовании, медтехнике, антивандальных устройствах, конструкциях с влагозащитным уличным чехлом. Минусы – высокая требовательность к чистоте поверхности, средняя точность установления координат.

Редко используемые виды сенсорных экранов

При производстве сенсорных мониторов используются и другие технологии:

• Оптические. Панель подсвечивается ИК-лучами, которые рассеиваются при прикосновении к экрану. Место соприкосновения пальца с экраном регистрируется датчиками.
• Индукционные. Такие экраны востребованы при производстве элитных графических планшетов. В конструкции монитора предусмотрены катушка и электрочувствительные провода, для воздействия на которые требуется специальное перо.
• Тензометрические. Прочные, но неточные модели, реагирующие на деформацию панели.

Преимущества и недостатки мониторов с сенсорным управлением

Востребованность сенсорных экранов в индивидуальных цифровых гаджетах и готовых устройствах, предназначенных для обслуживания значительного количества посетителей, обеспечивают:

• присутствие минимально возможного числа органов ввода информации;
• простой интерфейс и легкое управление;
• оперативный доступ ко всем функциям, предусмотренным в устройстве;
• расширение функциональности устройства;
• возможность использования в оборудовании различного назначения.

Каждый тип сенсорных мониторов обладает определенными комплексами преимуществ и недостатков. Но в качестве общих минусов, ограничивающих применение интерактивных панелей, выделяют:

• возможность повреждения панели (практически сведена к нулю в антивандальных моделях);
• быстрое появление на наружной поверхности загрязнений – отпечатков пальцев и других (токопроводящих и непроводящих);
• увеличенное энергопотребление, по сравнению с кнопочными вариантами.

В готовых устройствах, устанавливаемых в местах общего пользования, сенсорные экраны часто сочетают с кнопочным вводом.