Новые типы сенсорных панелей. Другие, редкие типы сенсорных экранов

Сегмент мобильных устройств с сенсорными экранами сейчас на подъеме. Следуя этой моде, производители периферийных устройств предлагают решения, позволяющие реализовать функции сенсорного ввода при работе с настольными ПК. Чтобы на собственном опыте оценить достоинства и недостатки подобных решений, мы опробовали в деле сенсорную панель Wireless Rechargeable Touchpad T650 компании Logitech.

Часть первая, теоретическая

В последнее время в продаже появляется всё больше устройств ввода, оснащенных сенсорными панелями. Это графические планшеты с функцией управления пальцами, мыши и клавиатуры с сенсорными органами управления и, наконец, собственно сенсорные панели для портативных и настольных ПК.

Учитывая нынешнюю популярность смартфонов и планшетов, интерес производителей периферийного оборудования к этой теме вполне понятен. Сфера применения сенсорных устройств ввода расширяется буквально на глазах: достаточно вспомнить многочисленные вариации на тему ноутбуков­трансформеров, а также настольные компьютеры-моноблоки, оснащенные сенсорными экранами. Кроме того, все ультрабуки нового поколения в обязательном порядке будут оборудованы сенсорными экранами.

Нельзя сказать, что устройства ввода на базе сенсорных панелей являются для пользователей ПК некой экзотической новинкой, заимствованной у смартфонов. Ведь практически каждый владелец ноутбука или нетбука хотя бы изредка пользуется сенсорной панелью на базе емкостной технологии, которая наряду с клавиатурой на протяжении уже многих лет является штатным устройством ввода подавляющего большинства портативных компьютеров. И не секрет, что большинство пользователей считают встроенную сенсорную панель ноутбука, мягко говоря, не самым удобным инструментом, предпочитая при первой же возможности подключить к своему мобильному ПК привычную мышь. Даже несмотря на то, что в последние годы функциональные возможности встроенных сенсорных панелей портативных ПК были расширены: в частности, во многих современных моделях реализованы возможности прокрутки и мультисенсорного ввода с распознаванием жестов.

На первый взгляд имеет место явное противоречие: с одной стороны, мода на гаджеты с сенсорными экранами, с другой - весьма скептическое отношение к сенсорным устройствам ввода, предназначенным для настольных и портативных ПК. Однако, если разобраться, никакого противоречия тут нет.

Во­первых, очевидно, что по удобству использования сенсорная панель, встроенная непосредственно в экран, будет значительно отличаться от отдельной сенсорной поверхности. В случае сенсорного экрана управление графическим интерфейсом осуществляется максимально естественным способом: пользователь видит кнопку и нажимает на нее пальцем, таким же образом двигает виртуальные ползунки и т.д. Имея дело с сенсорной поверхностью, выполненной в виде отдельного устройства, действовать приходится по более сложной схеме: сначала необходимо подвести курсор (или иной указатель) к нужному элементу графического интерфейса и лишь затем выполнить желаемое действие.

Во­вторых, нельзя не обратить внимание на то, что графический интерфейс самых распространенных операционных систем для настольных и портативных ПК (до Windows 7 включительно) изначально разрабатывался с расчетом на управление посредством классического комплекта устройств ввода, включающего клавиатуру и мышь. Как следствие, доступ ко многим действиям реализован через комбинации клавиш, а управление элементами графического интерфейса осуществляется при помощи экранного указателя (курсора). И в этом заключается одно из принципиальных отличий от современных ОС для мобильных устройств с сенсорными экранами (в частности, Android или iOS).

Таким образом, мы подходим к следующему выводу: удобство того или иного устройства ввода определяется не только особенностями его конструкции, но и тем, насколько полно реализована поддержка его возможностей в той или иной ОС (или в отдельных приложениях). Например, руль с блоком педалей весьма удобен для управления автомобильными симуляторами, но оказывается совершенно бесполезным в играх вроде Counter Strike.

Разумеется, разработчики программного обеспечения для ПК не могли оставаться в стороне от происходящих изменений. В конце прошлого года корпорация Microsoft выпустила ОС Windows 8, одна из особенностей которой заключается в новой концепции пользовательского интерфейса, созданного с расчетом на устройства, оснащенные сенсорным дисплеем. К этому событию подготовились и производители устройств ввода, предложившие к официальной премьере Windows 8 ряд новых моделей с сенсорными панелями, которые были созданы с учетом особенностей графического интерфейса новой ОС от Microsoft.

Интерфейс стартового экрана ОС Windows 8 адаптирован
для устройств с сенсорными дисплеями

В прошлом году мы уже обращались к теме удобства сенсорных органов управления в устройствах ввода для настольных ПК (см. публикацию «Нужна ли мыши сенсорная панель?» в № 8’2012). И естественно, весьма интересно было выяснить, будет ли удобно работать с Windows 8, заменив привычную мышь на созданную специально для этой ОС сенсорную панель.

Часть вторая, практическая

Итак, на столе компактная (но при этом довольно увесистая) коробка с сенсорной панелью Logitech Wireless Rechargeable Touchpad T650. В комплект поставки, помимо самого устройства, входят ресивер Unifying, кабель для подзарядки от порта USB и краткое руководство по подключению.

Дизайн устройства чрезвычайно лаконичен, но при этом оно отлично выглядит и гармонично впишется в любой интерьер. Вся верхняя панель Wireless Rechargeable Touchpad T650 представляет собой сенсорную поверхность. На правой боковине корпуса установлен небольшой ползунковый выключатель питания. В верхнем правом углу под полупрозрачной поверхностью сенсорной панели установлен световой индикатор.

На нижней панели устройства имеются четыре небольшие резиновые ножки, обеспечивающие надежный контакт с опорной поверхностью. Две из них с секретом: они выполняют функции скрытых кнопок. Таким образом, помимо сенсорной поверхности в распоряжении пользователя имеются две кнопки, которые надежно скрыты от глаз, но вполне осязаемы при нажатии на каждый из пары ближайших к пользователю углов сенсорной панели. По умолчанию их функции аналогичны левой и правой клавишам мыши.

Внешний вид сенсорной панели Wireless Rechargeable Touchpad T650

Поскольку мы имеем дело с беспроводным устройством, для начала необходимо зарядить аккумулятор. Сделать это можно, подсоединив сенсорную панель к свободному порту USB. На корпусе Wireless Rechargeable Touchpad T650 установлен разъем microUSB, что позволяет использовать стандартный интерфейсный кабель. Определить время окончания подзарядки позволяет световой индикатор. В ходе испытаний полный цикл зарядки занял менее 3 ч. Кстати, устройством можно пользоваться и в процессе подзарядки - благо, разъем для подключения USB-кабеля расположен так, что провод работе не мешает.

В этом ракурсе хорошо видно,
что сенсорная поверхность имеет небольшой наклон

Следующий шаг - подключение к ПК. Связь сенсорной панели с компьютером осуществляется по радиоканалу на частоте 2,4 ГГц. Как и большинство ныне выпускаемых беспроводных устройств ввода Logitech, модель Wireless Rechargeable Touchpad T650 укомплектована миниатюрным ресивером Unifying, который устанавливается непосредственно в порт USB. Такой ресивер обеспечивает возможность подключения до шести беспроводных устройств Logitech одновременно.

Процедура установления соединения с ресивером выполняется автоматически и занимает совсем немного времени. Базовые функции панели (в частности, управление перемещением курсора и нажатие «правой» и «левой» кнопок) доступны даже со штатным драйвером ОС. Однако для того, чтобы получить в свое распоряжение все возможности этой сенсорной панели и доступ к ее настройкам, необходимо установить фирменное ПО SetPoint. Установочный файл для различных версий ОС нетрудно найти в соответствующем разделе веб­сайта Logitech.

После установки ПО SetPoint ознакомимся с набором дополнительных жестов, которые теперь умеет распознавать панель Wireless Rechargeable Touchpad T650. Параллельное движение двумя пальцами позволяет прокручивать содержимое активного окна по двум осям. Работает (но, увы, не во всех приложениях) и хорошо знакомый владельцам смартфонов жест управления масштабированием, выполняемый двумя пальцами.

Миниатюрный ресивер Unifying

Одновременное касание сенсорной поверхности тремя пальцами является аналогом нажатия средней кнопки мыши, позволяя оперативно включать и отключать режим mouse scroll. Применительно к данному устройству это означает возможность прокрутки содержимого активного окна по двум осям движением одного пальца.

Также предусмотрены навигационные жесты («вперед» и «назад»), весьма удобные при работе с веб­браузером. Выполняются они параллельным движением трех пальцев слева направо и в обратном направлении.

Параллельное движение тремя пальцами сверху вниз является аналогом клавиатурной комбинации Start+M, которая позволяет быстро свернуть все окна и затем восстановить их расположение. То же движение, выполненное снизу вверх, в Windows 7 обеспечивает быстрое переключение на нужное приложение, а в Windows 8 - переход на стартовый экран.

Набор жестов легко конфигурировать,
отключая ненужные

Жесты, выполняемые четырьмя пальцами, служат для управления отображением активного окна (то есть являются аналогами клавиатурных комбинаций кнопки Start в сочетании с клавишами управления курсором). Движение по вертикальной оси позволяет переключать режим отображения (полноэкранный, обычный и свернутый), а по горизонтальной - располагать окно в левой, правой и верхней части экрана.

В ОС Windows 8, наряду с уже перечисленными, поддерживаются еще три жеста. Так, скользящее движение одним пальцем от левого края панели к ее центру позволяет переключаться между приложениями. Аналогичный жест, выполненный от правого края, открывает панель Charms (то есть является аналогом клавиатурной комбинации Start+C). И наконец, движением от верхнего края к центру открывается меню приложений.

Весьма удобно, что при помощи ПО SetPoint можно сконфигурировать набор распознаваемых сенсорной панелью жестов, отключив ненужные, а также выбрать наиболее удобный способ выполнения некоторых действий.

Как и в настройках обычной мыши, предусмотрена возможность изменения соотношения скорости движения курсора на экране и пальца по сенсорной поверхности. Кроме того, функцию управления курсором при необходимости можно отключить.

При помощи ПО SetPoint
можно изменять скорость перемещения курсора
и выбирать различные способы выполнения основных действий

Наиболее удобный способ выполнения действий, эквивалентных нажатию правой или левой кнопки мыши, можно выбрать в ниспадающем списке.

Теперь немного о субъективных ощущениях. Материал для поверхности сенсорной панели подобран очень удачно. Он приятен на ощупь, не оказывает заметного сопротивления движению пальцев, но при этом (в отличие от абсолютно гладкого защитного стекла в гаджетах с сенсорными экранами) дает вполне четкое тактильное ощущение скорости перемещения. Благодаря малой толщине корпуса устройства и небольшому наклону сенсорной поверхности кисть руки находится в естественном положении, обеспечивая комфорт при продолжительной работе с компьютером.

Довольно большая площадь сенсорной поверхности Wireless Rechargeable Touchpad T650 (особенно в сравнении с аналогичными органами управления ноутбуков) обеспечивает более высокую точность управления перемещением курсора и прокруткой.

Симметричный корпус одинаково удобен как для правшей, так и для левшей. Единственное, что требуется сделать для адаптации под другую руку, - поменять функции скрытых кнопок.

В процессе эксплуатации выявились и определенные недостатки. В частности, чувствительность сенсорной поверхности напрямую зависит от влажности кожи. Зимой, когда относительная влажность в помещениях нередко снижается до нескольких процентов, это создает определенные неудобства: кожа становится сухой, поэтому иногда приходится прилагать определенное усилие, чтобы сенсорная панель должным образом реагировала на движения пальцев.

Освоение нажатия «правой кнопки» методом, выбранным разработчиками по умолчанию, оказалось нетривиальной задачей: несмотря на максимум приложенных усилий, никак не удавалось выполнить это действие с первого раза. В такой ситуации чрезвычайно полезной оказалась возможность выбрать альтернативный вариант выполнения данного действия.

Как показал опыт эксплуатации, при работе с некоторыми приложениями сенсорная панель способна полностью заменить мышь. К этой категории, в частности, относятся современные веб­браузеры. Возможность прокрутки, масштабирования и навигации посредством простых жестов обеспечивают весьма комфортный веб­серфинг - особенно для тех, кто привык пользоваться мобильными устройствами с сенсорными экранами.

Однако при выполнении некоторых операций, регулярно осуществляемых пользователем настольного ПК, сенсорная панель однозначно проигрывает мыши. Характерными примерами являются такие действия, как копирование файлов из одной папки в другую или же прочерчивание линии в графическом редакторе. В этих случаях необходимо перемещать курсор, держа нажатой левую (основную) кнопку. Выполнение такого действия, не вызывающего ни малейших затруднений при использовании мыши, для обладателя сенсорной панели превращается в некий акробатический трюк, выполнить который с первой попытки удается далеко не всегда. Обиднее всего, что это явная недоработка программистов, создававших ПО SetPoint. Ведь для решения описанной проблемы достаточно было предусмотреть жест или действие, позволяющее захватывать и отпускать объект.

Заключение

Подведем итоги. Сенсорная панель Wireless Rechargeable Touchpad T650 принадлежит к относительно новому подклассу устройств ввода, перспективы которых пока неочевидны. Дизайн и качество изготовления этой модели достойны восхищения (собственно говоря, от Logitech мы другого и не ожидали). Беспроводное соединение работает стабильно, продолжительность автономной работы измеряется неделями.

По сравнению с опробованной несколькими месяцами ранее мышью Touch Mouse M600 сенсорная панель Wireless Rechargeable Touchpad T650 стала значительным шагом вперед. Улучшена эргономика, заметно расширен набор поддерживаемых жестов, а фирменное ПО обеспечивает гораздо более широкие и разнообразные возможности по их настройке и конфигурированию.

Тем не менее, исходя из двухнедельного опыта эксплуатации, мы не рискнем рекомендовать сенсорную панель Wireless Rechargeable Touchpad T650 в качестве полноценной замены мыши для работы с настольным ПК. Основная проблема заключается в том, что эффективность сенсорной панели в значительной мере зависит от специфики используемых приложений: с одной стороны, это отличный вариант для управления веб­браузером, а с другой - при работе с текстовыми и графическими редакторами без мыши всё равно не обойтись. Переход с ОС Windows 7 на Windows 8 в этом смысле мало что меняет: существенным отличием является разве что адаптированный под сенсорные устройства стартовый экран. Возможно, определенные сдвиги будут происходить по мере увеличения количества приложений, разработанных специально для Windows 8.

Таким образом, на данном этапе развития ОС для настольных систем сенсорные панели имеет смысл рассматривать не как альтернативу мыши, а скорее как удобное дополнение к привычному набору устройств ввода.

Редакция выражает благодарность российскому представительству компании Logitech за предоставленное устройство Logitech Wireless Rechargeable Touchpad T650.

Некоторые ноутбуки HP оснащены сенсорным экраном для управления компьютером и ввода текста с помощью пальца или стилуса (светового пера). После адаптации компьютера к вашему почерку можно вводить информацию без помощи клавиатуры и мыши. Возможно, вам знакомо аналогичное устройство ввода, используемые в торговых точках для регистрации подписи покупателя при совершении покупок.

Функции распознавания рукописного текста и управления с сенсорного экрана доступны только в планшетных ноутбуках со специальной сенсорной жидкокристаллической панелью. Для удобства работы крышку планшетных ноутбуков HP можно открыть и повернуть, расположив над клавиатурой. Изображение экрана можно поворачивать под любым углом для удобного просмотра. С помощью стилуса (светового пера) можно открывать программы и вводить команды касанием до соответствующих элементов на сенсорном экране. Функция распознавания рукописного текста позволят "писать" на экране, а не набирать символы с помощью обычной клавиатуры.

Прежде чем использовать эти функции, необходимо настроить компьютер на распознавание действий пользователя. Все функции распознавания ассоциированы с определенным учетным именем и паролем для входа в систему. Если одним и тем же планшетным ноутбуком пользуются несколько человек, то каждый пользователь должен указывать свое учетное имя и пароль, а также выполнить следующие процедуры настройки компьютера.

Откалибровать экран

Адаптировать функцию распознавания рукописного текста к своему почерку

Выбор панели ввода

Для удобства работы следует запустить интерактивную программу адаптации системы к вашему почерку - Tablet PC Pen Training. Чтобы вызвать эту программу, последовательно нажмите или коснитесь следующих пунктов: Пуск > Все программы > Table PC > Tablet PC Pen Training .

Выбор требуемой ориентации экрана

Крышку ЖК-экрана можно поворачивать в нескольких направлениях. По умолчанию изображение экрана установлено в режим панорамного вида. Это та же ориентация относительно клавиатуры в настольных компьютерах. После разворота крышки относительно клавиатуры, если требуется работать с ПК как с планшетом, необходимо задать изображению экрана вертикальную ориентацию.

Чтобы повернуть изображение, нажмите кнопку поворота изображения экрана , расположенную у края экрана.

Калибровка сенсорного экрана

Кнопки и поля ввода команд располагаются в отдельных точках экрана. Чтобы интерфейс сенсорного экрана реагировал на действия пользователя, необходимо точно определить точки касания пальцем или световым пером в координатах изображения на экране. Координация глаз и руки у каждого человека имеет свои индивидуальные особенности. Калибровка сенсорного экрана позволяет компенсировать разницу между ожидаемым и фактическим касанием поверхности.

Чтобы выполнить калибровку сенсорного экрана, выберите требуемую ориентацию экрана планшетного ПК и выполните следующие действия.

Пуск > Панель управления > Настройка планшетного ПК

На вкладке "Общие" выберите способ отображения меню для "правшей" (Right-handed ) или для "левшей" (Left-handed ).

На вкладке "Общие" выберите требуемую ориентацию экрана из выпадающего меню, затем нажмите или коснитесь пункта Калибровка .

Следуйте инструкциям программы калибровки и коснитесь указанных точек сенсорного экрана.

Повторите процедуру калибровки для всех четырех ориентаций экрана, затем нажмите или коснитесь пункта Применить .

Позднее можно настроить сенсорный экран на управление программами, а также более удобный и точный ввод текста в разделах Перо и устройства ввода и Параметры панели ввода .

Активация функции распознавания персональных особенностей почерка

Функцию распознавания рукописного текста можно включить или выключить. При калибровке сенсорного экрана необходимо выполнить одно из следующих действий, чтобы активировать эту функцию.

Последовательно нажмите или коснитесь следующих пунктов - Пуск > Панель управления > Настройка планшетного ПК , чтобы открыть диалоговое окно "Настройка планшетного ПК".

На вкладке "Распознавание рукописного текста" установите флажок в поле Использовать персональные настройки распознавания рукописного текста .

Нажмите или коснитесь кнопки Ок , чтобы использовать персональные настройки распознавания рукописного текста.

Введите образцы почерка, чтобы выполнить адаптацию функции к вашему почерку

Чтобы адаптировать программу на распознавание вашего почерка, с помощью стилуса выполните следующие действия.

Используя стилус, коснитесь пунктов Пуск > Все программы .

Поместите стилус на вертикальную полосу прокрутки и переместите полоску вниз, чтобы просмотреть весь список.

Коснитесь элемента Планшетный ПК , затем Персональные особенности рукописного ввода , чтобы открыть окно "Персональные особенности рукописного ввода".

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.  

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

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: