Jak działają czujniki dotykowe

Czujniki dotykowe są standardem w większości urządzeń do noszenia i produktów IoT. Są one wykorzystywane w szerokim zakresie zastosowań związanych z wyświetlaniem, od inteligentnych domów i urządzeń po rozwiązania zabezpieczające i przemysłowe. Istnieją dwa popularne typy czujników dotykowych: pojemnościowe czujniki dotykowe i rezystancyjne czujniki dotykowe. Artykuł przedstawia w obrazowy sposób zasadę ich działania.

Jak działają pojemnościowe czujniki dotykowe?

Ten typ czujnika nazywa się pojemnościowym, ponieważ ich technologia opiera się na sprzężeniu pojemnościowym, które wykrywa wszystko, co przewodzi lub ma właściwości dielektryczne inne niż powietrze. W tym przypadku ludzkie ciało (tj. palec) jest używane jako przewodnik ładunku elektrycznego.

Sposób, w jaki czujnik lokalizuje palec na ekranie, opiera się na pomiarze zmiany lokalnego pola elektrostatycznego, następującej w wyniku dotknięcia przez palec szkła powierzchni pojemnościowej. Kontroler przetwarzania obrazu stale monitoruje pole elektrostatyczne, aby dokładnie zlokalizować miejsce, w którym palec dotknął ekranu. Rysunek 1 pokazuje pomocny diagram z TCI.ed, obrazujący sposób śledzenia pola elektrostatycznego.

Rysunek 1: Diagram przedstawia w jaki sposób kontroler przetwarzania obrazu ocenia punkty styku. (Źródło: ©TCI.de)

Zalety korzystania z pojemnościowych ekranów dotykowych to jaśniejszy i ostrzejszy obraz dzięki warstwie szkła, wysoka czułość na dotyk i obsługa funkcji wielodotykowych. Dzięki temu takie rozwiązanie świetnie nadaje się do smartfonów. W porównaniu z ekranem rezystancyjnym, wadą korzystania z tego ekranu dotykowego jest to, że jest on zależny od przewodności ludzkiego ciała, więc osoba nie może nosić rękawiczek (chyba że rękawiczka zawiera materiał przewodzący). Jest to również rozwiązanie droższe, a szkło częściej pęka.

Jak działają rezystancyjne czujniki dotykowe?

Drugi rodzaj ekranu dotykowego lub czujnika to technologia rezystancyjna. W przeciwieństwie do pojemnościowych czujników dotykowych, które mają tylko warstwę szkła, rezystancyjne czujniki dotykowe mają kilka warstw, z których dwie główne warstwy to elastyczna warstwa z tworzywa sztucznego i szkła. Przednia powierzchnia ma elastyczny, odporny na zarysowania plastik z powłoką z materiału przewodzącego (zwykle Indium Tin Oxide, ITO) na spodzie. Druga warstwa jest również pokryta ITO i jest wykonana ze szkła lub twardego plastiku. Kiedy palec (lub rysik) naciska na elastyczny plastik, styka się z drugą warstwą i mierzy opór obu warstw w miejscu, w którym znajdował się punkt kontaktu. Rysunek 2 przedstawia schemat działania takiego rozwiązania.

Rysunek 2: Rezystancyjny ekran dotykowy i jego warstwy. (Źródło: © EPEC)

W porównaniu do technologii pojemnościowej, zaletami opisywanego rozwiązania jest jego większa uniwersalność – taki czujnik może wykryć dotknięcie palcem, rękawiczką czy rysikiem. Do zalet należy też zaliczyć wysoką odporność na kurz i wodę oraz niskie koszty produkcji. Wadą natomiast jest to, że nie jest tak czuły jak czujnik pojemnościowy - wymaga większego nacisku na ekran, ma słaby kontrast ze względu na dodatkowe odbicia od pochodzące z warstwy materiału umieszczonej nad ekranem i nie obsługuje funkcji multi-touch.

Artykuł opublikowano dzięki uprzejmości firmy Arrow