Сензорните екрани (touch screens) са устройства, които дават
възможност компютърните системи да се управляват само с докосване
(натиск) върху екрана на монитора, без използване на мишка и клавиатура.
Възможността за управление чрез мишка и клавиатура, разбира се, се
запазва, но обикновено служи само за сервизни функции.
В недалечното минало сензорните екрани бяха екзотични, скъпи устройства
за високотехнологични приложения, като управление на трафика във
въздухоплаването и контрол на ядрените електроцентрали. Това вече не е
така. По света можете да ги срещнете на голям брой публични места било
като компонент на терминали за обществен достъп , било като част от
информационната система на хотели, хипермаркети,
болници и лаборатории, професионални звукозаписни и телевизионни студиа,
учебни центрове,
музеи,
центрове за предоставяне на услуги от едно гише, библиотеки и пр. Тази
технология търси своето място и на българския пазар, защото с времето
цените на съответните продукти стават все по-достъпни, а предимствата им
в определени ситуации са неоценими. Сензорните екрани (touch screens) са
устройства, които дават възможност компютърните системи да се управляват
само с докосване (натиск) върху екрана на монитора, без използване на
мишка и клавиатура. Възможността за управление чрез мишка и клавиатура,
разбира се, се запазва, но обикновено служи само за сервизни функции.
Тази технология търси своето място и на българския пазар, защото с
времето цените на съответните продукти стават все по-достъпни, а
предимствата им в определени ситуации са неоценими.
Човек инстинктивно протяга ръка, за да достигне това, което му е нужно.
Използването на сензорен екран е също толкова просто, колкото
посочването с пръст. Дори хора, които отбягват компютърната клавиатура
или мишка, не се колебаят, когато могат просто да докоснат екрана. Тъй
като докосването на екрана е естествено действие, потребителите се
чувстват комфортно, не се притесняват, че могат да повредят нещо, и
инстинктивно разбират как да използват интерфейса, без да имат
предварителен опит с техниката. Независимо дали става въпрос за човек,
използващ терминал за справка, за работник, контролиращ индустриален
процес, за медицинска сестра, въвеждаща информация за пациент, или за
сервитьор, въвеждащ поръчка, системите със сензорен екран правят всекиго
експерт от първото докосване. Сензорният екран може да спечели време, да спести пространство и да
осигури удобство. По-бързият достъп означава по-добро обслужване в
ресторантите, хотелите, киносалоните и магазините. В други случаи, като
управлението на автомобила или устройствата за сигурност, да бъдеш
секунда по-бърз може да бъде решаващо за крайния резултат.
Често работната среда налага специфични изисквания към технологиите.
Мишката и клавиатурата могат да се окажат напълно неуместни атрибути,
които затрудняват процеса на работа или просто не могат да бъдат
използвани. Сензорният екран гарантира компактност, тъй като въвеждащото
устройство е напълно интегрирано в дисплея.
Сензорният екран може да е направен от здраво стъкло и да има повърхност
с нанесено твърдо, износоустойчиво покритие. Лесно се почиства и
следователно е добре пригоден за условията в ресторантите, болниците, в
хранителната и фармацевтичната промишленост. Някои от екраните могат да
се използват с ръкавици, което е важно предимство при приложения, където
хигиената е особено важна или където температурата или изискванията за
безопасност на работната среда налагат използването на ръкавици.
Системите със сензорен екран не се влияят от замърсяване, прах, масла и
течности. Те са достатъчно здрави, за да издържат в сурови условия, в
които клавиатурите и мишките често се повреждат. В случаите, в които се
налага въвеждане на текстова информация, на екрана може да бъде изведена
виртуална клавиатура.
По правило
интерфейсът за
системи със сензорен екран се проектира специално. Той трябва да е
изключително прост, достъпен, логичен и лесен за използване от необучени
потребители. Активните петна, които реагират на допир, както и
разстоянията между тях трябва да са достатъчно големи и ясно обособени.
Възможностите за избор, показвани едновременно на екрана, обикновено са
малко на брой и пределно ясни. Като резултат системите, основани на
сензорен екран, фактически елиминират грешките. Стъпка по стъпка, в
точната последователност потребителят може да бъде преведен през сложни
процедури. Намалява се времето за обучение на персонала и се опростява
работата. Пример за това са приложения за медицинска диагностика, където
трябва да се осигури бърз и лесен достъп до обемисти бази от данни.
Сензорните екрани опростяват и управлението на процеси, изискващи голям
брой бутони или превключватели, и приложения, при които съдържанието
изисква защита от неправомерен достъп. В търговските обекти базираните
на сензорен екран системи за пунктове за продажби (POS) ускоряват
процеса на плащане и връщане на ресто и подобряват управлението на
програмите за минимизиране на загуби. Сензорни екрани с повърхностни акустични вълни
Сензорните екрани, работещи на принципа на повърхностните акустични
вълни (ПАВ, SAW), се състоят от стъклен панел с прикрепени към него
пиезоелектрични преобразуватели (излъчватели и приемници за осите Х и
Y). Контролерът на сензорния екран подава електрически сигнал с честота
5 MHz на излъчвателите, които го преобразуват в ултразвукови вълни. Чрез
поредица от отражатели тези вълни се насочват и разпространяват по
повърхността на екрана. Други отражатели, разположени на
противоположната страна на екрана, насочват вълните към приемниците,
където те се преобразуват обратно в електрически сигнал. Получава се
т.нар. цифрова карта на повърхността на сензорния екран.
При докосване на екрана част от вълната се поглъща. Полученият сигнал се
сравнява със запаметената (еталонна) цифрова карта. Разликата се
разпознава и се изчисляват координатите на точката на докосване, които
(в цифров вид) се подават на компютъра за обработка.
Технологиите за производство на сензорни екрани с повърхностни акустични
вълни се развива в две посоки:
• Повишаване на тяхната здравина чрез използване на по-дебело и
по-твърдо стъкло (например боросиликатно), което предварително е
подложено на специална температурна обработка за снемане на вътрешните
напрежения.
• Подобряване на тяхната прозрачност чрез нанасяне на подходящ твърд и
износоустойчив слой с определени противоотражателни свойства, който да
не се надрасква и да намали отблясъците от странични източници на
светлина.
Предлагат се и монитори с електронно-лъчева тръба (CRT монитори), при
които ултразвуковите вълни се подават направо на екрана на тръбата. При
тях пиезоелектричните преобразуватели (излъчватели и приемници) са
прикрепени директно към повърхността на тръбата и са скрити под рамката
на монитора. Така се елиминира необходимостта от допълнителен екран,
който макар и минимално влошава качеството на изображението и който е
значително по-чуплив от самата електронно-лъчева тръба. Резистивни сензорни екрани
Върху стъклената основа на екрана е равномерно нанесен прозрачен,
електросъпротивителен слой. Върху него е разположен полиестерен филм с
нанесено на външната повърхност твърдо, износоустойчиво защитно
покритие, а на вътрешната – прозрачен електропроводим слой.
Полиестерният филм е плътно прилепнал към основата, но е отделен от нея
чрез микроскопични прозрачни електроизолационни дистанционни сферички,
равномерно разпределени по вътрешната му повърхност.
При натиск в определена точка се осъществява електрически контакт между
проводящия и съпротивителния слой. От контролера се подава захранване,
което създава градиент на напрежението върху повърхността на
съпротивителния слой, така че падовете на напрежението в точката на
контакта са аналогова функция на координатите в точката на допир.
Контролерът преобразува сигнала в цифров вид и го подава в компютъра за
обработка. Сканираща инфрачервена технология
Един срещу друг, по оси X и Y, в рамката на екрана са вградени
инфрачервени светодиоди (LED) и фотодиоди, които изграждат мрежа от
невидими инфрачервени лъчи. Сигнал от контролера последователно обхожда
(„пали“) светодиодите по двете оси. При докосване на екрана се прекъсват
един или няколко лъча от мрежата за всяка ос. Това прекъсване се
регистрира от съответните фотодиоди, а управляващата електроника
изчислява X и Y координатите на прекъсването. Капацитивна технология
Капацитивният сензорен екран се състои от стъклена основа с капацитивен
(зареждащ се със статично електричество) слой на повърхността. В ъглите
на екрана са разположени датчици, които регистрират изменението на
капацитета при докосване на екрана. X и Y координатите в точката на
докосване се определят чрез измерване на промяната на честотата на
електрическия сигнал. Капацитивните екрани са много здрави и имат висока
прозрачност. Използват се за различни приложения – от ресторанти и POS
терминали до системи за индустриален контрол и информационни киоски. Когато избираме
От гледна точка на приложението най-евтини са екраните, които се
поставят върху монитора. Подобно решение е добро за домашни и офис
приложения, но
определено
не е приемливо за
промишлени
цели и за системи за обществен достъп. В този случай най-подходящи са
интегрираните в монитора сензорни екрани, но те са значително по-скъпи.
От гледна точка на технологията най-скъпи са сензорните екрани с
повърхностни акустични вълни, а най-евтини – тези с резистивно покритие.
Трябва да се има предвид още:
• При сензорните екрани с резистивна технология използваното покритие
може да намали качеството и яркостта на изображението. Основното
предимство на тази технология е, че допирът може да се осъществява не
само с пръст, но и с ръка в ръкавица, с молив, кредитна карта и т. н.
• Предимства на капацитивните сензорни екрани са скоростта на реакция и
устойчивостта на замърсяване. Чувствителността не отстъпва на тази на
екраните с повърхностни акустични вълни и инфрачервени лъчи. За
съжаление тази технология работи само при допир с електропроводящ обект
– пръст или специална писалка, така че не е приложима в условия, при
които се налага използването на ръкавици.
• Основното предимство на излъчващите капацитивни сензорни екрани е, че
чувствителният слой може да е разположен на разстояние до 25 mm от
повърхността на екрана, т.е. екранът може да е покрит с бронирано стъкло
или с оптичен филтър, да се намира зад витрина и пр. Недостатък е
сравнително ниската разделителна способност, която отстъпва на
стандартните капацитивни екрани.
• Инфрачервената технология дава възможност за изграждане на екрани с
голям размер. Реакцията от разстояние (преди да е осъществен физически
контакт) е и предимство, и недостатък, защото може да доведе до грешки.
• Предимства на сензорните екрани с повърхностни акустични вълни са
високата прозрачност, светлият и чист образ, голямата здравина и
износоустойчивост. Работят дори при надраскване на повърхността, нямат
дрейф (не се нуждаят от периодично калибриране за съвместимост на
точката на докосване със съответната точка от изображението), не се
влияят от външни електромагнитни полета и смущения, могат да се
активират с всякакъв предмет. Проблем е цената, както и чувствителността
към замърсявания (които абсорбират вълните и водят до поява на „мъртви
зони“).
Сензорни екрани
С повърхностни акустични вълни
С резистивно покритие
С инфрачервени лъчи
Капацитивни
Точност [mm]
2.03
2.03
2.03
–
Бързодействие [ms]
<10
<10
<20
–
Разделителна способност [точки на инч]
4096 x 4096
4096 x 4096
6 – 8
1024 x 1024
Прозрачност [в сравнение със стъклото]
до
92,5 %
до 78 %
от 92
до 100 %
до 88 %
Работна температура [°C]
-20 до
+50
-10 до
+50
0 до
+50
-15 до
+50
Температура на съхранение [°C]
-40 до
+71
-40 до
+71
-20 до
+75
-50 до
+85
Издържливост [натискане на точка]
–
над 35
млн.
–
над 100
млн.
Технология
Производител
Elo TouchSystems
Keytec Inc.
3M Touch Systems
Zytronic UK
С повърхностни акустични вълни
X
С резистивно покритие
X
X
X
Капацитивни
X
Излъчващи капацитивни
X
С инфрачервени лъчи
X
Продукт
Производител
Elo TouchSystems
Keytec Inc.
3M Touch Systems
Допълнителни екрани за поставяне върху монитора
(add-on kits)
X
Сензорни екрани за вграждане (build-in kits)
X
X
Интегрирани сензорни CRT и LCD монитори (touch
monitors)