Індуктивна та резистивна сенсорна технологія вводу

Індуктивна та резистивна сенсорна технологія вводу

Багатий функціонал потребує кращого інтерфейсу користувача для мобільних пристроїв

(Ян Шоулі, технічний менеджер, Wacom Components)

Резистивні та індуктивні сенсорні технології вводу - це ті технології для сенсорних екранів, які застосовують найчастіше, однак кожна має свої унікальні характеристики, які визначають їх вибір для різних умов використання. Розробники мобільних пристроїв повинні зважити всі за та проти, щоб зробити правильний вибір для визначення сфери використання.

Визначення резистивної технології

Резистивна технологія - це сучасний сенсорний інтерфейс вводу для різних сфер використання. Сьогодні вона існує в чотиридротових, п’ятидротових та восьмидротових конфігураціях. Завдяки широкому використанні та невеликій вартості резистивна технологія - це популярна сенсорна технологія в багатьох галузях, особливо для портативних та кишенькових пристроїв. Ця технологія швидко і точно розпізнає сенсорне введення за допомогою стилуса, пальців, рукою в рукавичці, ручкою або інструментом.

Резистивна технологія складається з механічного сенсора, встановленого зверху дисплея, і вбудованого контролера. Сенсор складається з гнучкого верхнього шару з поліефіру та твердого нижнього шару зі скла, відокремлених повітряними та/або ізоляційними точками. Внутрішня поверхня кожного шару покрита прозорим окисом металу (оксид індія і олова), який зменшує градієнт по кожному шару при проходженні струму. Коли стилус або палець стискує гнучку мембрану, він торкається нижнього резистивного шару, активуючи сигнал. Керуюча електроніка змінює напругу між шарами і передає утворюючі X та Y сенсорні координати до контролеру сенсорного екрана. Інформація контролера сенсорного екрана потім передається на центральний процесор для обробки. (Див. малюнок 1)

http://www.pencomputing.com/images/wacom_figure1.jpg

Чотиридротові та тридротові сенсорні технології – найдешевші і найрозповсюдженіші конфігурації. Однак з часом вони втрачають міцність та точність, тому в основному використовуються в менш вимогливих умовах. П’ятидротова технологія є більш точною та надійною та використовується в вимогливих умовах, наприклад системах касових терміналів, промислової автоматизації та медичних системах. Робочі випробування показали, що технологія витримує 35 мільйонів дотиків без погіршення параметрів і працює довше за все. Вона також використовує нижню підкладку для параметрів по осі X та Y, щоб сенсорний екран продовжував працювати навіть при неоднорідності провідного покриття. До того ж, проста конструкція зі скла і пластику п’ятидротової технології має найменшу кількість шарів для кращих оптичних характеристик.

Альтернатива індуктивній технології

Методи індуктивної технології використовуються вже двадцять років в графічних планшетах і 90% планшетних ПК. Сучасний розвиток технологій пропонує рішення з одною інтегральною схемою, які в сім разів менше, ніж існуючі кремнієві; вони викликали інтерес до індуктивної технології завдяки можливості використання в маленьких пристроях. Одна з найбільш інноваційних сфер використання - це ультракишеньковий персональний комп’ютер від OQO, який має розмір 10,4х8,6х2,3 см, але працює на звичайній операційній системі Windows XP та підтримує всі існуючі додатки Windows. Постійний розвиток маленьких конструктивних параметрів при невисокій вартості забезпечить майбутню інтеграцію індуктивних технологій в кишенькові персональні комп’ютери (КПК), мобільні телефони і смартфони.

Індуктивна технологія складається з сенсора друкованої монтажної плати (ДМП), контролера цифро-аналогової ІС, програмного драйвера та стилусної ручки. На відміну від резистивної технології тут сенсор знаходиться під рідкокристалічним дисплеєм і заднім підсвічуванням. Сенсор складається з мідних котушок антени у напрямках X і Y. Сенсор випромінює електромагнітні сигнали, які вловлює спеціальна електромагнітна ручка з активною або пасивною схемою. Енергія магнітного поля підтримує електричну схему, направляючи енергію з сенсора в ручку. Електрична схема ручки отримує енергію, а індуктор/конденсатор резонує на частоту, щоб визначити її частоту. Потім енергія відображається назад на сенсор, який отримує її як аналоговий сигнал. Потім вся ця аналогова інформація відправляється на контролер, де конвертується в цифрові сигнали, які проходять постобробку, щоб отримати координати X та Y для позиційного аналізу. (Див. малюнок 2)

http://www.pencomputing.com/images/wacom_figure2.jpg

Через те, що магнітне поле виходить за межі рідкокристалічного дисплея на15 мм, положення ручки визначається, навіть якщо вона ширяє над поверхнею панелі. Здатність ширяти, не торкаючись екрана, дозволяє вловлювати не тільки статичні, але також і динамічні параметри показників, такі як швидкість написання, тиск, що прикладається, форма літер та ритм процесу написання. До того ж, сенсор розпізнає тільки спеціальну електромагнітну ручку, тому якщо по екрану випадково провести будь-який інший предмет, то він не зіб’є курсор.

Кількісні показники дизайну, резистивна та індуктивна технології

Через те, що проектувальники намагаються визначити, яка з двох технологій краще підходить для використання багатофункціонального мобільного пристрою, їм слід порівнювати технології, ґрунтуючись на тих характеристиках, які вони вважають найважливішими, наприклад чіткість дисплея, міцність, розмір, споживання енергії, розмір пристрою і екрана, легкість у використанні, зручна конструкція і невисока вартість.

Чіткість дисплея

Для виробників кишенькових персональних пристроїв прагнення максимально збільшити продуктивність дисплея, а також покращити останнє програмне забезпечення графіки і текстових повідомлень є складною проблемою. Резистивні панелі користуються популярністю, тому що вони пропонують високе сенсорне розширення і на них не впливають відбитки пальців та розводи. Однак через сам дизайн технології, яка включає в себе "сандвіч" резистивних накладок, вбудованих зверху дисплея, передача світла і кольору розташованого нижче рідкокристалічного дисплея знижується, тому сильно страждає чіткість дисплея. В результаті втрачається до 25 відсотків яскравості, кольорової насиченості, і контрастності дисплея.

Сенсори індуктивної технології розташовані за рідкокристалічним дисплеєм. В результаті дисплей досягає стовідсоткової передачі яскравого світла, таким чином, прибираючи розмитість кольору, і робить дисплей чіткішим, а кольори більш живими. Це чудове рішення для відтворення відео і передачі зображень.

Міцність

Люди зазвичай використовують портативні пристрої недбало. Вони їх впускають, кидають, іноді роблять з ними інші неймовірні речі - те, що складно було собі і уявити. Тому важливо, щоб портативні пристрої конструювалися, враховуючи міцність. Для резистивних сенсорних екранів використовується тонка поліефірна плівка, чутлива до тріщин і подряпин. Постійне розтягування гнучкого верхнього шару також призводить до деформацій. Це особливо проблемно з чотири- та восьмидротовими технологіями. Постійне вигинання дротового покриття може змінити еклектичний опір і порушити лінійність і точність осі координат, тому його потрібно буде заново відрегулювати. Більшість резистивних сенсорних екранів здатні витримати тільки 100 000 активацій, що вважається нормальним використанням за декілька місяців. П’ятидротова технологія пропонує значно кращу ефективність, витримуючи більше 35 мільйонів дотиків без погіршення параметрів роботи, але за більш високу ціну.

При індуктивному рішенні датчик друкованої плати знаходиться за дисплеєм і заднім підсвічуванням. Таким чином, він добре захищений від бруду, вологи, світла та ударів, які відповідають за високий рівень лому серед резистивних екранів.

Споживання енергії

Енергоефективність невеликих мобільних пристроїв є ключом. На жаль, через те, що резистивні накладки зменшують яскравість, насиченість кольору і контрастність дисплея, втрату передачі повинне компенсувати потужне заднє підсвічування. Це, в свою чергу, збільшує споживання енергії. Розташування друкованої плати за рідкокристалічним дисплеєм в індуктивному рішенні дає стовідсоткову передачу яскравого світла, що значно знижує споживання енергії заднього підсвічування.

Розмір

Розмір є, напевно, найскладнішою проблемою, з якою стикаються проектувальники мобільних пристроїв при розробці складних, багатофункціональних мобільних продуктів. Оскільки екран, повітряний простір і мембрана резистивних технологій складають відносно товстий дисплей, вони не ідеальні для мобільного обладнання. У той самий час, загальна товщина індуктивного сенсора і щита складає тільки 0,5 мм, що дозволяє зробити дисплей тонким та легким. До того ж, індуктивна ручка для вводу даних отримує енергію від електромагнітного поля сенсора. Це означає, що їй не потрібне джерело енергії, і вона може бути легкою і тонкою.

Легкість у використанні

Одною з ключових переваг резистивної технології є інтуїтивне управління і тактильне відчуття - це коли користувач дійсно торкається екрана і розпізнавання сенсорного вводу даних здійснюється різними способами для управління рішенням. Однак це також означає, що технологія зреагує на будь-який контакт, навіть якщо хтось випадково торкнеться дисплея.

Спеціальна електромагнітна ручка індуктивної технології дозволяє користувачам писати безпосередньо прямо на екрані. У поєднання з правильним програмним забезпеченням можна легко і швидко вводити рукописний текст і ескізи. Керування меню також спрощене. Все це можна здійснити за допомогою природніх рухів та уніфікованого інструменту, завдяки функції ширяння над екраном і просунутої чутливості ручки до тиску. До того ж, додаткові бокові перемикачі дозволяють ліві, праві і подвійні кліки і можуть виступати в якості гумки. Єдиним недоліком є можливість використання тільки ручки для вводу даних. Якщо її втратити, то вважайте, що вам не пощастило. Однак Wacom і його партнери виробники обладнання вирішили цю проблему за допомогою додаткових ручок.

Зручний дизайн

Резистивна технологія - це перевірена технологія, яку використовують у більшій кількості областей, ніж будь-яку іншу сенсорну технологію. Індуктивна технологія також є перевіреною технологією, яка сьогодні використовується в більш ніж 90 відсотках планшетів. Однак більш важливу роль грає масштабування індуктивної технології. Сенсорні плати доступні в усіх звичних розмірах і можуть бути легко інтегровані в існуючі дисплеї. Котушки, які використовуються для координат X, Y, можна повністю адаптувати під розмір будь-якого екрана. Чим менший розмір екрана, тим менше необхідно котушок.

Вартість

Широко відомо, що резистивна технологія є одною з найдоступніших для сенсорних екранів, тому вона використовується в багатьох галузях. Вона також доступна в багатьох форматах, щоб відповідати вимогам різноманітних споживачів. Але сенсорний екран і його електроніка легко інтегруються у вбудовані системи, тому вони є найдешевшим рішенням. Однак через питання відносно надійності і проблем з виготовленням резистивних шарів, виробництво повинно здійснюватися в чистому приміщенні, що підвищує вартість рішення. До того ж, механічні елементи резистивних систем знаходяться зовні, тому вони не міцні, і тому зростає післяпродажні витрати  поломок, доробок у виробництві, повернення пристроїв і високого рівня лому.

Існуючі індуктивні технології більш дорогі, ніж резистивні технології, але вартість загального рішення повинна знизитися через впровадження технології в портативні пристрої масового виробництва. У індуктивної технології також є перевага зборки в звичайних умовах виробництва. Через те, що положення сенсора друкованої плати за рідкокристалічним дисплеєм добре захищає його від бруду, вологи, світла і ударів, які призводять до високого рівня лому, витрати на заміну деталей незначні.

Майбутнє застосування мобільних телефонів

Збільшена пропускна здатність 3G-мереж народжує нове покоління "розумних" мобільних пристроїв. Вони дозволяють користувачам мати доступ до їх застосувань для роботи на ходу, а також до відео, електронної пошти, веб-сторінок, мобільної комерції та служби мультимедійних повідомлень (MMS). Але для того, щоб сприяти застосуванню цих просунутих додатків в маленьких споживчих електронних пристроях, необхідно покращити існуючі інтерфейси, щоб спростити доступ до їх функціоналу для споживачів і легко керувати новими додатками.

Коротше кажучи, якщо вам потрібен базовий, недорогий інтерфейс, то підійде резистивна технологія. Однак якщо вам необхідна висока точність відтворення кольору, невисоке споживання енергії і довгий строк функціонування, тоді незамінною буде індуктивна технологія.

Нові рішення Wacom для мобільних застосувань

Останні декілька років Wacom витратив на удосконалення індуктивної технології вводу даних. Першим успішним проривом було впровадження цифрувачів для використання з Tablet PC. Була перероблена керуюча електроніка для зниження споживання енергії і компонентів цифрувачів в розмірах 8,4 дюйма і більше. Наступним кроком стали більш витончені методи сканування для підвищення ефективності та продуктивнішого виробництва для зниження витрат.

Наступним великим прагненням Wacom було втиснути керуючу електроніку в одну інтегральну схему, хоча на Tablet PC використовувалися дві схеми. Це знизило розмір пристрою, споживання енергії і вартість. Цифрувачі, які використовуються у цій технології, підходять навіть маленьким дисплеям, до 2 дюймів по діагоналі. Ці цифрувачі забезпечують неймовірну роздільність і чудову ефективність дисплея в мобільних пристроях.

Якщо говорити про інший напрям в розмірах, Wacom розробив компоненти для своїх цифрувачів, які направлені на великі монітори (або дуже великі ноутбуки). Технологія посилення сигналу створить можливість для недорогих цифрувачів рідкокристалічних моніторів розміром більше 15 дюймів по діагоналі.

Ці досягнення захоплюючі, а результатом через два роки будуть нові комерційні продукти від виробників обладнання клієнтів Wacom. Скоро на ринку повинні з’явитися нові продукти, такі як електронні книги (з альтернативними технологіями для дисплеїв), кишенькові персональні комп’ютери і смартфони.


<< Назад