Датчик прикосновения. Датчики касания и сенсорные кнопки: принципы работы и применение — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как устроены емкостные датчики касания. Какие бывают типы сенсорных кнопок. Где применяются датчики прикосновения в современной электронике. Какие преимущества дает использование сенсорных технологий.

Содержание

Принцип работы емкостных датчиков касания

Емкостные датчики касания основаны на изменении емкости конденсатора при приближении или прикосновении пальца. Рассмотрим основные принципы их работы:

Датчик представляет собой конденсатор, образованный электродом на печатной плате и окружающей «землей»
При приближении пальца меняется диэлектрическая проницаемость среды вокруг электрода
Палец также выступает в роли второй обкладки конденсатора, увеличивая общую емкость
Изменение емкости регистрируется схемой и интерпретируется как касание

Такой принцип позволяет определять не только непосредственное прикосновение, но и близость пальца к сенсору. Это дает возможность реализовать функции бесконтактного управления.

Типы сенсорных кнопок и датчиков

Существует несколько основных типов емкостных сенсорных датчиков:

Проекционные емкостные — наиболее распространенный тип, используемый в сенсорных экранах
Поверхностные емкостные — применяются в некоторых промышленных сенсорных панелях
Взаимоемкостные — используются в мультитач-экранах
Самоемкостные — простейший тип для одиночных сенсорных кнопок

Выбор конкретного типа зависит от требований к чувствительности, количеству одновременно определяемых касаний и других параметров устройства.

Области применения сенсорных технологий

Емкостные датчики касания нашли широкое применение в современной электронике:

Сенсорные экраны смартфонов и планшетов
Тачпады ноутбуков
Сенсорные кнопки в бытовой технике
Автомобильные информационно-развлекательные системы

Промышленные панели управления
Электронные замки и системы доступа

Сенсорные технологии позволяют создавать интуитивно понятные интерфейсы и повышают надежность устройств за счет отсутствия механических частей.

Преимущества сенсорных датчиков касания

По сравнению с механическими кнопками, емкостные датчики касания обладают рядом преимуществ:

Отсутствие подвижных частей, высокая надежность
Возможность создания герметичных конструкций
Гибкость в дизайне интерфейса
Низкое энергопотребление
Высокая чувствительность и скорость отклика
Возможность определения силы нажатия

Эти преимущества обусловили широкое распространение сенсорных технологий в современных электронных устройствах.

Особенности проектирования емкостных датчиков

При разработке устройств с емкостными датчиками касания необходимо учитывать ряд факторов:

Размер и форма сенсорных электродов

Толщина и материал защитного покрытия
Расположение земляных полигонов
Выбор контроллера для обработки сигналов
Алгоритмы фильтрации помех
Калибровка чувствительности

Правильный учет этих факторов позволяет создать надежно работающий сенсорный интерфейс с высокой чувствительностью и помехозащищенностью.

Перспективные направления развития сенсорных технологий

Технологии емкостных датчиков касания продолжают активно развиваться. Некоторые перспективные направления:

Повышение разрешающей способности и точности позиционирования
Улучшение энергоэффективности
Интеграция с технологиями распознавания отпечатков пальцев
Создание гибких и прозрачных сенсорных панелей
Расширение функциональности за счет определения силы нажатия
Применение технологий машинного обучения для обработки сигналов

Развитие этих направлений открывает новые возможности применения сенсорных технологий в различных областях.

Проблемы и ограничения емкостных датчиков

Несмотря на широкое распространение, емкостные датчики касания имеют ряд ограничений:

Чувствительность к электромагнитным помехам
Зависимость от влажности окружающей среды
Сложность работы в перчатках или влажными руками
Необходимость периодической калибровки
Высокая стоимость по сравнению с механическими кнопками

Разработчики постоянно работают над преодолением этих ограничений, улучшая характеристики емкостных датчиков.

Введение в емкостные датчики прикосновения

Добавлено 5 ноября 2016 в 15:30

В данной статье мы подробно (но не слишком) рассмотрим принципы электричества, которые позволяют нам обнаруживать прикосновение человеческого пальца, используя немного больше, чем просто конденсатор.

Конденсаторы могут быть сенсорными

В течение последнего десятилетия или около того стало действительно трудно представить себе мир с электроникой без сенсорных датчиков прикосновений. Смартфоны являются тому наиболее заметным и распространенным примером, но, конечно, существуют и другие многочисленные устройства и системы, которые обладают датчиками прикосновений. Для построения сенсорных датчиков прикосновений могут использоваться и емкость, и сопротивление; в данной статье мы будем обсуждать только емкостные датчики, которые более предпочтительны в реализации.

Хотя применения, основанные на емкостных датчиках, могут быть довольно сложными, фундаментальные принципы, лежащие в основе данной технологии, достаточно просты. На самом деле, если вы понимаете суть емкости и факторы, которые определяют емкость конкретного конденсатора, вы стоите на правильном пути в понимании работы емкостных сенсорных датчиков прикосновения.

Емкостные сенсорные датчики касания делятся на две основные категории: на основе взаимной емкости и на основе собственной емкости. Первый из них, в котором конденсатор датчика состоит из двух выводов, которые действуют как излучающий и приемный электроды, является более предпочтительным для сенсорных дисплеев. Последний, в котором один вывод конденсатора датчика подключен к земле, является прямым подходом, который подходит для сенсорной кнопки, слайдера или колеса. В данной статье мы рассмотрим датчики на основе собственной емкости.

Конденсатор на базе печатной платы

Конденсаторы могут быть различных типов. Мы все привыкли видеть емкость в виде компонентов с выводами или корпусов поверхностного монтажа, но на самом деле, всё, что вам действительно необходимо, это два проводника, разделенных изолирующим материалом (т. е. диэлектриком). Таким образом, довольно просто создать конденсатор, используя лишь электропроводные слои, разделенные печатной платой. Например, рассмотрим следующие вид сверху и вид сбоку печатного конденсатора, используемого в качестве сенсорной кнопки прикосновения (обратите внимание на переход на другой слой печатной платы на рисунке вида сбоку).

Сенсорная кнопка

Изолирующее разделение между сенсорной кнопкой и окружающей медью создает конденсатор. В этом случае, окружающая медь подключена к земле, и, следовательно, наша сенсорная кнопка может быть смоделирована, как конденсатор между сенсорной сигнальной площадкой и землей.

Возможно, сейчас вы захотите узнать, какую емкость реально обеспечивает такая разводка печатной платы. Кроме того, как мы рассчитаем ее точно? Ответ на первый вопрос: емкость очень мала, может составлять около 10 пФ. Что касается второго вопроса: не беспокойтесь, если забыли электростатику, потому что точное значение емкости конденсатора не имеет никакого значения. Мы ищем только изменения в емкости, и мы можем обнаружить эти изменения без знания номинального значения емкости печатного конденсатора.

Влияние пальца

Так что же вызывает эти изменения емкости, которые контроллер датчика прикосновений собирается обнаружить? Ну, конечно же, человеческий палец.

Влияние пальца на сенсорную кнопку

Прежде, чем мы обсудим, почему палец изменяет емкость, важно понимать, что здесь нет прямого электрического контакта; палец изолирован от конденсатора лаком на печатной плате и, как правило, слоем пластика, который отделяет электронику устройства от внешней среды. Так что палец не разряжает конденсатор, и, кроме того, количество заряда, хранимое в конденсаторе в определенный момент, не представляет интереса – скорее интерес представляет емкость в определенный момент.

Итак, почему же присутствие пальца изменяет емкость? Есть две причины: первая включает в себя диэлектрические свойства пальца, а вторая включает в себя его проводящие свойства.

Палец как диэлектрик

Обычно мы думаем о конденсаторе, как имеющем фиксированную величину, определяемую площадью двух проводящих пластин, расстоянием между ними и диэлектрической проницаемостью материала между пластинами. Мы, конечно, не можем изменить физические размеры конденсатора, просто прикоснувшись к нему, но мы можем изменить диэлектрическую проницаемость, так как палец человека обладает диэлектрическими характеристиками, отличающимися от материала (предположительно воздуха), который он вытесняет. Это правда, что палец не будет находиться в настоящей области диэлектрика, т.е. в изолирующем пространстве непосредственно между проводниками, но такое «вторжение» в конденсатор необязательно:

Влияние пальца на сенсорную кнопку в качестве диэлектрика

Как показано на рисунке, чтобы изменить диэлектрические характеристики, нет необходимости помещать палец между пластинами, поскольку электрическое поле конденсатора распространяется в окружающую среду.

Оказывается, что человеческая плоть является довольно хорошим диэлектриком, потому что наши тела состоят в основном из воды. Относительная диэлектрическая проницаемость вакуума равна 1, а относительная диэлектрическая проницаемость воздуха лишь немного выше (около 1,0006 на уровне моря при комнатной температуре). Относительная диэлектрическая проницаемость воды намного выше, около 80. Таким образом, взаимодействие пальца с электрическим полем конденсатора представляет собой увеличение относительной диэлектрической проницаемости, и, следовательно, приводит к увеличению емкости.

Палец как проводник

Любой, кто испытал на себе удар электрического тока, знает, что кожа человека проводит ток. Я уже упоминал выше, что прямого контакта между пальцем и сенсорной кнопкой (то есть ситуации, когда палец разряжает печатный конденсатор) нет. Тем не менее, это не означает, что проводимость пальца не имеет значения. Она на самом деле весьма важна, так как палец становится второй проводящей пластиной в дополнительном конденсаторе:

Влияние пальца на сенсорную кнопку в качестве проводника

На практике мы можем предположить, что этот новый конденсатор, созданный пальцем, подключен параллельно существующему печатному конденсатору. Эта ситуация немного сложнее, потому что человек, использующий сенсорное устройство, электрически не соединен с землей на печатной плате, и, таким образом, эти два конденсатора не включены параллельно в обычном для анализа цепей смысле.

Тем не менее, мы можем думать о человеческом теле, как об обеспечивающем виртуальную землю, поскольку оно имеет относительно большую емкость, чтобы поглощать электрический заряд. В любом случае, нам не нужно беспокоиться о точной электрической связи между конденсатором с пальцем и печатным конденсатором; важным моментом является то, что псевдопараллельное соединение этих двух конденсаторов означает, что палец будет увеличивать общую емкость, так как конденсатор добавляется параллельно.

Таким образом, мы можем увидеть, что оба механизма влияния при взаимодействии пальца и емкостного датчика касания способствуют увеличению емкости.

Близкое расстояние или контакт

Предыдущее обсуждение приводит нас к интересной особенности емкостных датчиков касаний: измеряемое изменение емкости может быть вызвано не только контактом между пальцем и датчиком, но и близким расстоянием между ними. Я обычно думаю о сенсорном устройстве, как о замене механического переключателя или кнопки, но емкостная технология датчиков касаний на самом деле представляет собой новый уровень функциональности, позволяя системе определять расстояние между датчиком и пальцем.

Оба механизма изменения емкости, описанные выше, оказывают влияние, которое зависит от расстояния. Для механизма на базе диэлектрической проницаемости количество «мясного» диэлектрика взаимодействие с электрическим полем конденсатора увеличивается при приближении пальца к проводящим частям печатного конденсатора. Для механизма на базе проводящих свойств емкость конденсатора с пальцем (как и любого другого конденсатора) обратно пропорциональна расстоянию между проводящими пластинами.

Имейте в виду, что этот метода не подходит для измерения абсолютного расстояния между датчиком и пальцем; емкостные датчики не предоставляют тех данных, которые необходимы для выполнения точных вычислений абсолютных расстояний. Я полагаю, что можно было бы откалибровать емкостную сенсорную систему для грубых измерений расстояний, но так как схема емкостных датчиков была разработана для обнаружения изменения емкостей, то отсюда следует, что эта технология особенно подходит для обнаружения изменения в расстояниях, т. е. когда палец приближается или удаляется от датчика.

Заключение

Теперь вы должны точно понимать фундаментальные основы, на базе которых строятся емкостные сенсорные системы. В следующей статье мы рассмотрим методы реализации этих основ, которые помогут вам перейти от теории к практике.

Следующая статья в серии: Схемы и методы реализации емкостных датчиков касаний

Надеюсь, статья оказалась полезной. Оставляйте комментарии!

Оригинал статьи:

Robert Keim. Introduction to Capacitive Touch Sensing

Введение в емкостные датчики прикосновения

Настройка

Несколько сложнее для пользователя будет провести первичное программирование устройства для его подключения к автомобильной сигнализации:

Начать стоит с размещения авто в устойчивом положении на ровной поверхности, чтобы датчик правильно определил угол наклона кузова.
Включается он вручную через соответствующую кнопку на корпусе, которую нужно нажать три раза в течение 10 секунд после подачи питания на устройство. Правильное выполнение инструкции заставит контрольный диод загореться зелёным цветом.
Далее необходимо наклонить кузов авто до предельного положения фиксации датчиком и нажать на кнопку ещё раз.
Вновь изменить угол наклона кузова машины до срабатывания датчика, после чего совершить два быстрых нажатия на кнопку. Контрольный диод должен загореться красным цветом.

Конденсатор на базе печатной платы

Емкостные датчики и принципы их работы

Например, рассмотрим следующие вид сверху и вид сбоку печатного конденсатора, используемого в качестве сенсорной кнопки прикосновения (обратите внимание на переход на другой слой печатной платы на рисунке вида сбоку)

Сенсорная кнопка

Возможно, сейчас вы захотите узнать, какую емкость реально обеспечивает такая разводка печатной платы. Кроме того, как мы рассчитаем ее точно? Ответ на первый вопрос: емкость очень мала, может составлять около 10 пФ. Что касается второго вопроса: не беспокойтесь, если забыли электростатику, потому что точное значение емкости конденсатора не имеет никакого значения. Мы ищем только изменения в емкости, и мы можем обнаружить эти изменения без знания номинального значения емкости печатного конденсатора.

Что такое датчик приближения и зачем он нужен

Основным предназначением данной функции является блокировка дисплея во время телефонного разговора – датчик установит наличие некой поверхности(уха пользователя) перед дисплеем возле динамика и сгенерирует сигнал для блокировки сенсора. Это позволяет не только избежать нежелательных нажатий на сенсорный экран, но и сэкономить заряд аккумулятора, так как основным аппаратным его потребителем является именно горящий экран. Также датчик предотвращает нежелательные нажатия на сенсор, когда телефон лежит в кармане/сумке владельца или же находится на столе в положении экраном вниз.

Также сенсор приближения, как и другие аппаратные модули смартфонов, может быть использован для программирования иных действий – например, автоматическое увеличение громкости или наоборот включение режима вибровызова, когда телефона кладётся в карман.

Если сенсор движения вышел из строя, стал определять наличие поверхности некорректно или срабатывает тогда, когда необходимости в этом нет, есть возможность отключить этот аппаратный модуль несколькими способами, рассмотренными в статье.

Как конденсатор превращается в датчик

Датчики приближения autonics: индуктивные и емкостные

В данном случае причина и следствие меняются местами. Когда на проводник подается напряжение, электрическое поле образуется у каждой поверхности. В емкостном датчике измерительное напряжение подается на чувствительную зону зонда, причём для точных измерений электрическое поле от зондируемой области должно содержаться именно в пространстве между зондом и целью.

В отличие от обычного конденсатора, при работе емкостных датчиков электрическое поле может распространяться на другие предметы (или на отдельные их области). Результатом станет то, что система будет распознавать такое составное поле как несколько целей. Чтобы этого не произошло, задняя и боковые стороны чувствительной области окружают другим проводником, который поддерживается под тем же напряжением, что и сама чувствительная область.

При подаче эталонного напряжения питания, отдельная цепь подает точно такое же напряжение на защиту датчика. При отсутствии разницы в значениях напряжений между зоной чувствительности и защитной зоной, электрическое поле между ними отсутствует. Таким образом, исходный сигнал может исходить только от незащищенного фронта первичной цепи.

В отличие от конденсатора, на действие емкостного датчика будет влиять плотность материала объекта, поскольку при этом нарушается однородность создаваемого электрического поля.

Разновидности по принципу работы

Построение системы сигнализации с использованием датчиков объема прежде всего основано на принципе работы сенсора. В основе работы устройства стоит тот или иной закон физики или химии. От этого зависит размеры устройства, его назначение, технические данные.

Акустические

Улавливание колебания звуковых волн, распространяемых в помещении при движении, работе бытовых приборов или звуках речи людей положено в основу работы акустических датчиков. Как и другие виды волн акустическая волна обладает такими характеристиками:

частота колебаний;
фаза колебаний;
амплитуда;

Каждая из этих характеристик показывает насколько изменяется скорость распространения волны в пространстве или по поверхности предметов. Сам же сенсор, настроенный на определенный интервал частот, срабатывает, когда звук достигает заданного параметра. Пример наиболее часто используемого акустического датчика объема – устройство включения освещения, срабатывающее при хлопке в ладоши.

Микроволновые

Микроволновые устройства контроля объема сочетают в себе сразу два устройства – генератор и приемник. Принцип работы этого вида оборудования основывается на различии высокочастотных колебаний электромагнитных волн при отражении от поверхности предметов в помещении. Генератор устройства генерирует электромагнитные волны высокой частоты.

Распространяясь в замкнутом пространстве помещения, они отражаются от поверхностей предметов и принимаются приемником устройства. При движении в комнате или других изменениях, например, резком повышении влажности или температуры, приемник быстро регистрирует изменения в характеристиках электромагнитных волн. Эти изменения и приводят к срабатыванию сенсора.

Положительной стороной этого вида оборудования выступает высокая точность показаний и чувствительность в работе. А вот к отрицательным сторонам можно отнести большое количество срабатываний, обусловленных сторонними факторами, например, работой электрооборудования или электромагнитными помехами.

Тепловые

Фиксация изменения температурного режима внутри объекта положена в основу работы тепловых датчиков. Во многом работа таких устройств схожа с работой инфракрасных датчиков, однако разница заключается в том, что инфракрасные реагируют на появление источника тепла. В отличие от инфракрасных, тепловые устройства регистрируют изменение температуры выше заданного показателя.

Классический пример теплового датчика – пожарный сигнализатор, включающий сигнал тревоги, когда из-за пожара в помещении резко повышается температура. Тепловые устройства самые простые – основным элементом в них выступают металлические пластины, которые меняют форму при нагревании, и таким образом размыкают контакты электросети сигнализации.

Инфракрасные

Для этого вида оборудования, наиболее часто используемого в охранных системах характерна высокая точность и надежность в работе. Принцип работы датчика основан на улавливании в пространстве теплового излучения исходящего от тела человека. Тепло человеческого тела имеет температуру отличную от температуры предметов обстановки в помещении, а это значит, что, попав в зону действия инфракрасного датчика, он не сможет остаться незамеченным.

Современные инфракрасные устройства имеют несколько зональных датчиков в одном корпусе. Это значит, что при перемещении по комнате объект будет фиксироваться поочередно несколькими детекторами, и таким образом будет постоянно в поле зрения устройства.

Впрочем, инфракрасные приборы имеют и ряд недостатков которые необходимо учитывать при выборе места установки устройств:

Точность работы зависит от правильности расположения;
Работа приборов отопления часто приводит к ложным срабатываниям сенсора;
Срабатывание неправильно настроенного прибора часто происходит и на домашних животных.
Устройства чувствительны к загрязнению линзы сенсора – это может искажать показатели работы устройства.

Постоянная времени RC цепи

Возможно, вы также испытываете чувства ностальгии по университету, когда видите экспоненциальную кривую, представляющую график напряжения во время заряда или разряда конденсатора. Возможно, кто-то при взгляде на эту кривую впервые понял, что высшая математика всё-таки имеет какое-то отношение к реальному миру, да и в век роботов, работающих на виноградниках, есть что-то привлекательное в простоте разряда конденсатора. В любом случае, мы знаем, что эта экспоненциальная кривая изменяется, когда изменяется либо резистор, либо конденсатор. Скажем, у нас есть RC цепь, состоящая из резистора 1 МОм и емкостного датчика касаний с типовой емкостью (без пальца) 10 пФ.

Сенсорный датчик касаний на базе RC цепи

Мы можем использовать вывод входа/выхода общего назначения (настроенный, как выход) для заряда конденсатора до напряжения, соответствующего высокому логическому уровню. Затем нам необходимо разрядить конденсатор через большой резистор

Важно понимать, что вы не можете просто переключить состояние выхода на низкий логический уровень. Вывод I/O, сконфигурированный на выход, будет управлять сигналом низкого логического уровня, то есть, он создаст низкоомное соединение выхода с землей

Таким образом, конденсатор быстро разрядится через это низкое сопротивление – так быстро, что микроконтроллер не сможет обнаружить едва заметные временные изменения, созданные небольшими изменениями емкости. Что нам здесь нужно, так это вывод с большим входным сопротивлением, что заставит почти весь ток разряда течь через резистор, а это может быть достигнуто настройкой вывода для работы, как вход. Итак, сначала вы установите вывод, как выход, выдающий высокий логический уровень, а затем этап разряда, вызывается изменением режима работы вывода на вход. Результирующее напряжение будет выглядеть примерно следующим образом:

График напряжения разряда емкостного датчика касаний

Если кто-то прикасается к датчику и тем самым создает дополнительную емкость 3 пФ, постоянная времени будет увеличиваться следующим образом:

Изменение кривой напряжения разряда емкостного датчика касаний при прикосновении к нему

По человеческим меркам время разряда не сильно отличается, но современный микроконтроллер, безусловно, может обнаружить это изменение. Скажем, у нас есть таймер с тактовой частотой 25 МГц; мы запускаем таймер, когда переключаем вывод в режим входа. Мы можем использовать таймер для отслеживания времени разряда, настроив этот же вывод действовать, как триггер, который инициирует событие захвата («захват» означает хранение значения таймера в отдельном регистре). Событие захвата произойдет, когда напряжение разряда пересечет порог низкого логического уровня вывода, например, 0,6 В. Как показано на следующем графике, разница во времени разряда с порогом 0,6 В составляет ΔT = 5.2 мкс.

Измерение изменения времени разряда емкостного датчика касаний на уровне порогового напряжения

С периодом тактовой частоты таймера 1/(25 МГц) = 40 нс, это ΔT соответствует 130 тактам. Даже если изменение емкости будет уменьшено в 10 раз, у нас всё равно будет разница в 13 тактов между нетронутым датчиком и датчиком, к которому прикоснулись.

Таким образом, идея заключается в многократном заряде и разряде конденсатора, контролируя время разряда; если время разряда превышает заданный порок, микроконтроллер предполагает, что палец вошел в «контакт» с конденсатором датчика касаний (я написал «контакт» в кавычках потому, что палец на самом деле никогда не касается конденсатора – как упоминалось в предыдущей статье, конденсатор отделен от внешней среды лаком на плате и корпусом устройства). Тем не менее, реальная жизнь немного сложнее, чем идеализированное обсуждение, представленное здесь; источники ошибок обсуждаются ниже, в разделе «Работа в реальности».

Конструкция датчика и принцип работы

Несмотря на разнообразие датчиков наклона, которым изобилуют рынки автомобильных комплектующих, конструкции этих устройств практически идентичны между собой. Внешне их корпус представлен в виде небольшой коробки размерами не более крупной монеты. Внутри этого блока располагается микромеханическая ёмкостная сборка с высоким уровнем чувствительности к акселерации. Там же установлена микросхема, которая занимается обработкой первоначальных сигнальных импульсов и передачей данных микроконтроллеру для преобразования в ШИМ. Помимо этого, в её функции входит термокомпенсация для предотвращения срабатывания сигнализации при резком перепаде температуры окружающей среды.

В состав также входят полупроводниковые материалы в основе конденсаторов, расположенных по осям X, Y и Z, которые позволяют отслеживать уровень ускорения авто. В основе этой схемы лежит использование электродов с подвижной массой, способной свободно сдвигаться с нейтральной позиции при оказании воздействия на кузов машины. Таким образом, как только автомобиль наклоняется под определённым углом, электроды сдвигаются в сторону одного из конденсаторов, повышая его ёмкость. Данное изменение тут же передаётся по одному из трёх выделенных каналов первичным аналоговым сигналом на микросхему, которая производит его дальнейшую обработку.

Одним из обязательных условий работоспособности датчика наклона автомобиля является полная герметичность подвижного элемента, не позволяющая воздействию окружающей среды влиять на него. Нарушения целостности корпуса устройства может привести к нарушению чувствительности подвижного элемента и серьёзно снизить точность фиксации изменений наклона кузова машины.

Блок-диаграмма работы

Не являясь прямонаправленным, емкостной датчик измеряет некоторую емкость от объектов, которые постоянно присутствуют в окружающей среде. Поэтому неизвестные объекты обнаруживаются им как увеличение этой фоновой емкости. Она значительно больше, чем емкость объекта, и постоянно изменяется по величине. Поэтому рассматриваемые устройства используются для обнаружения изменений в окружающей среде, а не для обнаружения абсолютного присутствия или отсутствия неизвестного объекта.

При приближении цели к зонду величина электрического заряда или емкости изменяется, что и фиксируется электронной частью датчика. Результат может выводиться на экран или сенсорную панель.

Для производства измерения прибор подключается к печатной плате с сенсорным контроллером. Сенсоры оснащаются управляющими кнопками. Которыми можно включать в работу несколько зондов одновременно.

Сенсорные экраны используют датчики с электродами, расположенными в ряды и столбцы. Они находятся либо на противоположных сторонах основной панели, либо на отдельных панелях, которые разделены между собой диэлектрическими элементами. Контроллер циклически переключается между различными зондами, чтобы сначала определить, к какой строке касаются (направление Y), а затем к какому столбцу (направление X). Зонды часто изготавливаются из прозрачного пластика, что повышает информативность результата измерения.

Датчики присутствия

Другим, не менее важным и востребованным вариантом применения датчиков на основе емкости является их использование для обнаружения кого- или чего-либо в зоне контроля. Самый простой пример — включение освещения на лестничной площадке. Хотя этим далеко не исчерпываются возможности таких измерителей. Не менее востребовано применение таких сенсоров в системах охранной сигнализации. Или подсчета количества штучной продукции.

Как это работает

Выше уже отмечалось, что человеческое тело обладает определенной диэлектрической проницаемостью и проводимостью.

На рисунке представлено схематическое изображение такой системы. Имеются два электрода, подключенные к измерителю. Каждый из них обладает своей емкостью, обозначенной С1. В результате есть определенная результирующая емкость у всей системы.

При появлении в контролируемой зоне какого-то нового объекта, например человека, у системы образуются две дополнительные емкости: Са — между электродом и телом человека, и Сb — между человеком и землей. Результирующая емкость всей системы изменится, и это изменение может быть отслежено схемой контроля.

Еще один способ обнаружения присутствия

В этом случае также используется эффект увеличения емкости при появлении постороннего предмета в зоне контроля. Только в данном случае применяется механизм активного воздействия на контролируемый участок. Для этого используется схема датчика с активным излучателем.

В состав такого измерителя входят генератор сигналов, компаратор и усилитель-преобразователь. При включении схемы в пространстве перед измерителем возникает электрическое поле. Генератор настроен таким образом, чтобы при отсутствии посторонних предметов он не запускался. Достигается это тем, что свободное пространство считается развернутым конденсатором с диэлектрической проницаемостью равной 1. Значение емкости получается недостаточным для запуска генератора.

При появлении каких-либо материалов, объектов, людей перед измерителем диэлектрическая проницаемость среды изменяется (увеличивается), также растет емкость конденсатора. Это приводит к запуску генератора. Амплитуда колебаний будет зависеть от расстояния до предмета, его материала и диэлектрической проницаемости.

При достижении амплитуды колебаний определенной величины, срабатывает компаратор и выдает сигнал на усилитель. Посторонний предмет обнаружен.

Данная схема может применяться не только в системах охранной сигнализации для фиксации вторжения в закрытую зону, но и для других целей. На этом принципе может работать система подсчета количества штучного товара, например, упаковок молока, консервных банок или любых других аналогичных предметов.

Принцип работы ИК датчика

Инфракрасные датчики могут иметь различную конструкцию, а принцип работы таких устройств может отличаться в зависимости от способа регистрации инфракрасного излучения. В такие приборы могут устанавливаться активные или пассивные ИК-элементы, а также комбинация этих двух типов детекторов ИК-излучения.

Активные

Работа активных датчиков похожа на систему радарного обнаружения самолётов, но только в инфракрасном диапазоне. Система этого типа состоит из двух основных элементов: генератора и приёмника ик-излучения. Первый элемент излучает сигнал в инфракрасном диапазоне, а второй — обрабатывает отражённый сигнал.

Если в зоне действия системы этого типа появляется какое-либо движение, то происходит доплеровский сдвиг частоты, на который и реагирует приёмник сигнала. Благодаря высокой степени чувствительности таких сенсоров они получили большее распространение, но по этой же причине такие устройства часто срабатывают ложно, например, при качании ветвей деревьев во время сильного ветра.

Пассивные

Пассивные устройства состоят только из приёмников сигнала. Излучателя в таких приборах нет, но благодаря высокой чувствительности сенсоров и применению линзы Френаля, удаётся добиться высоких результатов по обнаружению инфракрасного излучения, как в помещениях, так и на открытых площадках. Оптическая система разбивает детектируемое пространство на большое количество отдельных частей, что позволяет электронной системе сопоставлять уровень ИК излучения, исходящего из разных точек пространства. При обнаружении значительных расхождений в уровне излучения прибор срабатывает, и сигнал о наличии движения передаётся в систему звукового оповещения.

В качестве сенсора в пассивных устройствах используются пироэлектрические преобразователи. В приборе применяется чётное количество полупроводниковых элементов. Это необходимо, чтобы разделить между собой сигнал, поступающий от различных секторов линзы.

Комбинированные

В комбинированных инфракрасных системах применяются одновременно активный и пассивный датчики. Таким образом значительно снижается количество ложных срабатываний, ведь для включения электрического света, сирены сигнализации или других устройств необходимо получить «добро» от обоих сенсоров.

Комбинированные инфракрасные детекторы не лишены недостатков. Если по тем или иным причинам, какой либо датчик не сработает при наличии движения в зоне действия устройства, то подобные действия не приведут к срабатыванию охранной или пожарной системы.

Причина пятая почему не работает на андроид плей маркет – заблокирован интернет

В андроид может быть множество приложений, которые используются для управления подключением к интернету.

Они позволяют, например, блокирование доступа к отдельным приложениям. Некоторые устройства (например, Huawei) имеют встроенную функцию, которая позволяет управлять приложениями для подключения к сети («Настройки => Управление передачей данных => сетевое приложение» — убедитесь, что плей маркет имеет доступ к сети интернет с помощью сотовой связи).

Если у вас есть приложение (например, No Root Firewall) убедитесь, что оно не настроено таким образом, что блокирует доступ к интернету в магазине гугл плей маркет. Также можете попробовать полностью удалить его, для тестирования.

Если пытаетесь подключиться к плей маркет, с помощью Wi-Fi, выключите полностью беспроводные сети и активируйте сотовые данные.

Проверьте, соединения с магазином на мобильном интернете. Если же вы в начале пытались подключиться к магазину через мобильный интернет, попробуйте сделать это с точностью до наоборот — отключить сотовую связь и подключитесь только через Wi-Fi.

Посмотрите может вы совершенно случайно отключили приложения или системные службы, без которых плей маркет не может работать (например, менеджер загрузок).

Там будет все от телефонных приложениях. Проверьте, есть ли среди них связанные с системными службами. Если что-то отключено — включите его.

Вот и все, правда в случае, когда ничего не помогает есть еще один «экстремальный» вариант — сбросить настройки телефона и восстановить по умолчанию

Обратите внимание, что тогда потеряете все данные, текстовые сообщения или фотографии, хранящиеся во внутренней памяти телефона

Чтобы восстановить настройки по умолчанию, перейдите в меню «Настройки», а затем выберите «Архивация и сброс». Выберите «Заводские настройки» и подождите, пока телефон сбросится к настройкам по умолчанию.

Если ничего из выше описанного не помогло обратитесь к своему лучшему другу с описанием неполадок – это форма ниже комментарии. Успехов.

Операционная система Android успешно развивается и совершенствуется без небольшого десять лет. Однако, проблемы всё-таки время от времени появляются, даже с учётом того факта, что сотни, а то и тысячи людей трудятся над избавлением от них. Как Вы поняли, сегодня мы расскажем Вам, что делать с сообщением «В приложении “Сервисы Google Play” произошла ошибка». Если честно, вариантов решения проблемы предостаточно, но в этой статье мы разберём лишь основные, с которыми приходится сталкиваться наиболее часто.

Выводы

На этом автор заканчивает обзор большого набора из различных датчиков для аппаратной платформы Arduino. В целом данный набор произвел на автора смешанное впечатление. В набор входят как достаточно сложные датчики, так и совсем простые конструкции. И если в случае наличия на плате модуля токоограничительных резисторов, светодиодных индикаторов и т. п. автор готов признать полезность подобных модулей, то небольшая часть модулей представляет собой одиночный радиоэлемент на плате. Зачем нужны такие модули, остается непонятным (видимо крепление на стандартных платах служит целям унификации). В целом набор является неплохим способом познакомиться с большинством широко распространенных датчиков, применяемых в Arduino проектах.

Оцените статью:

Диммер с датчиком прикосновения SR-2402 (12-36V, 96-288W, Metal-Touch) 014041

Сопутствующие товары

Доступно к заказу

Артикул: 102950Шлейф питания ARL-18AWG-2Wire-CU 026348 для одноцв…Шлейф питания ARL-18AWG-2Wire-CU 026348 для одноцветных лент Производитель: Arlight

111 Р

Подробнее

Шлейф для питания и управления одноцветными светодиодными лентами. 2 проводника, калибр проводника 18AWG, сечение проводника 0.84 мм?, проводник из луженой меди, внешняя оболочка из ПВХ красного и чёрного цветов. Длина кабеля в бухте _ 50 метров.
(!!!)Калибр проводника шлейфа питания и его сечение должны соответствовать нагрузке, см.даташит(!!!)

КУПИТЬ В 1 КЛИК

Оптовая цена В избранное

Доступно к заказу

Артикул: 102953Шлейф питания ARL-20AWG-2Wire-CU 026349 для одноцв…Шлейф питания ARL-20AWG-2Wire-CU 026349 для одноцветных лент Производитель: Arlight

72 Р

Подробнее

Шлейф для питания и управления одноцветными светодиодными лентами. 2 проводника, калибр проводника 20AWG, сечение проводника 0.52 мм?, проводник из луженой меди, внешняя оболочка из ПВХ красного и чёрного цветов. Длина кабеля в бухте _ 50 метров.
(!!!)Калибр проводника шлейфа питания и его сечение должны соответствовать нагрузке, см.даташит(!!!)

КУПИТЬ В 1 КЛИК

Оптовая цена В избранное

Доступно к заказу

Артикул: 116053Шлейф питания ARL-22AWG-2Wire-CU 031698 для одноц…Шлейф питания ARL-22AWG-2Wire-CU 031698 для одноцветных лент Производитель: Arlight

46 Р

Подробнее

Шлейф для питания и управления одноцветными светодиодными лентами. 2 проводника, калибр проводника 22AWG, сечение проводника 0.31 мм?, проводник из луженой меди, внешняя оболочка из ПВХ красного и чёрного цветов. Длина кабеля в бухте _ 50 метров.
(!!!)Калибр проводника шлейфа питания и его сечение должны соответствовать нагрузке, см.даташит(!!!)

КУПИТЬ В 1 КЛИК

Оптовая цена В избранное

Доступно к заказу

Артикул: 128113Шлейф питания ARL-24AWG-2Wire-CU 033153 для одноцв. ..Шлейф питания ARL-24AWG-2Wire-CU 033153 для одноцветных лент Производитель: Arlight

33 Р

Подробнее

Шлейф для питания и управления одноцветными светодиодными лентами. 2 проводника, калибр проводника 24AWG, сечение проводника 0.22 мм?, проводник из луженой меди, внешняя оболочка из ПВХ красного и чёрного цветов. Длина кабеля в бухте _ 50 метров.
(!!!)Калибр проводника шлейфа питания и его сечение должны соответствовать нагрузке, см.даташит(!!!)

КУПИТЬ В 1 КЛИК

Оптовая цена В избранное

Похожие товары

В наличии

Артикул: 80357Датчик сенсорный бесконтактный SR-Hand-DIM Silver-…Датчик сенсорный бесконтактный SR-Hand-DIM Silver-R 020233 Производитель: Arlight

1 149 Р

Подробнее

Бесконтактный ИК-датчик для светодиодной ленты. Диммирование при закрытии датчика рукой. Работает совместно с диммером SR-2901 (приобретается отдельно). Габаритные размеры датчика (L?W?H) 18?18?20 мм, диаметр посадочного отверстия 18 мм. Напряжение питания 5 В.

КУПИТЬ В 1 КЛИК

Оптовая цена В избранное

В наличии

Артикул: 73922Диммер сенсорный бесконтактный с датчиком SR-2005 …Диммер сенсорный бесконтактный с датчиком SR-2005 (12/36V, 96/288W, IR-Sensor) 014047 Производитель: Arlight

3 019 Р

Подробнее

Диммер с внешним сенсором (сенсор черный в комплекте). Питание/рабочее напряжение блока управления DC 12-36 В, максимальный ток 8 A на канал, 1 канал, максимальная мощность 96-288 Вт. Расстояние срабатывания от 1 до 6 см. Диммирование при закрытии датчика рукой в течение 16 сек.

Габаритные размеры блока управления (L?W?H) 95?37?20 мм, длина кабеля 1.5 м.

КУПИТЬ В 1 КЛИК

Оптовая цена В избранное

В наличии

Артикул: 81097Выключатель сенсорный бесконтактный SR-8001B Silve…Выключатель сенсорный бесконтактный SR-8001B Silver (220V, 500W, IR-Sensor) 020208 Производитель: Arlight

2 192 Р

Подробнее

Бесконтактный ИК-выключатель ламп и освещения 220 В (серебристый сенсор в комплекте). Для дверей, расстояние от 1 до 6 см, датчик открыт _ «вкл», закрыт _ «выкл». Макс. мощность 500 Вт, AC 100-240 В. Габаритные размеры: блок 82?33?20 мм, датчик 20?20 мм, посадочное отверстие 18 мм, кабель 1.5 м.

КУПИТЬ В 1 КЛИК

Оптовая цена В избранное

Доступно к заказу

Артикул: 80358Диммер с внешним сенсором SR-2901 (12-24V, 36-72W,. ..Диммер с внешним сенсором SR-2901 (12-24V, 36-72W, без сенсора) 018052 Производитель: Arlight

915 Р

Подробнее

Диммер с внешним сенсором (сенсор в комплект не входит). Питание/рабочее напряжение DC 12-24 В, максимальный ток 3 А на канал, 1 канал, максимальная мощность 36-72 Вт. Идеален для вставки в алюминиевый профиль. Можно подключить внешние сенсоры: 018352, 018353, 018354, 018355, 020233, 020234, 020094.

КУПИТЬ В 1 КЛИК

Оптовая цена В избранное

Доступно к заказу

Артикул: 82660Датчик сенсорный бесконтактный SR-Hand-Switch-Silv…Датчик сенсорный бесконтактный SR-Hand-Switch-Silver-R 018354 Производитель: Arlight

1 149 Р

Подробнее

Бесконтактный ИК датчик для светодиодной ленты. Срабатывание от руки, чередование «вкл»/»выкл», расстояние срабатывания 1-6 см. Работает совместно с диммером SR-2901 (приобретается отдельно). Габаритные размеры датчика (L?W?H) 20?20?20 мм, диаметр посадочного отверстия 18 мм. Напряжение питания 5 В.

КУПИТЬ В 1 КЛИК

Оптовая цена В избранное

В наличии

Артикул: 79812Диммер сенсорный бесконтактный с датчиком SR-2005 …Диммер сенсорный бесконтактный с датчиком SR-2005 Silver-R (12-36V, 96-288W, IR-Sensor) 020211 Производитель: Arlight

3 019 Р

Подробнее

Диммер с внешним сенсором (сенсор серебристый в комплекте). Питание/рабочее напряжение блока управления DC 12-36 В, максимальный ток 8 A на канал, 1 канал, максимальная мощность 96-288 Вт. Расстояние срабатывания от 1 до 6 см. Диммирование при закрытии датчика рукой в течение 16 сек. Габаритные размеры блока управления (L?W?H) 95?37?20 мм, длина кабеля 1.5 м.

КУПИТЬ В 1 КЛИК

Оптовая цена В избранное

Новости от TouchSensor™ о наших продуктах для человеко-машинного интерфейса

Другие новости

В рамках проекта общественных работ группа из 16
сотрудников TouchSensor потратила 3 часа 23 ноября
, упаковывая праздничные коробки с едой для голодных соседей в
северный Иллинойс. Группа вызвалась работать в продовольственном банке
Северного Иллинойса, расположенном в Женеве, штат Иллинойс.
North Illinois Food Bank — некоммерческая организация
, занимающаяся питанием людей всех возрастов в северном Иллинойсе.
Эти блюда поставляются в 13 пригородных и сельских округов.
Всего за три часа команда TouchSensor упаковала 1 902
коробок с 15 216 порциями и отлично провела время, пока
делала это. Вы можете узнать больше о Продовольственном банке Северного Иллинойса
на их веб-сайте www.solvehungertoday.com.

Сотрудники компании TouchSensor Луис Рамирес и Слависа
Дачич получили сертификаты «Черный пояс шести сигм»
во время церемонии сертификации, состоявшейся 18 декабря в 9 часов0018
Штаб-квартира TouchSensor в Уитоне. TouchSensor
осуществляет долгосрочные инвестиции в своих сотрудников, внедряя инструменты
Operational Excellence (OpEx) для улучшения конструкций и производственных процессов.
18 декабря 2013 г.

Сотрудники TouchSensor упаковывают еду для Feed My Starving
Children в Авроре, штат Иллинойс. Искренняя благодарность нашим
сотрудникам, которые упаковали 113 коробок еды, которой хватит на 9 человек.0007 67 детей за неделю!
20 ноября 2013 г.

Сотрудник компании TouchSensor™ Technologies получает сертификат «черного пояса по шести сигмам»

Уитон, Иллинойс, 26 февраля 2015 г. — TouchSensor Technologies объявляет о сертификации еще одного сотрудника в качестве «черного пояса по шести сигмам». Г-жа Лорена Родригес с завода TouchSensor в Монтеррее (Мексика), завод 1, получила сертификат «Черный пояс шести сигм» во время церемонии награждения 28 января ^-го-го года 2015 года после церемонии презентации «Окончательного проекта» в Техническом центре Whirlpool в Монтеррее, Мексика. Сертификацию вручали инструкторы Мастера черного пояса г-жи Родригес, а также присутствующие руководители Whirlpool и TouchSensor Technologies.
Читать дальше

TouchSensor™ демонстрирует неизменную приверженность к совершенству в работе один сотрудник завершил в январе 2013 г.

Ежегодный надзорный аудит ISO 9001 завершен в ноябре 2013 г.

Сертификация «Черный пояс по шести сигмам» для двух сотрудников, завершенных в декабре 2013 г.

2013 год начался с того, что Алекс Ирачета, менеджер по качеству клиентов TouchSensor, получил сертификат Master Black Belt после завершения программы Master Black Belt компании BMGI в Колорадо. Генеральный менеджер TouchSensor, Грегг Шрайбер, сказал в то время: «Мы гордимся достижениями Алекса в завершении программы сертификации и с нетерпением ждем, когда он передаст полученные уроки своим коллегам по TouchSensor в рамках наших постоянных усилий по совершенствованию».
Подробнее

TouchSensor™ Technologies приветствует Дэна Роуза в нашей команде инженеров
19.12.2013
Уитон, Иллинойс, 19 декабря 2013 г. — TouchSensor Technologies приветствует Дэна Роуза в инженерной организации TouchSensor. Рэнди Хорнинг, технический директор компании TouchSensor, отметил: «Дэн обладает обширным опытом в области анализа динамических и статических напряжений, где он проектировал конструктивные элементы для самолетов, а также создавал модели напряжений в трубах для ядерных трубопроводных систем».

Г-н Роуз присоединяется к TouchSensor с 7-летним опытом работы в аэрокосмической промышленности и производстве потребительских товаров.В последнее время г-н Роуз работал в корпорации Exelon, где он работал инженером-конструктором.До прихода в Exelon г-н Роуз работал в качестве инженера-механика в компании Ambitech Engineering. Его ранняя карьера включает в себя опыт работы в компаниях Sargent & Lundy и Cessna Aircraft Company на различных инженерных должностях. Г-н Роуз изучал аэрокосмическую технику в Университете Иллинойса в Шампейне-Урбана, где он получил степень бакалавра наук.0007 Подробнее

TouchSensor™ Technologies приветствует Марти Грегори в своей команде по развитию бизнеса Компания наняла г-на Марти Грегори в качестве менеджера по развитию бизнеса.

Грегг Шрайбер, генеральный директор компании TouchSensor, заявил: «Марти является ключевым дополнением к команде TouchSensor. Мы ценим его опыт работы с клиентами, работая непосредственно с производителем устройств, внутренними и внешними продажами для дистрибьютора устройств, а также в качестве независимого представителя производителя. Его всесторонний опыт хорошо подходит для усилий по продажам и развитию бизнеса, необходимых для достижения наших бизнес-целей».
Подробнее

Касания и жесты | Микрочип Технология

Имя *
Фамилия *
Компания *
Должность / Должность * — Нет — Академический Инженерный Менеджмент Маркетинг Закупки Продажи Другое
Телефон
Эл. ARArmenia AMAruba AWAustralia AUAustria ATAzerbaijan AZBahamas BSBahrain BHBangladesh BDBarbados BBBelarus BYBelgium BEBelize BZBenin BJBermuda BMBhutan BTBolivia BOBosnia and Herzegovina BABotswana BWBouvet Island BVBrazil BRBritish Virgin Islands VGBritish Indian Ocean Territory IOBrunei Darussalam BNBulgaria BGBurkina Faso BFBurundi BICambodia KHCameroon CMCanada CACape Verde CVCayman Islands KYCentral African Republic CFChad TDChile CLChina CNHong Kong, SAR China HKMacao, SAR China MOОстров Кристмас CXКокосовые острова (Килинг) CCColumbia COComoros KMCongo (Brazzaville) CGCongo, (Kinshasa) CDCook Islands CKCosta Rica CRCôte d’Ivoire CICroatia HRCuba CUCyprus CYCzech Republic CZDenmark DKDjibouti DJDominica DMDominican Republic DOEcuador ECEgypt EGEl Salvador SVEquatorial Guinea GQEritrea EREstonia EEEthiopia ETFalkland Islands (Malvinas) FKFaroe Islands FOFiji FJFinland FIFrance FRFrench Guiana GFFrench Polynesia PFFrench Southern Territories TFGabon GAGambia GMGeorgia GEGermany DEGhana GHGibraltar GIGreece GRGreenland GLGrenada GDGuadeloupe GPGuam GUGuatemala GTGuernsey GGGuinea GNGuinea-Bissau GWGuyana GYHaiti HTHeard and Mcdonald Islands HMHoly See (Vatican City State) VAHonduras HNHungary HUIceland ISIndia INIndonesia IDIran, Islamic Republic of IRIraq IQIreland IEIsle of Man IMIsrael ILItaly ITJamaica JMJapan JPJersey JEJordan JOKazakhstan KZKenya KEKiribati KIKorea (North) KPКорея (Юг) KRКувейт KWКыргызстан KGLЛао НДР LALЛатвия LVЛиван LBLЭсото LSLЛиберия LRLЛибья LYЛихтенштейн LILЛитва LTLюксембург LUMacedonia, Republic of MKMadagascar MGMalawi MWMalaysia MYMaldives MVMali MLMalta MTMarshall Islands MHMartinique MQMauritania MRMauritius MUMayotte YTMexico MXMicronesia, Federated States of FMMoldova MDMonaco MCMongolia MNMontenegro MEMontserrat MSMorocco MAMozambique MZMyanmar MMNamibia NANauru NRNepal NPNetherlands NLNetherlands Antilles ANNew Caledonia NCNew Zealand NZNicaragua NINiger NENigeria NGNiue NUNorfolk Island NFNorthern Mariana Islands MPNorway NOOman OMPakistan PKPalau PWPalestinian Territory PSPanama PAPapua New Guinea PGParaguay PYPeru PEPhilippines PHPitcairn PNPoland PLPortugal PTPuerto Rico PRQatar QARéunion RERomania RORussian Federation RURwanda RWSaint-Barthélemy BLSaint Helena SHSaint Kitts and Nevis KNSaint Lucia LCSaint-Martin (French part) MFSaint Pierre and Miquelon PMSaint Vincent and Grenadines VCSamoa WSСан-Марино СМСАо Томе и Принсипи STSАудовская Аравия SASСенегал SNSСербия RSSейшельские острова SCSСьерра-Леоне SLSингапур SGSСловакия SKSСловения SISСоломоновы острова SBSомалия SOЮжная Африка ZAЮжная Джорджия и Южные Сандвичевы острова GSЮжный Судан SSSИспания ESSРи-Ланка LKSудан SDSСуринам SRSВальбард и острова Ян-Майен SJСвазиленд SZШвеция SESШвейцария CHСирийская Арабская Республика (Сирия) SYТайвань, Китайская Республика TWТаджикистан, Объединенная Республика Танзания THТимор-Лешти TLТого TGТокелау TKТонга TOTТринидад и Тобаго TTTунисия TNТурция TRТуркменистан TMОстрова Теркс и Кайкос TCTТувалу TVУганда UGUУкраина UAОбъединенные Арабские Эмираты AEСоединенное Королевство GBСоединенные Штаты Америки USUS Малые отдаленные острова UMUРугвай UYУзбекистан UZВануату VUВенесуэла (Боливарианская Республика) и США WFЗападная Сахара EHYemen YEЗамбия ZMЗимбабве ZW
State / Province (if US or Canada) —None—Alabama ALAlaska AKArizona AZArkansas ARCalifornia CAColorado COConnecticut CTDelaware DEFlorida FLGeorgia GAHawaii HIIdaho IDIllinois ILIndiana INIowa IAKansas KSKentucky KYLouisiana LAMaine MEMaryland MDMassachusetts MAMichigan MIMinnesota MNMississippi MSMissouri MOMontana MTNebraska NENevada NVNew Hampshire NHNew Jersey NJNew Mexico NMNew York NYNorth Carolina NCNorth Dakota NDOhio OHOklahoma OKOregon ORPennsylvania PARhode Island RISouth Carolina SCSouth Dakota SDTennessee TNTexas TXUtah UTVermont VTVirginia VAWashington WAWest Virginia WVWisconsin WIWyoming WYAmerican Samoa ASDistrict of Columbia DCGuam GUMarshall Islands MHMicronesia, Federated States of FMNorthern Mariana Islands MPPalau PWPuerto Rico PRVirgin Islands VIAlberta ABBritish Columbia BCManitoba MBНью-Брансуик NBНьюфаундленд и Лабрадор NLСеверо-Западные территории NTNНовая Шотландия NSNubavut NUOntario ONPrin ce Остров Эдвард PEQuebec QCSaskatchewan SKYukon YT
Тип запроса/требуемой помощи *—Нет—Помощь с дизайном/перепроектированиемПомощь в выборе продуктаПомощь в поиске программного обеспеченияТехническая поддержкаПомощь в поиске партнера по дизайнуЗапрос документацииОбщая поддержка продажПомощь в поиске продуктов для следующего проектаДругое
Расскажите нам подробнее *
Как сделать экран чувствовать прикосновение? Общее представление о сенсорных панелях
Технологии сенсорных панелей являются ключевой темой современных цифровых устройств, включая смартфоны, планшетные устройства, такие как iPad, экраны на задней панели цифровых камер, Nintendo DS и устройства с Windows 7. Термин «сенсорная панель» охватывает различные технологии восприятия прикосновения пальца или стилуса. На этом занятии мы рассмотрим основные методы распознавания сенсорных панелей и представим характеристики и оптимальные области применения каждого из них.
Примечание. Ниже приведен перевод с японского языка статьи ITmedia «Как сенсорный экран может воспринимать касания? Основные сведения о сенсорных панелях», опубликованной 27 сентября 2010 г. Copyright 2011 ITmedia Inc. Все права защищены.
Сенсорные панели стали частью повседневной жизни
Сенсорная панель — это часть оборудования, которая позволяет пользователям взаимодействовать с компьютером, касаясь экрана напрямую. Включение в монитор функций, таких как датчики, которые обнаруживают действия касания, позволяет выдавать инструкции компьютеру, заставляя его определять положение пальца или стилуса. По сути, он становится устройством, объединяющим две функции отображения и ввода.
Возможно, это не то, о чем мы часто думаем, но сенсорные панели интегрировались во все аспекты нашей жизни. Люди, которым нравится пользоваться цифровыми устройствами, такими как смартфоны, постоянно взаимодействуют с сенсорными панелями в повседневной жизни, но то же самое делают и другие, используя такие устройства, как банковские банкоматы, автоматы по продаже билетов на вокзалах, электронные киоски в магазинах, цифровые фотопринтеры в магазинах и т. библиотечные информационные терминалы, копировальные аппараты и автомобильные навигационные системы.
На этом занятии обсуждаются системы с сенсорными панелями
Основным фактором, способствующим распространению сенсорных панелей, являются преимущества, которые они предлагают благодаря интуитивному управлению. Поскольку их можно использовать для ввода посредством прямого контакта со значками и кнопками, их легко понять и легко использовать даже людям, не привыкшим к использованию компьютеров. Сенсорные панели также способствуют миниатюризации и упрощению устройств за счет объединения дисплея и ввода в единое целое. Поскольку кнопки сенсорной панели являются программными, а не аппаратными, их интерфейсы легко меняются с помощью программного обеспечения.
Основные области применения ЖК-мониторов с сенсорными панелями. Эти устройства используются во многих распространенных сферах.
В то время как сенсорная панель требует широкого спектра характеристик, включая, прежде всего, видимость дисплея, а также точность определения положения, быструю реакцию на ввод, долговечность и затраты на установку, их характеристики сильно различаются в зависимости от методов, используемых для распознавания сенсорного ввода. Некоторые типичные методы распознавания сенсорной панели обсуждаются ниже.
Сенсорные панели из резистивной пленки
По состоянию на 2010 год резистивная пленка представляла собой наиболее широко используемый метод считывания на рынке сенсорных панелей. Сенсорные панели, основанные на этом методе, называются чувствительными к давлению или аналогово-резистивными пленочными сенсорными панелями. Помимо автономных ЖК-мониторов, эта технология используется в широком спектре устройств малого и среднего размера, включая смартфоны, мобильные телефоны, КПК, автомобильные навигационные системы и Nintendo DS.
С помощью этого метода положение на экране, касающееся пальца, стилуса или другого объекта, определяется по изменению давления. Монитор имеет простую внутреннюю структуру: стеклянный экран и пленочный экран, разделенные узким зазором, к каждому из которых прикреплена прозрачная электродная пленка (электродный слой). При нажатии на поверхность экрана электроды в пленке и стекле прижимаются друг к другу, что приводит к протеканию электрического тока. Точка контакта идентифицируется путем обнаружения этого изменения напряжения.
К преимуществам этой системы можно отнести дешевизну изготовления благодаря простой конструкции. Система также потребляет меньше электроэнергии, чем другие методы, а полученные конфигурации обладают высокой устойчивостью к пыли и воде, поскольку поверхность покрыта пленкой. Поскольку ввод предполагает давление на пленку, его можно использовать для ввода не только голыми пальцами, но даже в перчатках или с помощью стилуса. Эти экраны также можно использовать для ввода рукописного текста.
Недостатки: меньший коэффициент пропускания света (ухудшенное качество изображения) из-за пленки и двух слоев электродов; относительно меньшая прочность и ударопрочность; и снижение точности обнаружения при больших размерах экрана. (Точность можно поддерживать другими способами, например, разбивая экран на несколько областей для обнаружения.)
Емкостные сенсорные панели
Емкостные сенсорные панели представляют собой второй по распространенности метод восприятия после резистивных пленочных сенсорных панелей. В соответствии с терминами, используемыми для вышеуказанных аналоговых резистивных сенсорных панелей, они также называются аналоговыми емкостными сенсорными панелями. Помимо автономных ЖК-мониторов, они часто используются в тех же устройствах с резистивными пленочными сенсорными панелями, таких как смартфоны и мобильные телефоны.
С помощью этого метода точка, в которой происходит прикосновение, идентифицируется с помощью датчиков, которые обнаруживают незначительные изменения электрического тока, генерируемого при контакте с пальцем, или изменения электростатической емкости (нагрузки). Поскольку датчики реагируют на статическую электрическую емкость человеческого тела, когда палец приближается к экрану, с ними также можно работать так же, как с перемещением указателя в области, к которой прикоснулись на экране.
Этот метод используется в двух типах сенсорных панелей: поверхностно-емкостных сенсорных панелях и проекционно-емкостных сенсорных панелях. Внутренние структуры различаются между двумя типами.
Поверхностные емкостные сенсорные панели
Поверхностные емкостные сенсорные панели часто используются в относительно больших панелях. Внутри этих панелей прозрачная электродная пленка (электродный слой) помещается поверх стеклянной подложки, покрытой защитным покрытием. Электрическое напряжение подается на электроды, расположенные в четырех углах стеклянной подложки, создавая однородное низковольтное электрическое поле по всей панели. Координаты положения, в котором палец касается экрана, определяются путем измерения результирующих изменений электростатической емкости в четырех углах панели.
Хотя этот тип емкостной сенсорной панели имеет более простую структуру, чем проекционная емкостная сенсорная панель, и по этой причине предлагает более низкую стоимость, конструктивно сложно обнаружить контакт в двух или более точках одновременно (мультитач).

Выступающие емкостные сенсорные панели
Выступающие емкостные сенсорные панели часто используются для экранов меньшего размера, чем поверхностные емкостные сенсорные панели. Они привлекли значительное внимание в мобильных устройствах. iPhone, iPod Touch и iPad используют этот метод для достижения высокоточной мультисенсорной функции и высокой скорости отклика.
Внутренняя структура этих сенсорных панелей состоит из подложки, включающей в себя интегральную микросхему для обработки вычислений, поверх которой расположен слой многочисленных прозрачных электродов в определенном порядке. Поверхность покрыта изоляционным стеклом или пластиковой крышкой. Когда палец приближается к поверхности, электростатическая емкость нескольких электродов изменяется одновременно, и положение, в котором происходит контакт, может быть точно определено путем измерения соотношения между этими электрическими токами.
Уникальной характеристикой проекционно-емкостной сенсорной панели является тот факт, что большое количество электродов позволяет точно определять контакт в нескольких точках (мультитач). Однако спроектированные емкостные сенсорные панели с оксидом индия-олова (ITO), используемые в смартфонах и подобных устройствах, плохо подходят для использования на больших экранах, поскольку увеличение размера экрана приводит к увеличению сопротивления (т. количество ошибок и шума при обнаружении затронутых точек.
В сенсорных панелях большего размера используются проецируемые емкостные сенсорные панели с центральным проводом, в которых очень тонкие электрические провода расположены в виде сетки в виде прозрачного электродного слоя. Хотя более низкое сопротивление делает проецируемые емкостные сенсорные панели с центральным проводом высокочувствительными, они менее подходят для массового производства, чем травление ITO.
Выше мы суммировали различия между двумя типами емкостных сенсорных панелей. К общим характеристикам таких панелей можно отнести то, что в отличие от резистивных пленочных сенсорных панелей они не реагируют на прикосновение одеждой или стандартными стилусами. Они отличаются высокой устойчивостью к пыли и каплям воды, а также высокой прочностью и устойчивостью к царапинам. Кроме того, их светопропускание выше, чем у резистивных пленочных сенсорных панелей.
С другой стороны, для этих сенсорных панелей требуется либо палец, либо специальный стилус. Их нельзя эксплуатировать в перчатках, и они подвержены воздействию находящихся рядом металлических конструкций.
Сенсорные панели на поверхностных акустических волнах (ПАВ)
Сенсорные панели с поверхностной акустической волной (SAW) были разработаны в основном для устранения недостатков низкого коэффициента пропускания света в сенсорных панелях с резистивной пленкой, то есть для создания ярких сенсорных панелей с высоким уровнем видимости. Их также называют сенсорными панелями с поверхностными волнами или акустическими волнами. Помимо автономных ЖК-мониторов, они широко используются в общественных местах, в таких устройствах, как торговые терминалы, банкоматы и электронные киоски.
Эти панели определяют положение экрана, при котором происходит контакт с пальцем или другим предметом, используя затухание упругих ультразвуковых волн на поверхности. Внутренняя структура этих панелей устроена так, что несколько пьезоэлектрических преобразователей, расположенных в углах стеклянной подложки, передают ультразвуковые поверхностные упругие волны в виде колебаний поверхности панели, которые воспринимаются преобразователями, установленными напротив передающих. При прикосновении к экрану ультразвуковые волны поглощаются и ослабляются пальцем или другим предметом. Местоположение идентифицируется путем обнаружения этих изменений. Естественно, пользователь не чувствует этих вибраций при прикосновении к экрану. Эти панели отличаются высокой простотой использования.
К сильным сторонам сенсорных панелей этого типа относятся высокий коэффициент пропускания света и превосходная видимость, поскольку конструкция не требует плёночных или прозрачных электродов на экране. Кроме того, поверхность из стекла обеспечивает лучшую прочность и устойчивость к царапинам, чем емкостная сенсорная панель. Еще одним преимуществом является то, что даже если поверхность каким-либо образом поцарапается, панель остается чувствительной к прикосновению. (На емкостной сенсорной панели царапины на поверхности иногда могут прерывать сигналы.) Конструктивно этот тип панели обеспечивает высокую стабильность и длительный срок службы, отсутствие изменений с течением времени или отклонений в положении.
Слабые стороны включают совместимость только с пальцами и мягкими предметами (например, перчатками), которые поглощают ультразвуковые поверхностные упругие волны. Для этих панелей требуются специальные стилусы, и они могут реагировать на такие вещества, как капли воды или мелкие насекомые на панели.
В целом, однако, у этих сенсорных панелей сравнительно мало недостатков. Последние разработки, такие как усовершенствование производственных технологий, также улучшают их рентабельность.
Оптические сенсорные панели (сенсорные панели с инфракрасным оптическим изображением)
Категория оптических сенсорных панелей включает несколько методов считывания. Количество продуктов, использующих сенсорные панели инфракрасного оптического изображения на основе датчиков инфракрасного изображения для определения положения посредством триангуляции, выросло в последние годы, в основном среди более крупных панелей.
Сенсорная панель этой категории оснащена одним инфракрасным светодиодом на левом и правом концах верхней части панели, а также датчиком изображения (камерой). Вдоль остальных левой, правой и нижней сторон наклеена световозвращающая лента, отражающая падающий свет вдоль оси падения. Когда палец или другой предмет касается экрана, датчик изображения улавливает тени, образующиеся при блокировании инфракрасного света. Координаты места контакта определяются методом триангуляции.
Электромагнитные индукционные сенсорные панели
Хотя этот тип несколько отличается от сенсорных панелей выше, давайте коснемся темы сенсорных панелей с электромагнитной индукцией. Этот метод используется в таких устройствах, как графические планшеты с ЖК-дисплеем, планшетные ПК и кабины для фотонаклеек purikura.
Этот метод ввода для графических планшетов, которые изначально не имели мониторов, обеспечивает высокоточные сенсорные панели за счет объединения сенсора с ЖК-панелью. Когда пользователь касается экрана специальным пером, генерирующим магнитное поле, датчики на панели получают электромагнитную энергию и используют ее для определения положения пера.
Поскольку для ввода используется специальный стилус, ввод с помощью пальца или стилуса общего назначения невозможен, и этот метод имеет ограниченное применение. Тем не менее, в этом есть как хорошие, так и плохие моменты. Это устраняет ошибки ввода из-за окружающей среды или непреднамеренных манипуляций с экраном. Поскольку эта технология была предназначена для использования в графических планшетах, она обеспечивает превосходную точность сенсора, что позволяет, например, плавно изменять ширину линии за счет точного определения давления, с которым стилус прижимается к экрану (электростатическая способность). Такой конструктивный подход также придает экрану высокую светопроницаемость и долговечность.

Краткое изложение тенденций в методах сенсорных панелей
В таблице ниже приведены характеристики рассмотренных нами сенсорных панелей. Имейте в виду, что даже в устройствах, основанных на одном и том же методе обнаружения, производительность и функции могут сильно различаться в реальных продуктах. Используйте эту информацию только в качестве ознакомления с общими характеристиками продукта. Кроме того, учитывая ежедневный прогресс в области технологических инноваций и снижения затрат на сенсорные панели, приведенная ниже информация является лишь кратким обзором текущих тенденций по состоянию на сентябрь 2010 г.
Различия и характеристики основных методов распознавания сенсорной панели
Метод обнаружения Резистивная пленка Емкостный пила Инфракрасное оптическое изображение Электромагнитная индукция
Коэффициент пропускания света Не так хорошо Хорошо Хорошо Отлично Отлично
Прикосновение пальца Отлично Отлично Отлично Отлично №
Прикосновение в перчатке Отлично № Хорошо Отлично №
Сенсорный стилус Отлично Не очень хорошо (специальный стилус) Хорошее (зависит от материала) Хорошее (зависит от материала) Отлично (специальный стилус)
Прочность Не так хорошо Отлично Отлично Отлично Отлично
Стойкость к каплям воды Отлично Отлично Не так хорошо Хорошо Отлично
Стоимость Разумный Не так разумно Разумный Не так разумно Не так разумно
Каждый тип сенсорной панели имеет свои сильные и слабые стороны.