Принцип действия 4-проводного резистивного сенсорного экрана

 

Пятипроводной экран

5-проводной вариант резистивного экрана отличается большей надёжностью и повышенным разрешением. Если 4-проводные экраны выдерживают около 3 млн. нажатий в одну и ту же точку, то ресурс 5-проводных устройств - 35 миллионов. Разрешение же может достигать 4096×4096 точек. За это, правда, приходится платить пониженным светопропусканием - из всех разновидностей сенсоров 5-проводная панель заметнее всех «гасит» монитор. Эти панели применяются, в основном, в промышленности, медицине и торговле. В то время, как четырехпроводные резистивные экраны нашли себе место в таких устройствах, как КПК, устройства для чтения электронных книг и планшетные компьютеры: там, где важнее снизить стоимость устройства и обеспечить легкость восприятия информации.

Пятипроводной экран более надёжен за счёт того, что резистивное покрытие на мембране заменено проводящим (5-проводной экран продолжает работать даже с прорезанной мембраной). На заднем стекле нанесено резистивное покрытие с четырьмя электродами по углам.

Изначально все четыре электрода заземлены, а мембрана «подтянута» резистором к +5В. Уровень напряжения на мембране постоянно отслеживается аналогово-цифровым преобразователем. Когда ничто не касается сенсорного экрана, напряжение равно 5 В.

Как только на экран нажимают, микропроцессор улавливает изменение напряжения мембраны и начинает вычислять координаты касания следующим образом:

На два правых электрода подаётся напряжение +5В, левые заземляются. Напряжение на экране соответствует X-координате.координата считывается подключением к +5В обоих верхних электродов и к «земле» обоих нижних.

 

Принцип действия 5-проводного резистивного сенсорного экрана

Преимущество резистивного экрана в его дешевизне и простоте устройства. Они обладают отличной стойкостью к загрязнениям. Основным достоинством резистивной технологии является чувствительность к любым прикосновениям: можно работать рукой (в том числе в перчатках), стилусом (пером) и любым другим твердым тупым предметом (например, верхним концом шариковой ручки или углом пластиковой карты). Однако имеются и достаточно серьезные недостатки: резистивные экраны чувствительны к механическим повреждениям, такой экран легко поцарапать, поэтому зачастую дополнительно приобретается специальная защитная пленка, защищающая экран. Кроме того, резистивные панели не очень хорошо работают при низких температурах, а также обладают невысокой прозрачностью - пропускают не более 85% светового потока дисплея. Подводя итог, еще раз упомянем, где используется резистивный тип СЭ:

· КПК

·   Коммуникаторы

·   Сотовые телефоны

·   POS-терминалы

·   Tablet PC

·   Промышленность (устройства управления)

·   Медицинское оборудование

Матричный сенсорный экран

Конструкция матричных сенсорных экранов, называемых иногда цифровыми, очень схожа с конструкцией экранов резистивных; только вместо сплошных резистивных слоев используются горизонтальные и вертикальные прозрачные проводящие полосы. При касании экрана передняя пленка деформируется, и вертикальная полоса касается горизонтальной. Наличие замыкания фиксирует микропроцессор. Расположение всех электродов на плоскости известно, а потому пересечение замкнутых электродов однозначно определяет точку касания экрана.

Основной недостаток данного устройства - очень низкое разрешение, порядка 10 линий на дюйм. Поэтому такие устройства совершенно не подходят для рисования и ввода надписей. Главное же их достоинство - самая низкая среди всех сенсорных экранов стоимость. Надежность матричных экранов выше, чем резистивных, так как даже при нарушении проводящего слоя (изменении сопротивления)микроконтроллер определит наличие замыкания между электродами и вычислит координаты точки касания точно. Матричные экраны применяются в тех случаях, когда требуется дешевый экран, а программа-приложение допускает низкую точность указания.

Экран обычно соединяется с микроконтроллером через его параллельный порт. На Рис.4. приведёна схема соединения контактов сенсорного экрана содержащего 5 столбцов и 3 строки.

 

Рисунок 4

 

Линии соединения 5 столбцов и 3 строк соединяются с выводами 8- битного порта микроконтроллера. Данная матрица далее сканируется программно.

Выводы входов/выходов порта конфигурируются для 5 столбцов как входы с внутренними подтягивающими к напряжению питания резисторами. Выводы строк конфигурируются как выходы. Принцип сканирования осуществляется следующим образом: сначала на строке R1 устанавливается логический 0, на R2 и R3 - 1, процессор осуществляет считывание уровней на всех линиях столбцов С1, С2 и т. д. Если ни одна из кнопок строки R1 не нажата, то на всех входах будет присутствовать логическая 1. Затем сканируется строка R2, если нажать кнопку в узле R1, C3 то на входе C3 в данном цикле сканирования появится логический 0, что будет свидетельствовать о нажатии данной кнопки. Затем сканируется строка R3 и т. д. многократно циклически повторяясь.

Для примера разместим простое меню из 4 кнопок на LCD дисплее 320x240 с 70 позиционной сенсорной панелью (HDM3224TS-1). Прежде всего необходимо разработать меню с 4 изображениями кнопок. Изображения кнопок необходимо расположить точно под существующими сенсорами. (См. Рис.5)

 

Рисунок 5

 

Изображение кнопки может занимать более 1 сенсора. На втором этапе необходимо выбрать адреса сенсоров соответствующие изображениям кнопок. В нашем примере этими адресами являются:

 

“SLOW” = C2, R7

“MEDIUM” = C2, R5

“FAST” = C2, R3

“STOP” = C9, R2 или C10, R2 или…C9, R7 или C10, R7

В заключение необходимо присвоить программный вектор каждому сенсору, перечисленному выше для динамического изменения цвета или вида кнопки, когда она была действительно нажата оператором, для зрительной обратной связи о выполнении каждого действия.

Такой виртуальный дисплей может быть оперативно изменён по желанию разработчика. Он является наиболее гибким и интуитивным из всех известных интерфейсов человек- машина.