Вредоносное ПО (malware) - это назойливые или опасные программы,...
Портативные приборы с каждым годом становятся все более функционально насыщенными и требуют применения все более сложных устройств ввода информации, таких, как например, сенсорные панели. Поэтому появление сенсорныханелей нового типа, отличающихся от уже известных, основанных на резистивной технологии, вызывает неизменный интерес.
.До недавнего времени каждый из типов портативных приборов имел свойственное данному классу приборов устройство ввода информации. Для пейджера - это несколько функциональных кнопок, для мобильного телефона - клавиатура, PDA (personal digital assistans) имел сенсорный экран, с помощью которого пользователь мог выбирать пункты меню и даже рисовать на экране. Сегодня каждое из названных устройств имеет более сложные функции. Например, многие PDA теперь имеют встроенный модем для выхода в Интернет, а также поддерживают функцию сотового телефона. Тенденция уменьшения габаритов исключает возможность сохранять одновременно клавиатуру и сенсорный экран в таком устройстве. Требуется одно устройство ввода, которое обеспечивало бы поддержку всех пользовательских функций.
Выбор сенсорной панели
Большинство сенсорных панелей в современных приборах используют резистивную технологию, в которой чувствительным элементом является проводящая гибкая мембрана, располагаемая над проводящей подложкой . При надавливании пальцем или контактным пером происходит замыкание проводящих поверхностей мембраны и подложки. Контроллер сенсорной панели обнаруживает факт касания и определяет координаты точки касания. Координаты определяются измерением напряжений между точкой касания и контакторами сенсорных проводящих пленок, на которые в процессе сканирования подаются опорные напряжения. Мембрана и подложка имеют прозрачные проводящие пленки на основе ITO (In203). Воздушный зазор между мембраной и подложкой задается с помощью спэйсеров–шариков из твердого материала диаметром 25–90 мкм. Резистивная технология освоена многими компаниями, выпускающими сенсорные панели (Microtouch Systems, Densitron Technologies, Bergquist, Dynapro).
Резистивная технология обладает рядом недостатков. Во-первых, она достаточно сложна, и ее нельзя использовать в тех случаях, когда требуются криволинейные или очень тонкие сенсорные поверхности. Верхняя мембрана резистивных сенсорных панелей является подвижной частью конструкции и весьма чувствительна к механическим повреждениям.
В процессе эксплуатации в хрупкой проводящей пленке двуокиси индия мембраны образуются трещины. Параметры самой пленки со временем деградируют. Чтобы сохранить точность определения координат и компенсировать деградацию параметров, требуется регулярная перекалибровка резистивной сенсорной панели.
Для дешевых резистивных панелей износостойкость составляет около 100 000 нажатий, что примерно соизмеримо с износостойкостостью дешевых пленочных клавиатур. Для более дорогих моделей резистивных панелей (Bergquist, Microtouch Systems) износостойкость может составлять до 30 млн нажатий.
У резистивной панели со временем деградирует и уменьшается прозрачность проводящей пленки, что приводит к ухудшению качества наблюдаемого через сенсорную панель изображения. Коэффициент пропускания недорогих резистивных сенсорных панелей составляет около 75–85 %. Увеличение поглощения света приводит и к нарушению цветопередачи, если сенсорная панель применяется с цветными ЖК-дисплеями. Многослойность структуры резистивной панели дает на границах воздух–стекло или пластик–воздух искривление световых лучей, а также приводит к многократным внутрислойным отражениям света. При наблюдении дисплея под острыми углами эти оптические искажения в сенсорной панели усиливаются и приводят к появлению артефактов в изображении. Часть искажений можно было бы компенсировать использованием антибликовых фильтров, но, поскольку мембрана подвижна, сделать это довольно затруднительно. Внутренние отражения в сенсорной панели можно также уменьшить, если пространство между мембраной и подложкой заполнять специальной жидкостью, которая обеспечивает меньшее внутреннее отражение лучей света. Но такое решение значительно усложнит технологию и приведет к увеличению цены сенсорной панели.
Альтернативные сенсорные технологии, основанные на емкостной и индуктивной чувствительности, свободны от многих недостатков, присущих резистивным сенсорным панелям.
Емкостные сенсорные экраны уже давно применяются в дисплеях торговых терминалов и игровых автоматов.
С 1994 года в ноутбуках широко используется емкостное сенсорное устройство ввода информации TouchPad компании Synaptics.
Емкостные сенсорные панели имеют хорошую чувствительность при касании сенсорной поверхности пальцем оператора, однако использование тактильного пера неприменимо в данной технологии.
Индуктивные сенсорные панели до недавнего времени не покидали пределов исследовательских лабораторий. Основная причина - более высокая стоимость реализации. К тому же схема управления индуктивной сенсорной панелью сложна и неэкономична.
Непрерывное развитие технологий со временем позволило значительно уменьшить стоимость реализации емкостных и индуктивных сенсорных панелей. Одновременно был значительно уменьшен ток потребления контроллеров сенсорных панелей, таким образом, появилась возможность расширить сферу их использования.
Новые емкостные и индуктивные сенсорные технологии, недавно разработанные компанией Synaptics, предназначены для использования именно в портативных устройствах.
Емкостная технология Synaptics зарегистрирована под торговой маркой Clear Pad. Индуктивная сенсорная технология - под маркой Spiral. Обе технологии ориентированы на использование в коммуникационном портативном оборудовании, например в мобильных телефонах нового поколения.
Емкостные сенсорные технологии TouchPad и Clear Pad
Технология Clear Pad во многом похожа на другую сенсорную емкостную технологию этой же компании - TouchPad, которая уже достаточно давно используется в качестве координатного указателя в ноутбуках.
Конструкция TouchPad представляет собой систему микрополосок, имеющих для улучшения сенсорной чувствительности патентованную форму- цепочки, образованные элементами в виде ромбиков. Микрополоски наносятся на поверхность изоляционного материала (пленка майлара) и образуют распределенную емкостную систему. Палец является проводником. При касании или просто приближении его к поверхности чувствительной панели кончик пальца образует с полосками множество микроконденсаторов и увеличивает интегральную емкость системы полосок. Микросхема контроллера, расположенная позади сенсорной панели, измеряет емкость каждой полоски и по разности приращений емкости определяет координаты кончика пальца.
В сенсорном контроллере, разработанном компанией Synaptics, используется патентованный алгоритм для определения координат точки касания (или приближения) кончика пальца с точностью 0,001 дюйма(!) Микросхема способна обнаруживать и отслеживать перемещение пальца, но дает возможность обнаружить и факт касания поверхности панели! TouchPad может работать в режиме эмуляции любой мыши (тогда хосту передаются только изменения координат) или со своим драйвером. В последнем случае передаются абсолютные координаты позиции указателя. Драйвер Synaptics обеспечивает дополнительные функции виртуального скроллинга. Когда палец пользователя достигает границ коврика (панели), осуществляется вертикальный или горизонтальный скроллинг.
Сохраняя все достоинства и характеристики TouchPad, панели Clear Pad к тому же еще прозрачны и предназначены для использования поверх ЖК-дисплея. Сенсорные панели Clear Pad имеют толщину менее 0,5 мм. Разрешение емкостных панелей Clear Pad достигает 1000 точек на дюйм. Емкостные панели Synaptics не требуют калибровки, а их свойства не зависят от влажности и температуры окружающей среды. Гибкая конструкция панелей Clear Pad позволяет использовать ее и на сферических поверхностях.
Сенсорная технология Spiral
Индуктивная чувствительность обусловлена использованием двух резонансных катушек индуктивностей. Одна из них расположена в наконечнике тактильного пера, а другая- внутри сенсорной панели.
На рис. 3 показана структура микросхемы ASL200.
Индукционная система в сенсорной панели производит возбуждение резонансного контура в наконечнике пера, а затем определяет координаты расположения контура пера относительно опорных точек возбуждающей индуктивной системы панели.
Патентованная система индукционной системы реализована внутри печатной платы.
Топология проводников печатной платы образует ортогональную систему двух индуктивностей, на которые в процессе сканирования подаются синусоидальные и косинусоидальные сигналы. Резонансный контур внутри пера Spiral взаимодействует с наведенными электромагнитными полями двух печатных катушек. По искажению формы сигналов возбуждения определяется местоположение сердечника тактильного пера относительно индукционной координатной системы.
Компанией Synaptics разработана микросхема специализированного контроллера ASL200 для управления процессом сканирования в индуктивной сенсорной панели.
Микросхема содержит:
- силовые драйверы для формирования синусоидальных и косинусоидальных сигналов возбуждения печатных катушек;
- встроенный преобразователь напряжения;
- селективный усилитель индуцированного сигнала;
- аналого-цифровой преобразователь;
- специализированный встроенный RISС- контроллер для вычисления координат пера;
- интерфейс I 2 C для связи с хост-процессором.
Индукционная сенсорная поверхностьрасположена позади ЖК-дисплея, поэтому, в отличие от резистивных сенсорных панелей, она не может влиять на оптические свойства самого дисплея. Электромагнитные поля, возникающие в процессе работы индукционной сенсорной панели, не нарушают работу схем управления ЖК-дисплеем и не влияют на характеристики самого дисплея. При свободной фронтальной поверхности дисплея можно использовать антибликовые фильтры. Применение антибликовых пленок-фильтров позволяет существенно повысить качество изображения ЖК-дисплея.
Улучшение интерфейса пользователя
В ранних системах Palm-компьютеров и мобильных телефонов было достаточно использования функций указания и набора текста. В современных портативных устройствах требуется пользовательский интерфейс с куда более мощными функциями.
Система Microsoft Pocket PC дает возможность использовать интерфейс пользователя, близкий к интерфейсу больших персональных компьютеров. Сенсорная панель в ручных компьютерах подменяет мышь.
В обычном компьютере пользователь мышью подводит курсор к иконке, а затем кликает кнопкой. В ручном компьютере пользователь просто указывает пером на функциональную иконку. Можно заметить, что действие этих двух устройств не адекватно.
При использовании мыши указание и выбор - это два действия: сначала курсор приближается к иконке, а затем кнопкой выбирается объект или функция. В современных прикладных программах при указании на объект (иконку) может выпадать вспомогательное меню или подсказка. Далее пользователь может двигаться по дереву последовательных меню, не совершая при этом выбора.
В индуктивной сенсорной технологии Spiral поддерживается раздельное указание и выбор. В наконечнике пера Spiral реализован механический датчик давления, который изменяет свойства резонансного контуравнутри пера. Это изменение фиксируется приемником микросхемы ASL200 по изменению формы отклика сигнала. Поддержка pop-up меню не только расширяет функциональные возможности интерфейса пользователя в ручных компьютерах, но и обеспечивает совместимость программного обеспечения между настольными и ручными компьютерами.
Следует отметить, что и у резистивных сенсорных панелей можно аппаратно контролировать силу давления тактильного пера или пальца на точку сенсорной поверхности.
В этом случае есть возможность реализовать раздельное указание и выбор за счет контроля силы нажатия.
Грубая и точная чувствительность
Интерфейс пользователя на основе координатного указателя (манипулятор мышь, трекбол или TouchPad) имеет две различные формы активности. К первому типу относятся такие задачи, как выбор и рукописный ввод текста, что требует особенной точности позиционирования указателя и концентрации внимания пользователя.
Другой тип включает задачи, связанные с выбором команд из меню. В последнем случае от указателя не требуется особой точности, а действия оператора не требуют напряжения. Интерфейс пользователя зачастую обеспечивает различные механизмы для того, чтобы отличать эти два типа действий. Например, в Palm OS имеется отдельная область для рисования. Система Windows для настольных компьютеров использует левую кнопку мыши для выбора иконки, а правую для выполнения команды.
Естественным желанием было бы сохранить это различие в ручных компьютерах и определить тактильное перо для точных операций, связанных с рисованием, а палец - для выбора из меню. Резистивная сенсорная панель не дает возможности отличить действие контактного пера от надавливания пальцем.
Емкостные и индуктивные сенсорные панели способны обеспечить решение этой проблемы, поскольку их использование взаимно не исключает друг друга. Можно создать гибрид сенсорной индуктивно-емкостной панели, которая будет иметь в совокупности лучшие показатели по точности, чем резистивная панель и будет обладать возможностью отличать указание пальцем от указания тактильным пером. Применение гибрида индуктивно-емкостной сенсорной панели может значительно расширить возможности человеко-машинного интерфейса.
Другой новой особенностью в интерфейсах портативных приборов является рукописный ввод текста с помощью пальца. Многие современные портативные приборы имеют интерфейс для рукописного ввода текста, реализуемый с помощью ручки или контактного пера.
Компания Synaptics выпустила для китайского рынка персональных компьютеров устройство рукописного ввода текста QuikStroke.
В состав устройства входит TouchPad, обеспечивающий рукописный ввод символов.
Исследования, проведенные компанией Synapsics вместе со своими партнерами, показали, что палец является неплохим инструментом для рукописного ввода текста, если устройство ввода хорошо адаптировано. Емкостная сенсорная панель очень удобна для ввода информации с помощью пальца.
В одном из исследований стандартная клавиатурная тастатура была заменена на емкостную сенсорную панель. Работа с сенсорной панелью поддерживалась специальным программным обеспечением, позволяющим различать рукописный ввод цифр набора номера. Тесты на реальных пользователях показали, что такой интерфейс способен обеспечивать легкий набор номера. С помощью той же панели можно легко достичь и рукописного ввода символов, в то время как при использовании для той же цели клавиатуры требуются достаточно сложные для пользователя манипуляции с клавишами.
Другим достоинством пальцевого рукописного ввода цифр на мобильном телефоне является то, что набор можно производить, не глядя на дисплей. Использование емкостной сенсорной панели в мобильных телефонах вместо поля клавиш позволяет не только расширить возможности для удобства ввода, но и разработать более компактную конструкцию устройства.
Другие инновации компании Synaptics в области сенсорных технологий
Сенсорная панель (touchpanel) - устройство управления курсором, изготовленное по специальной технологии. В комплекте с сенсорной панелью всегда идет контроллер и необходимые кабели (интерфейсный и питания, либо гибридный). Функции контроллера – принять поступающие от панели сигналы, обработать их и выдать в протоколе, удобном для операционной системы.
Преимущество сенсорной технологии заключается в том, что она позволяет обходиться без привычных средств ввода информации - мыши и клавиатуры. Выбор необходимой функции системы происходит при прикосновении к соответствующему изображению на экране. Контроллер сенсорного экрана обрабатывает координаты точки прикосновения и передает их в компьютер. Специальное программное обеспечение запускает выбранную функцию. В зависимости от технологии сенсорного экрана, касание может осуществляться пальцем, рукой в перчатке, специальным пером ввода или любым подходящим для этого предметом.
Сенсорные панель изготавливают не только для LCD – дисплеев (ЖК), но также и для ЭЛТ – мониторов. В основном, они используются для рзличного рода решений для дома и офиса: сенсорных мониторов, сенсорных киосков, платежных и информационных терминалов.
Для корректной работы сенсорной панели требуется лишь закрепить ее на обычном мониторе (дисплее или матрице), произвести коммутацию между панелью и контроллером, а также между контроллером м комьютером. Также необходимо установить специальное программное обеспечение для функционирования – драйверы и произвести калибровку.
Сенсорные технологии
На данный момент существует несколько, а точнее 5, технологий, используемых в сенсорных системах и отличающихся друг от друга по принципу считывания информации:
Резистивные
Емкостные
Технология Поверхностных Акустических Волн (ПАВ)
Инфракрасные
Электромагнитные
Но три основные: это сенсорные панели ПАВ, а также резистивные и инфракрасные панели.
1. Сенсорные панели ПАВ (SAW) произведены по технологии поверхностно-акустических волн (SAW - surface acoustic waves), они обладают высшей степенью износо- и вандалостойкости, рекомендованы для использования в местах с большой проходимостью людей и, соотвественно, высоким риском попытки взлома, а также для использования в условиях экстремальных температурных и иных условий. Прикасаясь к экрану, вы «поглощаете» часть волн, направленных перпендикулярно друг другу по всей поверхности дисплея. Специальные датчики фиксируют Ваше прикосновение и за считанные миллисекунды обрабатывают его в понятный компьютеру сигнал, тем самым исключая использование каких-либо сторонних устройств для распознавания прикосновения.
2. Резистивная сенсорная панель имеет другой принцип действия. Прикасаясь к экрану, вы надавливаете на него. Разработанные в специальных условиях стекла и многослойные, но очень тонкие, поверхности очень чувствительны к продавливанию. Таким образом, даже легким касанием Вы «прогибаете» верхний слой стекла, который, соприкасаясь со следующим слоем, изменяет сопротивление системы, что фиксируется датчиками и передается в контроллер для обработки и последующей передачи через порт USB.
3. Инфракрасные сенсорные панели обладают самым высоким качеством картинки - передача цвета и светопоглощение у таких мониторов действительно великолепна. Такие характеристики обусловлены отсутствием какой-либо пленки на поверхности стекла. Невидимая сетка, образованная пересечением множества инфракрасных лучей, корректно и точно определяет точку прикосновения, а специальный микроконтроллер мгновенно обрабатывает данные и пересылает их в компьютер. Инфракрасной сенсорной панелью можно управлять любым предметом толще 4 миллиметров. Огромный ассортимент таких дисплеев представлен моделями с диагональю от 6 до 150 и более дюймов! Инфракрасные сенсорные экраны часто используют для презентаций, в качестве центров управления, наблюдения и контроля, а также вместо или в дополнение к школьным доскам и для большого количества других задач.
Сравнительная характеристика технологий сенсорных экранов
| Резистивная | Емкостная | ПАВ (SAW) | Инфракрасная | |
| Доступность, легкость использования | Хорошая||||
| Устойчивость курсора | Хорошая||||
| Устойчивость к атмосферным явлениям | Низкая||||
| Точность касания | Хорошая Превосходная||||
| Прозрачность, незаметность внутренней структуры для пользователя | Превосходная
Только один дополнительный слой стеклянного покрытия для электрической проводимости |
Хорошая
87,5% прозрачность |
Превосходная
Только дополнительный слой простого стекла |
Превосходная
Без дополнительных слоев (или простое стекло, если нужно) |
| Износоустойчивость поверхности | Превосходная
Со временем изнашивается покрытие для электрической проводимости |
Хорошая
Более 3 миллионов прикосновений |
Превосходная | Превосходная |
| Светопередача | 75% | 85% | 92% | 100% |
На Kickstarter начался сбор средств на универсальную сенсорную панель Sensel Morph, обладающую высоким разрешением благодаря большому количеству встроенных датчиков. Панель распознаёт несколько нажатий одновременно, как и силу нажатия. Её можно использовать как самостоятельный тачпад, так и вместе с накладками, превращающими её в различные инструменты ввода – от микшерного пульта и клавиатуры пианино до игрового контроллера и компьютерной клавиатуры.
Панель содержит порядка 20000 сенсоров, расстояние между их центрами - 1,25 мм, что позволяет обрабатывать нажатия с высоким разрешением. Например, с панелью можно работать даже кистью для рисования. Или же художник может рисовать карандашом на листе бумаги, лежащем сверху, а рисунок будет в точности передаваться управляющей программе. Morph распознаёт силу нажатий от 5 гр до 5 кг, различая 4096 градаций усилия. Одновременно панель распознаёт до 16 нажатий.
Резиновые накладки позволяют превращать Morph в различные устройства ввода. В накладки встроены магниты, удерживающие их от скольжения. Авторы проекта утверждают, что система автоматически распознаёт тип накладки и меняет режим работы программы в соответствии с ним.
Устройство совпадает по размерам с iPad, а весит 400 гр, поэтому его удобно носить с собой и использовать в качестве клавиатуры или других типов ввода. Подключение осуществляется по usb-кабелю или через Bluetooth. Два или более устройств можно комбинировать вместе, подстраивая систему ввода под себя нужным образом.
Кампания очень быстро набрала требовавшиеся $60 тыс, и теперь приближается к рубежу в четверть миллиона долларов. Варианты получить Morph первым, пожертвовав $199, уже закончились, и пока самым дешёвым вариантом для бэкеров остаётся пожертвование в $250.
Поскольку накладки на Morph – одна из главных «фишек» продукта, разработчики из Sensel обещают создать систему, которая позволит людям самостоятельно создавать нужные им накладки, включая софт для их разработки. Тем временем параллельно с кампанией по сбору средств Sensel объявили конкурс на идею для накладки. Победитель бесплатно получит свою копию Morph.
Cтраница 1
Сенсорная панель, зачастую предохраняет вас от традиционных неприятностей, связанных с шаровым манипулятором. Немало людей, использующих портативные компьютеры в частых разъездах, и которые не раз грозились вышвырнуть компьютер в окно самолета, будучи выведенными из себя капризами трекбола, оценили сенсорную панель как штуковину не лишенную смысла. Никаких подвижных датчиков, которые легко повредить или загрязнить всяким мусором.
Сенсорная панель - это специальное устройство, оснащенное реагирующими на давление датчиками. Чтобы указать на выбранный объект нужно слегка нажать на соответствующий участок сенсорной панели.
Сенсорная панель похожа на планшет и относится к классу локаторов. В типичной сенсорной панели на двух смежных сторонах расположены источники света, а на двух противоположных смежных сторонах смонтированы светочувствительные элементы. Любой предмет, например палец, прерывая два ортогональных луча света, позволяет определить пару координат х, у.
Сенсорная панель - устройство, применяемое в некоторых ноутбуках для управления курсором и выполнения операций на экране. Как правило, оно приводится в действие легким касанием пальцев.
Сенсорная панель представляет собой улучшенный вариант трекбола. В этом случай кончик пальца скользит по панели, заставляя курсор перемещаться по экрану. Преимущество перед манипулятором состоит в том, что сенсорная панель не имеет движущихся частей, которые имеют привычку пачкаться и ломаться. Если вы выбрали портативную систему, оснащенную сенсорной панелью или трекболом, обязательно проконсультируйтесь у продавца.
Трекболы и сенсорные панели используются и с настольными системами. Их подключают к системному блоку через кабель, как и саму мышь.
Некоторые ноутбуки оснащаются сенсорной панелью вместо шарового манипулятора.
И все же при пользовании сенсорной панелью необходимо, осторожности ради, придерживаться правил, продиктованных здравым смыслом. На сенсорной панели есть кнопочки, которые могут загрязниться. Чувствительный к давлению экран представляет собой устройство ввода, которое может быть выведено из строя чрезмерной нагрузкой или посторонними предметами вроде острия шариковых ручек, скрепок или даже ногтей.
Сегодня мышь, I шаровой манипулятор или сенсорная панель стали настолько неотъемле - А - мой частью компьютера, что просто невозможно представить времена, когда их не было и в помине.
Существуют клавиатуры с подставками под кисти, встроенными шаровыми манипуляторами и сенсорными панелями, и запрограммированными клавишами. Для нас же главное - усвоить себе, что если родная клавиатура нас почему-либо не устраивает, всегда можно найти для себя что-то получше. Поэтому будьте готовы немножко походить по магазинам и малость попрактиковаться, прежде чем сделать окончательный выбор.
Для построения систем человеко-машинного интерфейса, решения задач оперативного управления и отображения информации, поступающей от контроллера или персонального компьютера, фирмами разработаны программируемые терминалы или сенсорные панели.
Сенсорная панель - это одно из тех новомодных указательных устройств, позволяющих непосредственно указывать на объекты, изображенные на экране, и выбирать их одним касанием пальца. Сенсорные панели оснащены специальной чувствительной к нажатию сеткой, которая отсылает электронный импульс по кабелю в порт компьютера. Обычно сенсорные панели бывают размером с визитную карточку.
Сенсорные клавиши, тачпады, тачскрины и прочие сенсорные устройства прочно и необратимо входят в нашу жизнь. От них никуда не деться, вот и мы пробуем соорудить что то из этой области.
Но, перед тем как мы начнем сооружать наш сенсорный девайс, хотелось бы узнать как Вы относитесь к сенсорным устройствам вообще? Честно говоря, у меня отношение к сенсорным клавишам довольно неоднозначное. Давайте вместе оценим, сильные и слабые стороны.
Плохое:
Итак, первым из плохого сразу стоит отметить отсутствие факта «проседания» при нажатии на кнопку. Долгими годами, общаясь с электронными устройствами, мы привыкли тактильно ощущать факт нажатия кнопки и чем более отчетлив факт нажатия (плоть до слышимого щелчка), тем боле приятно нам работать с клавишами. В сенсорной кнопке нужно себя приучить, что факт нажатия мы осознаем для себя косвенно, через реакцию устройства (озвучивание нажатия сенсора или по эффекту, оказанному нажатием сенсора). Это непривычно и поначалу довольно неудобно – приходится себя приучать.
Второй недостаток, вытекает из первого. Так как для «нажатия» сенсора нет необходимости прикладывать физическое усилие, то случайные прикосновения к сенсорным клавишам будут вызывать ненужные срабатывания. Есть способы борьбы с этим, но по факту это необходимо учитывать при разработке устройств – продумывать блокировку или ограничение контакта с сенсорами.
Большим недостатком является необходимость применения электронного устройства (драйвера) без которого сенсорные клавиши будут просто куском печатной платы. Это, конечно, усложняет и делает дороже устройство.
Хорошее:
О плохом поговорили, давайте теперь хвалить сенсорные устройства.
Самое главное, что сенсорные устройства – это вечные устройства (если не принимать во внимание электронику). Что может статься с куском фольгированного текстолита? Нет механических движений — нет износа!
Простота и дешевизна конструкции позволяет такие устройства широко использовать в «домашних» условиях.
Так как сенсоры, по сути, являются всего лишь вытравленными площадками на фольгированном текстолите, они могут быть любой конфигурации (на сколько позволит фантазия и конструкция устройства). Устройство сенсоров позволяет придать им любой внешний вид, что может подчеркнуть/выделить функциональность устройства.
Если учесть все отрицательные стороны, то сенсоры могут стать очень полезным устройством для Ваших электронных проектов. Значит, решено – будем их использовать!
Начнем, пожалуй, с классики — стандартного кейпада на 12 клавиш (как на телефоне). Раньше я уже делал драйвер для механического кейпада – будет с чем сравнить. Сенсорный кейпад (как, впрочем, и остальные сенсорные устройства) состоит из двух частей: драйвера и сенсорной панели.
Теперь прошиваем его прошивкой для управления сенсорным кейпадом.
В процессе обкатки устройства появились новые идеи (и баги). Вышла вторая версия прошивки — добавлено несколько новых плюшек (смотрим ниже). Первую версию все еще можно скачать в конце статьи.
Прошивка "Touch Me driver" для сенсорной панели (Keypad)
Микроконтроллер работает от внутреннего задающего генератора 8МГц.
- Фьюз-биты для прошивки "Touch Me" драйвера Keypad-панели
Фьюз байты:
Lock Bits = 0x 3F
; High Fuse = 0x DF
; Low Fuse = 0x E4
; Ext. Fuse = 0x FF
1.1 Работа драйвера.
В работе программы реализовано:
— общение с «внешним миром» по интерфейсу UART (возможно будут версии и с другими интерфейсами – позже решим);
— автоповтор нажатой клавиши;
— Shift-режим (при удержании нажатой клавиши «*» включается Shift-режим. В Shift-режиме при нажатии на клавиши выдаются по UART не цифры (0, 1, 2,…9), а буквы (A, B, C, …J);
— озвучивание нажатой клавиши;
— индикация нажатой клавиши и включения Shift-режима;
— подсветка клавиатуры;
— возможность управления драйвером по UART;
— возможность сохранения и восстановления настроек сенсорных каналов в EEPROM.
1.2 Возможные варианты работы драйвера и управления им:
— При нормальном старте устройства по UART пройдет строка:
_NNNNNNNNNNNN_
и последует два коротких звуковых сигнала.
— При старте с ошибками в строке сообщения выдадутся ошибки в сенсорных каналах и будут непрерывно следовать звуковые сигналы.
— При восстановлении значений чувствительности сенсорных каналов из EEPROM, по UART передается строка:_EE_
и нет никаких сигналов.
Прием по UART:
0
— отключение подсветки;
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
— регулировка яркости подсветки;
Н
— включение Shift-режима;
L
— выключение Shift-режима;
S
— сохранение настроек чувствительности каналов в EEPROM (при старте устройства не будет производится автоматическая настройка — значения восстановятся из EEPROM) (v2.0.);
R
— возврат автоматической настройки каналов при старте (отмена S-команды) (v2.0).
Драйвер, в данной реализации, общается с внешним миром по UART, но в последующем я планирую сделать вариант, где нажатиями кнопок можно будет «дрыгать» различными ножками микроконтроллера (подключив реле или симистор можно будет управлять мощной нагрузкой – освещение, моторы и т.д.)
1.3 Настройка работы, защита от ошибок и помех
(переступаем через грабли).
В программе реализовано сразу несколько защитных алгоритмов препятствующих ложному или ошибочному срабатыванию сенсоров.
—
Так как порта «сенсорных» каналов находятся в высокоимпедансном состоянии, и фактически являются антеннами, на которые «ловится» весь окружающих электрический шум, то замеры емкости, в некоторой степени, «плавают». Для получения достоверных значений емкости программа делает усреднение 32 замеров.
—
«Сенсорные» контактные площадки срабатывают без «нажатия» — достаточно прикосновения. Возможна ситуация когда к панели клавиш случайно прикоснулись ладонью или при нажатии коснулись сразу двух клавиш. Программа «видит» сразу все «нажатия» сенсоров и в случае, когда нажато более одной кнопки, не выполняет ни каких действий.
—
В программе реализовано устранение «дребезга контактов». Странно звучит для бесконтактных клавиш, но у «сенсоров» есть определенный порог (расстояние от пальца до контактной площадки) нестабильности при котором «клавиша» может неустойчиво определятся как «нажатая». Хотя у порта микроконтроллера входные буферы всех выводов построены по схеме триггера Шмита, что, в некоторой степени, является защитой от дребезга, дополнительная программная защита не помешает.
—
Драйвер будет корректно работать с различными вариантами разводки контактных (сенсорных) площадок, шлейфов, внешних условий и условий эксплуатации. Это возможно благодаря тому, что при запуске драйвер автоматически настраивает чувствительность каждого сенсорного канала индивидуально.
—
Благодаря автоподстройке драйвера к условиям работы, схема не нуждается в какой либо настройке после сборки и не критична к применяемым в схеме радиоэлементам.
2 СЕНСОРНАЯ ПАНЕЛЬ КЕЙПАДА
— очень проста конструктивно. Это всего лишь печатная плата.
- Рисунок печатной платы сенсорной панели
Для платы можно использовать любой текстолит, материал не имеет значения.
2.1 После того, как вытравили плату припаиваем к ней шлейф для связи с драйвером. В данном случае я поставил разъем, но если драйвер не планируется использовать для других устройств – можно паять напрямую, без разъема.
2.2
Сенсорная плата готова, нужно нанести на нее диэлектрическое покрытие
.
Вот тут начинается самое интересное и креативное. Для покрытия можно применить различные способы и материалы: лаки, пленки, скотч, … — ваша фантазия поможет.
Я предлагаю следующий вариант «облицовки» сенсорной панели.
Для начала рисуем наши клавиши. Это можно сделать в любой программе в которой вы умеете рисовать, одно условие – размеры рисунка должны совпадать с сенсорной панелью. Далее рисунок распечатываем. Печатать можно как на струйных, так и на лазерных принтерах – разницы нет. Распечатанный рисунок нужно приклеить к сенсорной панели. Тут соображайте сами как это сделать – вариантов множество.
Я, для упрощения процесса, печатаю клавиатуру на специальной самоклеющейся бумаге, на лазерном принтере. Делаю я это в копировальном центре, так как ни такой бумаги, ни цветного лазерного принтера у меня нет. Далее я просто снимаю защитную пленку и приклеиваю «клавиши» к сенсорной панели.
Если у кого нет возможности распечатать клавиатуру, не отчаивайтесь – ее можно просто нарисовать на листке бумаги маркером или ручкой. Это, конечно, будет не так гламурно, но на функциональности, никак не скажется.
Рисунок на плату наклеен, нужно его защитить от загрязнений. Если этого не сделать, то обычная бумага от прикосновений пальцами быстро затирается и загрязняется, превращаясь в непрезентабельное серое пятно. Тут все просто – сверху бумаги клеем прозрачную пленку. В самом простом случае это может быть широкий скотч, или прозрачная самоклеющаяся пленка. Я использую прозрачную самоклеющуюся пленку с матовой поверхностью – это дает наилучшие результаты, так как матовая поверхность более приятна.
Если использовать тонкий фольгированный текстолит и есть возможность заламинировать плату в пластик (как это предложил elektromonstr ) получиться вообще не убиваемая клавиатура!
Если кому лениво рисовать самому клавиши – я тут набросал несколько вариантов рисунков кейпадов — просто выберите более подходящий.
Рисунки сделаны в Ворде, поэтому никому не составит труда их подкорректировать под свои нужды.
- Несколько картинок сенсорных кейпадов в Word
3. СОВМЕСТНАЯ РАБОТА
Устройство в сборе выглядит следующим образом:
Готовую сенсорную панель можно клеить к любой поверхности, будь то пластик, дерево или металл. Самое простое — это приклеить ее на двусторонний скотч, но и другие способы возможны.
3.1 Особенности конструкции сенсорной панели.
Правильным решением будет изготовить всю лицевую панель Вашего устройства из цельного куска текстолита вытравив в нужных местах сенсорные площадки. Устройство будет выглядеть просто отлично!
Замечательным свойством сенсорной панели является то, что дизайн кнопок ни чем не ограничен и зависит только от Вашей фантазии. Посмотрите, как преобразится наш прибор если немного пофантазировать:
А если пофантазировать еще чуть-чуть – получим оригинальный, не на что не похожий прибор:
