Сенсорные панели
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Тульский государственный университет»
Технический колледж им.С.И.Мосина
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине
Техническое
обслуживание и ремонт
компьютерных систем и комплексов
на тему:
Сенсорные панели
Автор работы,
студент гр. 4-230113
Руководитель,
Преподаватель
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………
1 ТЕХНИЧЕСКОЕ
ОПИСАНИЕ…………………………………………......
- Резистивная
сенсорная панель……………………………………..........
.5 - Емкостные сенсорные панели……………………………………………7
- Проекционно-емкостные сенсорные панели……………………............8
- Цифровые сенсорные панели…………………………………………….9
- Инфракрасные сенсорные панели……………………………………....10
- Сенсорные панели
на Поверхностно-Акустических
Волнах(ПАВ)……………………...........
2 ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ………………
3 ПРОГРАММНАЯ НАСТРОЙКА………………………
4ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ………………………
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНЫХ ИСТОЧНИКОВ………………………………...23
ВВЕДЕНИЕ
Мода на сенсорные экраны буквально захлестнула весь мир высоких технологий. Теперь редкий сотовый телефон или плеер обходится без «тачскрина», а уж общая область применения чувствительных к нажатию дисплеев и вовсе безгранична.
Сегодня сенсорные экраны находят широкое применение в мобильных электронных устройствах. Изначально тачскрин применялся в конструкции карманных персональных компьютеров (КПК, PDA), теперь первенство держат коммуникаторы, мобильные телефоны, плееры и даже фото- и видеокамеры. Однако технология управления пальцем через виртуальные кнопки на экране оказалась настолько удобной, что ею оснащаются почти все платежные терминалы, многие современные банкоматы, электронные справочные киоски и другие устройства, используемые в общественных местах.
Сенсорный экран – это устройство ввода и вывода информации посредством чувствительного к нажатиям и жестам дисплея. Как известно, экраны современных устройств не только выводят изображение, но и позволяют взаимодействовать с устройством. Изначально для подобного взаимодействия использовались всем знакомые кнопки, потом появился не менее известный манипулятор «мышь», существенно упростивший манипуляции с информацией на дисплее компьютера. Однако «мышь» для работы требует горизонтальной поверхности и для мобильных устройств не очень подходит. Вот тут на помощь приходит дополнение к обычному экрану – Touch Screen, который так же известен под названиями Touch Panel, сенсорная панель, сенсорная пленка. То есть, по сути, сенсорный элемент экраном не является – это дополнительное устройство, устанавливаемое поверх дисплея снаружи, защищающее его и служащее для ввода координат прикосновения к экрану пальцем или иным предметом.
1 ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ
Сенсорная панель – составляющая часть в системе ввода-вывода информации устройства отвечающая за ввод данных путем нажатия.
Сенсорная панель состоит элементов: контроллер, шлейф, датчики(контакты для определения нажатия и передачи контроллеру) и сама чувствительная плоскость, рисунок 1.
Контроллер может находиться на самой панели или на устройстве.
Контроллер – это устройство сопряжения сенсорной панели с компьютером(электронным устройством), обеспечивает функцию обнаружения касания, реализует интерфейс.
Рисунок 1
Архитектура
простейшего(Аналогово-
Рисунок 2 – Обобщенная схема контроллера сенсорной панели.
Панель может быть построена по различным технологиям, основными являются: резистивная, емкостная, проекционно-емкостная, цифровая, инфракрасная, акустическая. Наибольшее распространение получили первые 3 технологии.
- Резистивная сенсорная панель
В этой конструкции(рисунок 3) экран представляет собой стеклянную либо акриловую пластину, покрытую двумя токопроводящими слоями(на основе двуокиси индия и олова). Эта схема представляет 4 проводную систему, так же используется 5 и 8 проводные резистивные сенсоры.
Слои разделены незаметными глазу прокладками(спейсерами), которые предохраняют сеть вертикальных и горизонтальных проводников от соприкосновения.
Токопроводящее покрытие нанесено максимально однородно по прозрачным проводникам для равномерности распределения сопротивления.
По краям пластин напротив друг друга располагаются проводники для подачи напряжения.
Рисунок 3
В момент
нажатия на экран полоски войдут в контакт(рисунок
4). Напряжение сначала подается к контактам
одной плоскости а вторая служит контактом
для снятия напряжения подключенного
к АЦП. Затем источники напряжения и входы
преобразователя переключаются(меняются
местами). Сопротивление плоскостей и
подаваемое напряжение - известные величины,
а по зарегистрированному току вычисляется
сопротивление до точки касания, таким
образом вычисляются координаты точек
Х и У поочередно.
Рисунок 4 – Нажатие на резистивный сенсор.
1-Стекло
2-Нижний слой(для определения У)
3-Изолирующие спейсеры
4-Верхний слой(для определения Х)
1.2 Емкостные сенсорные панели
В основу данной конструкции положено емкостное взаимодействие с телом человека.
Однородное токопроводящее покрытие находится под низким постоянным напряжением подаваемым одновременно с четырех углов панели электродами. Таким образом электроды с токопроводящим покрытием как бы являются плюсом а человеческое тело «землей», рисунок 5.
Во время прикосновения пальцем возникает маленький ток через каждый электрод и в зависимости от отдаленности точки касания от конкретного электрода устанавливается величина тока(так как сопротивление зависит от расстояния от точки прикосновения до конкретного электрода).
Анализируя эти токи вычисляются координаты точки.
Рисунок 5 – Емкостная технология сенсорных панелей.
1.3 Проекционно-емкостные сенсорные панели
Принцип действия проекционно-ёмкостного экрана(рисунок 6) состоит в следующем: на внутреннюю сторону поверхности экрана наносится сетка электродов. При прикосновении к экрану нанесённый на поверхность электрод вместе с телом человека в точке прикосновения образует конденсатор (ёмкость).
Для вычисления координат точки прикосновения измеряется ёмкость конденсатора в точке прикосновения (электронным контроллером экрана подаётся импульс тока и измеряется напряжение в точке касания), которое после обработки трансформируемся в координаты точки касания.
Рисунок 6 - Принцип действия проекционно-ёмкостного сенсорного экрана.
1.4 Цифровые сенсорные панели
Используется две плоскости, одна из них с горизонтальными электродными полосками, другая с вертикальными. Эти полоски прозрачны и распределены по плоскостям. Плоскости обращены друг к другу.
В неактивном состоянии панели эти плоскости не контактируют, они разделены предотвращающими от случайного прикосновения прокладками.
В момент касания электродные полоски двух плоскостей замыкаются и образуется контакт, сигнал передается контроллеру на обработку.
На рисунке 7 показана матрица цифрового сенсора.
Рисунок 7 – Матрица цифрового сенсора.
1.5 Инфракрасные сенсорные панели
Принцип работы инфракрасного сенсорного экрана заключается в следующем. По периметру сенсорного экрана расположены специальные LED-светодиоды, излучающие импульсы света в инфракрасном (ИК) диапазоне(рисунок 8). С противоположной стороны панели расположены датчики фототранзисторов, которые улавливают излучаемый ИК-свет. Контроллер экрана постоянно сканирует сетку невидимых не вооруженным глазом, ИК-лучей, проходящих над поверхностью экрана, которая генерируется последовательностью импульсов для светодиодов.
Рисунок 8
При прикосновении к экрану, сетка из инфракрасных лучей перекрывается пальцем либо прикасающимся предметом, ИК-импульсы перестают поступать на датчики фототранзисторов. Это сразу фиксируется контроллером и преобразовывается в координаты точки прикосновения.
1.6 Сенсорные панели на
Конструктивно сенсорный экран на поверхностно-акустических волнах (ПАВ) выполнен в виде стеклянной панели с расположенными по углам экрана пьезоэлектрическими преобразователями (ПЭП). Также по периметру панели экрана расположены отражающие и принимающие датчики(рисунок 9). Принцип действия сенсорного экрана на поверхностно-акустических волнах состоит в следующем. Высокочастотный электрический сигнал формируется в специальном контроллере и посылается на ПЭП. ПЭП в свою очередь преобразуют поступивший сигнал в поверхностно-акустические волны, а отражающие датчики, расположенные по периметру, этот сигнал отражают. Далее по цепочке: отражённая волна поступает на соответствующий принимающий датчик и обратно отсылается на ПЭП. ПЭП же, приняв отражённую волну, преобразовывает полученные данные уже в электрический сигнал, который поступает на контроллер, где этот сигнал анализируется.
Рисунок
9 - Устройство сенсорных панелей на ПАВ
2 ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ
Плановое техническое обслуживания проводится для поддержания устройства в работоспособном состоянии. К плановому техническому обслуживанию сенсорных панелей относиться:
- Очистка панели от грязи и пыли
Очистка производится специальными салфетками из микрофибры, если экран сильно загрязнен используется специальная жидкость или дистиллированная вода (но это строго индивидуально и сначала необходимо изучить инструкцию). Очистка сенсора производится 1 раз в неделю. Жидкости наносят на салфетку в небольших количествах и, слегка смоченной салфеткой, круговыми движениями производится очистка.
- Замена защитной пленки
Защитная пленка клеится на предварительно очищенный экран. Её замена осуществляется в зависимости от состояния, но не реже чем 1 раз в 6 месяцев. Защитная пленка помогает сохранить экран от царапин и всевозможных потертостей которые возникают после продолжительной эксплуатации и снижают прозрачность экрана.
При эксплуатации устройств с сенсорной панелью возникают различные неисправности и чаще неисправность устраняется полной заменой панели. Так как устройство сенсорных панелей разнообразно причины неисправностей и методы их устранения различны. В таблице 1 приведены основные неисправности сенсорных панелей построенных по резистивной технологии.
Таблица 1 – Распространенные неисправности резистивных сенсорных панелей
Неисправность, описание |
Возможные причины |
Примечание |
Не правильный отклик. (при нажатии в определенную точку срабатывание происходит в другом месте ) |
Сбой ПО, нарушение калибровки из-за осыпания токопроводящего слоя. |
Перезагрузить устройство(обновит драйвер), выполнить калибровку сенсора. |
Самостоятельное срабатывание сенсора без нажатия. |
Сбой ПО, попадание токопроводящей пили между токопроводящими слоями, сбой калибровки |
Перезагрузить устройство(обновить драйвер), выполнить калибровку или потребуется чистка от пыли. |
Устройство не реагирует на нажатия (панель без видимых повреждений) |
Окислении или нарушении контактов шлейфа, неисправность контроллера или обрыв шлейфа, повреждение ПО. |
В первом случае поможет чистка контактов иначе замена сенсорной панели. |
Пятно на экране. |
Попадание жидкости между экраном и панелью. |
Необходимо полностью удалить жидкость. |
Трещины, сколы, глубокие царапины. |
Механический удар |
Необходима замена панели. |
Неисправности емкостных сенсорных панелей представлены в таблице 2.
Таблица 2 – Распространенные неисправности ёмкостных сенсорных панелей.
Неисправность, описание |
Возможные причины |
Примечание |
Не правильный отклик. (при нажатии в определенную точку срабатывание происходит в другом месте ) |
Сбой ПО. |
Перезагрузить устройство, если неисправность осталась обновить драйвер. |
Самостоятельное срабатывание сенсора без нажатия. |
Сбой ПО |
Перезагрузить устройство, если неисправность осталась обновить драйвер. |
Устройство не реагирует на нажатия (панель без видимых повреждений) |
Повреждение ПО, обрыв шлейфа, выход из строя контроллера. |
Попробовать обновить ПО, если неисправность осталась поможет замена. |
Пятно на экране. |
Попадание жидкости между экраном и панелью. |
Необходимо полностью удалить жидкость. |
Трещины, сколы, глубокие царапины. |
Механический удар |
Необходима замена панели. |
3 ПРОГРАММНАЯ НАСТРОЙКА
В
случае первой установки
Распространенной процедурой программой настройки сенсорных панелей является калибровка. Калибровка актуальна для резистивных сенсоров. Это связано его устройством так как со временем нарушаются свойства резистивной панели (прозрачный резистивный слой осыпается и нарушается однородность покрытия)
Калибровка тачскрина – это процедура настройки сенсора, которая проводится для повышения точности реакции на касание к устройству.
Для проверки, требуется эта
процедура или нет, нужно снять
защитную пленку (если ее нет
– протереть хорошо экран), включить
любой текстовый редактор и
нажать на определенную букву.
Если взамен выбранного
Калибровка резистивного сенсора требуется при первом включении устройства, при ударе или сотрясении, при замене сенсорной панели. Выполняется процедура калибровка примерно 1 раз в месяц.
Резистивный сенсор откалибровать довольно просто благодаря «вшитой» утилите под названием ts_calibrate. Для ее запуска в самом меню телефона или планшета нужно зайти в раздел «Настройки». Далее выбрать пункт «Настройки телефона/планшета» и там нажать на «Калибровка». В результате этих действий запустится программа калибровки и предложит нажать в несколько указанных точек(рисунок 10). Нажатие должно быть максимально точным в центр.
Рисунок 10 – калибровка резистивного сенсора.
Довольно редко, но бывают случаи, когда у емкостных сенсоров также сбивается сетка и их нужно калибровать. Проблема состоит в самой процедуре, так как эти тачскрины имеют очень сложную конструкцию и устройства не располагают «вшитым» ПО. Проведение калибровки требуется начинать с загрузки утилиты TouchScreen Tune(рисунок 11 ).
TouchScreenTune – это приложение позволяет настраивать параметры сенсорного экрана. Позволяет значительно повысить его оперативность и чувствительность.
Рисунок 11 – Настройка сенсора программой TouchScreen Tune.
4 ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
При выполнении ремонтных работ над сенсорными панелями необходимо выполнять общие требования по техническому обслуживанию вычислительной техники.
Ремонтные работы над сенсорными панелями требуют развитой моторики рук и аккуратности что бы не нанести технике дополнительных повреждений.
Перед началом работ необходимо выключить устройство, отключить от розетки, извлечь аккумуляторную батарею. А так же снять с себя статический заряд(подержаться за заземленный провод).
При пользовании СВТ каждый работник должен внимательно и осторожно обращаться с электропроводкой, приборами и аппаратами и всегда помнить, что пренебрежение правилами безопасности угрожает и здоровью, и жизни человека.
Во избежание поражения электрическим током необходимо твердо знать и выполнять следующие правила безопасного пользования электроэнергией:
Необходимо
постоянно следить на своем
рабочем месте за исправным
состоянием электропроводки, выключателей,
штепсельных розеток, при помощи
которых оборудование
При пользовании средствами вычислительной техники и периферийным оборудованием каждый работник должен внимательно и осторожно обращаться с электропроводкой, приборами и аппаратами и всегда помнить, что пренебрежение правилами безопасности угрожает и здоровью, и жизни человека.
Во избежание поражения электрическим током необходимо твердо знать и выполнять следующие правила безопасного пользования электроэнергией:
1. Необходимо
постоянно следить на своем
рабочем месте за исправным
состоянием электропроводки, выключателей,
штепсельных розеток, при помощи
которых оборудование
2. Во
избежание повреждения
а) вешать что-либо на провода;
б) закрашивать и белить шнуры и провода;
в) закладывать провода и шнуры за газовые и водопроводные трубы, за батареи отопительной системы;
г) выдергивать штепсельную вилку из розетки за шнур, усилие должно быть приложено к корпусу вилки.
3. Для
исключения поражения
а) часто включать и выключать компьютер без необходимости;
б) прикасаться к экрану и к тыльной стороне блоков компьютера;
в) работать на средствах вычислительной техники и периферийном оборудовании мокрыми руками;
г) работать на средствах вычислительной техники и периферийном оборудовании, имеющих нарушения целостности корпуса, нарушения изоляции проводов, неисправную индикацию включения питания, с признаками электрического напряжения на корпусе
д) класть на средства вычислительной техники и периферийное оборудование посторонние предметы.
3. Запрещается
под напряжением очищать от
пыли и загрязнения
4. Запрещается
проверять работоспособность
5. Ремонт
электроаппаратуры
6. Недопустимо
под напряжением проводить
7. Во
избежание поражения
8. При
пользовании электроэнергией в
сырых помещениях соблюдать
9. При
обнаружении оборвавшегося
10. Спасение пострадавшего при поражении электрическим током главным образом зависит от быстроты освобождения его от действия током.
Во всех случаях поражения человека электрическим током немедленно вызывают врача. До прибытия врача нужно, не теряя времени, приступить к оказанию первой помощи пострадавшему.
4. Требования
по обеспечению пожарной
На рабочем месте запрещается иметь огнеопасные вещества.
В помещениях запрещается:
а) зажигать огонь;
б) включать электрооборудование, если в помещении пахнет газом;
в) курить;
г) сушить что-либо на отопительных приборах;
д) закрывать вентиляционные отверстия в электроаппаратуре.
Источниками воспламенения являются:
а) искра при разряде статического электричества;
б) искры от электрооборудования;
в) искры от удара и трения;
г) открытое пламя.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной курсовой работе были рассмотрены и изучены технологии сенсорного ввода информации. На мой взгляд многообразие технологии сенсорного ввода еще не исчерпало свой ресурс и в будущем будут появляться все новые технологические решения и совершенствоваться уже имеющиеся.
Технология ввода данных путем касания пальцем или специальным пером является очень перспективной и находится на подъеме своего развития.
В зависимости от назначения устройства оно оснащается сенсором определенного типа: для уличных терминалов и киосков используется проекционно-ёмкостная технология, так как устойчива к загрязнению, может иметь антивандальную защиту(толстое стекло, для медицинского и военного оборудования подходит резистивная технология а для всевозможных гаджетов чаще используется емкостная технология, она надежна, чувствительна и есть возможность использовать мультитач.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧКИКОВ
- Интернет ресурс - http://www.kit-e.ru/articles/
elcomp/2005_5_70.php - Интернет ресурс – http://www.ferra.ru/ru/
techlife/92464/#.VNCqwx9wvXw - Самарин А. –Сенсорные панели взгляд изнутри
- Капыш П.- Сенсорный монитор своими руками
- Интернет ресурс - http://www.mobi-city.ru/
articlereview/touch-screen
Сенсорная панель – составляющая часть в системе ввода-вывода информации устройства, отвечающая за ввод данных путем нажатия. Она располагается поверх дисплея.
Сенсорная панель физически состоит из элементов: контроллер, шлейф, датчики(контакты для определения нажатия и передачи контроллеру) и сама чувствительная плоскость.
Панель может быть построена по различным технологиям, основными являются: резистивная, емкостная, проекционно-емкостная, цифровая, инфракрасная, акустическая, но существуют и другие. Наибольшее распространение получили первые 3 технологии.
Я взял для сравнения 2 технологии: емкостная и цифровая.
- Емкостные
На прочное стекло, служащее основой конструкции, нанесен резистивный(проводящий) слой, соединенный с четырьмя электродами, расположенными по углам экрана.
Для защиты от повреждений этот слой снаружи покрыт тонкой пленкой
специального проводящего состава. Определение координат точки касания в емкостных экранах осуществляется в первую очередь, благодаря особенностям физического строения тела человека: способности проводить электрический ток и вытекающего из этого наличия электрической емкости. На электроды подается слабое напряжение, а в момент касание пальцем возникает ток через все электроды в тело человека.
Все четыре электрода подключены к микроконтроллеру, который определяет координаты точки касания, анализируя величины токов.
2. Цифровые
На двух плоскостях, обращенных друг к другу проводящими поверхностями, нанесено прозрачное проводящее покрытие полосками. Между полосками на каждой плоскости есть небольшой изолирующий промежуток. На одной из плоскостей полоски имеют горизонтальную ориентацию, а на другой – вертикальную. Вместе прозрачные проводники образуют готовую координатную сетку. Плоскости разделены микроскопическими изолирующими шариками-спейсерами. В момент прикосновения между двумя поверхностями в точке касания возникает электрический контакт. Контроллер периодически сканирует столбцы и строки сетки и, обнаружив контакт, сообщает управляющей программе координату.
-Цифровые просты и надежны, стойки
к изменению температур и
-Емкостные надежны, так как нет гибких мембан, стойки к загрязнению, мультитач, но нажатие только пальцем.