Сенсорные экраны

Интерфейс сенсорного экрана (touch screen) является наиболее удобным, интуитивным и простейшим для обучения из всех устройств ввода РС. Он становится распространенным интерфейсом для многочисленных применений в общественных помещениях, коммерческих организациях и др. Сенсорный интерфейс предоставляет людям возможность пользоваться компьютерной системой, касаясь пальцем пиктограмм или указателей на экране. При наличии соответствующего программного обеспечения даже человек, совершенно не знакомый с компьютерами, может легко взаимодействовать с системой, пользуясь сенсорным экраном.

Технология сенсорных экранов доведена до такого уровня, когда их аппаратные средства допускают подключение к большинству РС, включая платформы Windows и Macintosh, по технологии Plug-and-Play (PnP) без необходимости сложного программирования. Это означает, что этот интерфейс легко добавить в существующие приложения и несложно разработать новые приложения.

Сенсорные экраны обладают очень высокими техническими параметрами. Разрешающая способность точки касания (touch point resolution) показывает число чувствительных к касанию точек на сенсорном экране. Большинство современных сенсорных экранов обладают очень высокой разрешающей способностью - более 100 точек на дюйм. Время реакции (response time) представляет собой временной интервал, в течение которого система с сенсорным экраном реагирует на касание. В большинстве современных систем с сенсорными экранами время реакции находится в диапазоне от 5 до 20 мс.

Области применения сенсорных экранов

Сенсорный экран предоставляет простейший и наиболее интуитивный интерфейс из всех интерфейсов РС. Эти важные достоинства позволят использовать сенсорные экраны в разнообразных применениях. Приведем несколько типичных примеров таких применений.

• Общественные информационные системы: Множество людей, не имеющих опыта общения с РС, пользуются информационными киосками, туристическими маршрутами и другими электронными средствами отображения информации. Дружеский к пользователю интерфейс сенсорного экрана оказывается наименее раздражающим и наиболее простым по сравнению с другими устройствами ввода, особенно для новичков. Благодаря этому информация становится доступной самой широкой аудитории.
• Рестораны и торговые терминалы: Напомним, что "время - деньги" и этот принцип особенно справедлив для ресторанов быстрого обслуживания и в розничной торговле. Поскольку пользоваться сенсорными экранами очень просто, время обучения новых работников сокращается. Само обслуживание потребителей ускоряется, так как работник может просто касаться экрана, а не вводить с клавиатуры сложные данные или команды.
• Самообслуживание потребителей: В современном мире постоянной спешки и нехватки времени необходимо ускорять обслуживание потребителей. Терминалы самообслуживания с сенсорными экранами ускорят обслуживание потребителей в популярных магазинах, пунктах быстрого питания, транспортных учреждениях и др. Потребители могут быстро оформить свои заказы, экономя свое время и сокращая время ожидания других потребителей.
• Автоматизированные системы управления: Интерфейс сенсорного экрана полезен в автоматизированных системах, простирающихся от промышленных систем управления до средств домашней автоматизации. Благодаря интегрированию устройств ввода и отображения можно сэкономить ценное рабочее пространство. С помощью графического интерфейса операторы могут контролировать сложные процессы и управлять ими в реальном времени, просто касаясь экрана.
• Компьютеризованное обучение: Поскольку интерфейс сенсорного экрана является наиболее дружеским по сравнению с другими устройствами ввода, можно уменьшить время обучения компьютерных новичков и сократить расходы на образование. Обучение может стать более интересным и интерактивным.
• Технология помощи: Интерфейс сенсорного экрана может оказаться наиболее подходящим для тех, кто испытывает трудности при работе с другими устройствами ввода, например с клавиатурой или мышью. При использовании совместно с такими программными средствами, как экранные клавиатуры, сенсорные экраны могут сделать компьютерные ресурсы более доступными людям, которым трудно использовать компьютеры.

Конструкция сенсорного экрана

Базовая система сенсорного экрана состоит из трех основных компонентов:

1. Датчик (sensor): Датчик представляет собой прозрачную панель, которая размещается на экране монитора РС. Эта панель либо монтируется поверх экрана компьютера с помощью специальных зажимов, т.е. является съемной, либо устанавливается в процессе производства монитора. При касании панели пальцем или пером внутри датчика происходит изменение некоторого физического параметра, которое передается контроллеру сенсорного экрана.

2. Контроллер сенсорного экрана (touchscreen controller): Контроллер обрабатывает входной сигналы от датчика и передает информацию о событии касания (touch event) в РС, обычно по интерфейсу последовательной или шинной мыши.

3. Программа драйвера (software driver): Программа драйвера позволяет сенсорному экрану взаимодействовать с операционной системой, например Windows 95/98/2000, путем эмуляции мыши, т.е. преобразования касаний в щелчки кнопкой мыши.

Технологии сенсорных экранов

Разработано несколько технологий сенсорных экранов, которые имеют свои достоинства и недостатки. Поэтому сенсорные экраны, выполненные по различным технологиям, имеют свои области применения. Далее рассмотрены современные технологии сенсорных экранов.

Резистивный сенсорный экран

Резистивный сенсорный экран состоит из стеклянной или акриловой панели, которая покрыта электрически проводящим слоем и резистивным слоем. Тонкие слои разделяются невидимыми разделительными точками. При работе через панель проходит электрический ток. Когда к панели прикладывается давление, слои прижимаются друг к другу, вызывая изменение электрического тока. В результате регистрируется событие касания.

Резистивные сенсорные экраны, в общем, наиболее удобны. Несмотря на то, что прозрачность резистивного сенсорного экрана меньше, чем в сенсорных экранах других типов, резистивные экраны наиболее долговечны и могут работать в неблагоприятной рабочей обстановке. Резистивные сенсорные экраны рекомендуются для торговых терминалов, ресторанов, автоматизированных систем управления, медицинских учреждений и т.д.

Достоинства:

• Высокая разрешающая способность касания.
• Возможность работы с любым пером.
• Устойчивость к воздействию грязи, пыли, воды или света, так как экран герметизирован. Даже глубокие царапины не влияют на точность устройства.
• Высокая долговечность: экраны прошли испытания, эквивалентные 35 млн касаний.

Недостатки:

• Недостаточная прозрачность - 75%.
• Возможность повреждения резистивных слоев острыми объектами, а также износ этих слоев со временем.

Сенсорный экран с поверхностными акустическими волнами

Технология поверхностных акустических волн (Surface Acoustic Wave - SAW) позволяет создать наиболее совершенные сенсорные экраны. Она опирается на передачу звуковых волн по прозрачной стеклянной панели, на которой расположены наборы передатчиков и отражателей. Когда палец касается экрана, акустические волны абсорбируются (поглощаются) и в этой точке регистрируется событие касания.

Так как вся панель изготовлена из стекла, здесь нет подверженных износу слоев, что позволяет разработать наиболее живучие и наиболее прозрачные сенсорные экраны. Сенсорные экраны с поверхностными акустическими волнами рекомендуются для общественных информационных киосков, компьютерного обучения или других применений с интенсивным трафиком.

Достоинства:

• Высокая разрешающая способность касания (максимум 4096х4096 точек).
• Высокая прозрачность.
• Отсутствие дрейфа, что устраняет необходимость частой рекалибровки.
• Большая долговечность: сенсорный экран прошел испытания, эквивалентные 50 млн касаний.

Недостатки:

• Экрана необходимо касаться пальцем теплой руки или мягким пером. Карандаш или ручка здесь не годятся.
• Экран герметизирован неполностью, поэтому на его работу влияет пыльная, грязная или влажная среда.

Емкостной сенсорный экран

Емкостной сенсорный экран состоит из стеклянной панели с покрытием из емкостного, т.е. способного сохранять электрический заряд, материала. Датчики, расположенные в углах панели, измеряют емкость человека, который пальцем касается покрытия. По изменению емкости, которое вызывает изменение частоты генератора, регистрируются координаты X и Y события касания.

Емкостные сенсорные экраны отличаются долговечностью и имеют высокую прозрачность. Они используются в самых разнообразных применениях, от ресторанов и торговых терминалов до промышленных систем управления и информационных киосков.

Достоинства:

• Высокая разрешающая способность касания.
• Высокая прозрачность.
• Большая долговечность: сенсорный экран прошел испытания, эквивалентные 20 млн касаний..
• Нечувствительность к пыли, жировым отпечаткам и влажности.

Недостатки:

• Экрана необходимо касаться пальцем, так как он не работает с непроводящими объектами.

Сенсорная панель

Для портативных компьютеров вместо сенсорного экрана часто применяется так называемая сенсорная панель (touch pad). Она может быть встроена в клавиатуру компьютера, либо подключается вместо мыши. Для управления позицией курсора на экране пользователь перемещает палец по поверхности сенсорной панели. Освоение работы с сенсорной панелью требует некоторого времени. В таких панелях применяется емкостной датчик или датчик с поверхностными акустическими волнами.