Наверняка все из вас пользуются компьютерами и мобильными устройствами, и лишь единицы в общем способны рассказать, как работают их процессоры, операционные системы и прочие компоненты.
В эру мобильных гаджетов у всех есть с сенсорным (ещё его называют интеллектуальным) экраном, и почти никто не знает, что такое этот сенсорный дисплей, как он работает и какие его виды существуют.
Сенсорный дисплей (экран) – это устройство для визуализации цифровой информации с возможностью оказывать управленческое воздействие посредством прикосновений к поверхности дисплея.
Основываясь на различных технологиях, разные дисплеи реагируют только на определенные факторы.
Одни считывают изменение ёмкости или сопротивления в области соприкосновения, другие на перепады температуры , некоторые сенсоры реагируют только на специальное перо , чтобы избежать случайных нажатий.
Мы рассмотрим принцип действия всех распространённых видов дисплеев, области их применения, сильные и слабые стороны.
Среди всех существующих принципов управления устройством посредством чувствительной к каким-либо факторам матрицы, обратим внимание на следующие технологии:
В общем схема работы следующая: пользователь прикасается к области экрана, датчики передают контроллеру данные об изменении какой-либо переменной (сопротивления, ёмкости), тот рассчитывает точные координаты места соприкосновения и отправляет их .
Последний, основываясь на программе, соответствующим образом реагирует на нажатие.
Самый простой сенсорный экран – резистивный. Он реагирует на изменение сопротивления в области касания постороннего предмета и экрана.
Это самая примитивная и распространённая технология. Устройство состоит из двух основных элементов:
На оба слоя напылен резистивный материал. Между ними расположены микроизоляторы в виде шариков.
Во время этапа эластичная мембрана деформируется (прогибается), соприкасается со слоем подложки и замыкает её.
Контроллер посредством аналого-цифрового преобразователя реагирует на замыкание. Он высчитывает разницу между исходным и текущим сопротивлением (или проводимостью) и координаты точки или области, где это осуществляется.
Практика быстро выявила недостатки таких устройств, и инженеры приступили к поиску решений, которые вскоре были найдены путём добавления 5-го провода.
Верхний электрод находится под напряжением 5В, а нижний заземлён.
Левый с правым соединены напрямую, они и являются индикатором изменения напряжения по оси Y.
Затем верхний с нижним закорачиваются, а на левый с правым подается 5В, чтобы считать X-координату.
Надёжность обусловлена заменой резистивного покрытия мембраны на токопроводящее.
Панель же изготавливается из стекла и остается покрытой резистивным материалом , а на её углах размещаются электроды.
Сначала все электроды заземляются, а мембрана находится под напряжением, которое постоянно мониторится тем же аналого-цифровым преобразователем.
Во время прикосновения контроллер (микропроцессор) улавливает изменение параметра и проводит расчёты точки/области, где напряжение изменилось по схеме с четырьмя проводами.
Важное преимущество – возможность наносить на выпуклые и вогнутые поверхности.
На рынке встречаются и 8-ми проводные экраны. Их точность выше, чем рассмотренные, но на надёжность это ни коим образом не влияет, а цена заметно отличается.
Рассмотренные сенсоры используются повсеместно ввиду низкой себестоимости и стойкости к влиянию факторов внешней среды, таких как загрязнение и пониженные температуры (но не ниже нуля).
Они отлично откликаются на прикосновение практически любым предметом, но не острым.
Площади карандаша или спички, как правило, недостаточно для вызова реакции контроллера.
Ставятся такие дисплеи на , используются в сфере обслуживания (офисы, банки, магазины), медицине и образовании.
Везде, где устройства изолированы от внешней среды, а вероятность быть повреждённым минимальна.
Невысокая надёжность (экран легко повредить) частично компенсируется защитной плёнкой.
Плохое функционирование на морозе, низкое светопропускание (0,75 и 0,85 соответственно), ресурс (не более 35 миллионов нажатий для терминала, которым постоянно пользуются, совсем немного) – слабые стороны технологии.
Более упрощенная резистивная технология, возникшая ещё до неё.
Мембрана покрыта рядами вертикальных проводников , а подложка – горизонтальными.
При нажатии происходит вычисление области, где сомкнулись проводники и полученные данные передаются в процессор.
Он уже вырабатывает управляющий сигнал и устройство определённым образом реагирует, например, выполняет закреплённое за кнопкой действие).
Особенности:
Используются только в устаревшей электронике и почти вышли из обихода ввиду наличия прогрессивных решений.
Принцип основан на способности объектов большой ёмкости становиться проводниками переменного электрического тока.
Экран изготовлен в виде стеклянной панели с тонким слоем напыленного резистивного вещества.
Электроды по углам дисплея подают небольшое напряжение переменного тока на проводящий слой.
В момент соприкосновения осуществляется утечка тока , если предмет имеет большую электрическую ёмкость, чем экран.
По углам экрана регистрируется ток, а сведения с датчиков отправляются контроллеру на обработку. На их основании происходит вычисление области контакта.
В первых прототипах использовалось напряжение постоянного тока. Решение делало конструкцию проще, но часто возникали сбои, когда пользователь не соприкасался с землёй.
Данные девайсы очень надёжны, их ресурс превышает резистивные ~ в 60 раз (порядка 200 млн. нажатий), влагостойкие и отлично терпят загрязнения, не проводящие электрический ток.
Прозрачность находится на уровне 0,9, что немного выше, резистивных, и работают при температуре до - 15 0 С.
Недостатки:
Используются в тех же банкоматах и терминалах под закрытым небом.
На внутреннюю поверхность наносится электродная сетка, образующая с телом человека ёмкость (конденсатор). Электроника (микроконтроллер и датчики) работают над расчётом координат при и отправляет расчёты центральному процессору.
Обладают всеми особенностями ёмкостных.
Вдобавок могут оснащаться толстой пленкой до 1,8 см, что повышает защиту от механических воздействий.
Токопроводящие загрязнения, где их тяжело или невозможно устранить, без проблем убираются программным методом.
Чаще всех иных устанавливаются в персональные электронные устройства, банкоматы и различную технику, установленную фактически под открытым небом (под накрытием). Apple также отдают предпочтение проекционно-ёмкостным дисплеям.
Изготавливается в виде стеклянной панели, оснащённой пьезоэлектрическими преобразователями ПЭП, расположенными на противоположных углах, и приёмниками.
Их тоже пара и находятся на противоположных углах.
Генератор отправляет электрический сигнал ВЧ на ПЭП, тот превращает череду импульсов в ПАВ, а отражатели распространяют её.
Отраженные волны улавливаются датчиками и поступают на ПЭП, который преобразовывает их обратно в электричество.
Сигнал отправляется на контроллер, который анализирует его.
При касании параметры волны изменяются, в частности поглощается часть её энергии в определённом месте. На основании этой информации производится расчёт области касания и его силы.
Весьма высокая прозрачность (выше 95%) обусловлена отсутствием проводящих/резистивных поверхностей.
Порой для устранения бликов отражатели света вместе с приёмниками монтируются непосредственно на экран.
Сложность конструкции никоим образом не отражается на эксплуатации девайса с таким экраном, а число прикосновений в одной точке равняется 50 млн раз, что немного превышает ресурс резистивной технологии (65 млн. раз в общем).
Выпускаются с тонкой плёнкой порядка 3 мм и утолщенной – 6 мм. Благодаря такой защите дисплей выдерживает несильный удар кулаком.
Слабые стороны:
Оборудование ванной комнаты или кухни последними новинками из мира сантехники – не столько дань моде, сколько разумный подход к потреблению природных ресурсов. Поэтому для экономии можно использовать в доме сенсорный кран для воды, который не только поможет сберечь финансы, но и станет удобным помощником в ежедневных делах.
Внешний вид сенсорного крана вызывает навязчивый вопрос – а как же регулировать поток воды, включать и выключать устройство? Столкнувшись с этим, будущие владельцы этого чуда техники должны знать хотя бы минимум информации о принципе действия сенсорного крана для воды.
Устройство представляет собой монолитный кран без каких-либо вентилей и других способов регуляции струи воды. Действие осуществляется благодаря фотоэлементам и датчикам ультразвуковых и инфракрасных сигналов. Именно они улавливают присутствие возле крана посторонних предметов. Все принимающие сигналы компонента установлены в самом кране. Прием сигнала осуществляется в так называемой зоне чувствительности, которая у каждого устройства различна. Средняя чувствительность – приблизительно 25 см. Это означает, что датчик сработает при приближении к нему предмета на расстояние 25 см и ближе. Чтобы отрегулировать температуру воды, сенсорный кран имеет специальные вентили.
Питание устройства осуществляется от съемных элементов питания, которых хватает приблизительно на 2 года. После этого можно сделать несложную замену батарейки и кран будет работать снова. Одной батарейки хватает приблизительно на четыре тысячи включений.
Сенсорный кран – хороший водоэконом, который не даст забыть про включенную воду. Он сам выключит ее, когда хозяин отдаляется от умывальника.
Сенсорный кран приводится в работу индукционным датчиком и блоком управления . Датчиком создается магнитное поле , которое улавливает попадание в свои границы любого предмета . При движении предмета в зоне чувствительности блок управления получает сигнал о необходимости подачи воды . Когда магнитное поле перестает улавливать движение , блок питания прекращает водяной ток .
Подача воды осуществляется соленоидным клапаном . При обнаружении движения магнитное поле подает электрическое напряжение , влияющее на сердечник соленоидного клапана . В ходе поднятия сердечника клапана и его мембраны и происходит подача воды . Если элементы питания разряжаются и сигналы ослабевают , то подача воды прекратится .
Выпускается два вида в зависимости от типа питания. Одни можно подключать прямо в розетку, а вторые требуют установки батареек. С целью безопасности лучше пользоваться кранами с батарейками, чем напрямую подключенными в электросеть.
Принцип работы
Этапы установки
Как и любая вещь, сенсорные конструкции имеют преимущества, но и не лишены недостатков. Для лучшей визуализации характеристику можно представить в виде таблицы.
| Преимущества | Недостатки |
| Комфорт и удобство – неоспоримые положительные качества устройств. Нет необходимости прикасаться грязными руками к поверхности гусака и пачкать его. | Определённые неудобства при смене температуры воды, поскольку это требует либо перепрограммирования, либо поворота вентиля. |
| Сенсорные источники воды – самые гигиенические, поскольку нет необходимости прикасаться к ручкам, за которые брались много людей. Именно из этих соображений такие элементы ставятся в лечебных учреждениях, косметологических кабинетах, массажных салонах. | Неудобство при наполнении емкостей – от крана нельзя отойти, иначе подача воды прекратится. Неудобно будет пользоваться таким смесителем и в ванной, если необходимо наполнить раковину водой. В этом случае комфортнее пользоваться сенсорными насадками для экономии воды, которые имеют функцию отключения сенсора. |
| Оправдывает себя как водоэконом, поскольку уже за первый месяц пользования счет за воду будет существенно меньше прежних цифр в платежке. | Существенным недостатком для некоторых семей может быть высокая стоимость такого устройства. В таком случае спасти ситуацию поможет сенсорная насадка на кран для экономии воды. Ее стоимость на порядок дешевле сенсорного крана. |
| Нет необходимости постоянно думать о том, выключена ли вода. | Зависимость от элементов питания или электрической сети. |
| Сенсорный кран, правильно вписавшись в интерьер, создает изюминку любой ванной комнате или кухне. | Устройства для автоматизированной подачи воды с наличием фотоэлементов могут срабатывать при попадании света. |
| Воспользовавшись программными настройками температуры воды, можно не переживать о том, что кто-то из членов семьи обожжет руки – это позволяет доверить пользование краном даже детям. | — |
Как видим, преимуществ у сенсорных насадок для экономии воды значительно больше, чем недостатков. Если же говорить о частоте поломок, что не было внесено в таблицу, стоит отметить, что сенсорные краны ломаются ничуть не чаще обычных смесителей и при поломке крана понадобится его ремонт.
По своему типу водоэконом выпускается в массе вариантов. По назначению конструкции бывают:
С изливом поворотный
Для писуаров
По внешнему виду различают следующие виды кранов:
Также смесители разделяются в зависимости от длины гусака, с учетом типа датчика и так далее.
С датчиком
Выбирая устройство подачи воды, стоит обратить внимание на следующие особенности понравившейся модели:
После приобретения смесителя его установка не вызывает проблем. Большинство узлов крепятся в водопроводный разъем стандартным способом, поэтому трудностей не возникает. Настройка смесителя и правила пользования подробно описываются в руководстве к конкретной модели.
Недостатки сенсорных кранов, описанные выше, вполне терпимы, но нежелательны. Чтобы хозяйке не приходилось испытывать неудобства с набором воды и ее температурой, американские мастера предлагают альтернативы сенсорным кранам – сенсорные насадки. Эти насадки действуют по аналогии с кранами, но крепятся они на сам гусак, вкручиваясь в резьбу. Преимущества такой насадки очевидны:
Сенсорная насадка
Единственное, что может остановить при приобретении насадки – внешний вид крана после ее установки. Зачастую насадки смотрятся несколько грубо, так как не вписываются в общую стилистику помещения. Однако, при большинстве положительных характеристик этого устройства многие хозяйки пренебрегают эстетикою, выбирая, прежде всего, экономию семейного бюджета. А это немаловажное преимущество устройств для подачи воды – реальная выгода и экономия.
Каждый год современная сантехника становится все более функциональной. На прилавках уже запросто можно найти сенсорный смеситель для раковины. Подобные устройства сами определяют момент подачи и отключения воды. Такое улучшение существенно увеличивает комфортность использования смесителей этого типа, а также дает возможность существенно сэкономить воду. Далее речь пойдет о том, какими особенностями обладает сенсорный кран для воды, и о разумности его использования.
Бесконтактный смеситель для раковины можно устанавливать в любом помещении, в которое подведена вода. Как правило, такими помещениями являются кухня и ванная комната. Принцип работы крана с инфракрасным датчиком достаточно прост: вода открывается в тот самый момент, когда к нему поднесена рука. Как только вы уберете руку, то режим подачи воды прекратится.
ИК-датчик срабатывает на строго определенном расстоянии. Оно обычно составляет около 30 см. У некоторых устройств есть возможность корректировки расстояния чувствительности сенсора, поэтому инфракрасный датчик можно настроить, как будет наиболее удобно. Также есть возможность определять время задержки, через какой отрезок времени будет включаться и отключаться вода после того, как будет убрана рука из-под крана.
К сведению: функция точной настройки, как правило, присутствует в моделях дорогих смесителей для умывальника (например, Grohe Eurosmart Cosmopolitan E 36325000). Если ваш выбор остановился на каком-то бюджетном варианте, на подобные улучшения не стоит рассчитывать.
Сенсорный смеситель предназначен для автоматической подачи воды (при помощи работы электромагнитного клапана) при попадании в зону его действия рук и других предметов. С данным устройством уже можно перестать беспокоится по поводу отключенного крана во время вашего отсутствия дома. Кроме того, устройство перекрытия подачи воды отличается особой надежностью и предотвращает любые утечки.
Многие модели бесконтактных кранов Гроэ позволяют настраивать воду до оптимальной температуры. Один раз настроив смеситель для воды с датчиком движения, можно навсегда забыть об регулярных настройках.
Внешне сенсорный смеситель отличается от своих собратьев отсутствием лишних деталей. Вся конструкция представляет собой, только излив без всяких ручек, вентилей и рычагов для подачи и регулировки воды. Главным отличием этого устройства состоит в фотоэлементе, ИК-датчике, встроенном в корпус.
Бесконтактный смеситель бывает двух видов конструкции, в зависимости от типа датчика:
Водопроводные краны с ик датчиком для открывания воды, состоят из следующих элементов конструкции:
Вода открывается в момент поднятия сердечника мембраной. Электрическое напряжения подается в зону электромагнитного поля, которое влияет на сердечник. Обратный клапан служит для предотвращения обратного перетока.
Преимущества, имеющиеся у смесителя с ИК-датчиком:
Несмотря на огромное количество преимуществ, сенсорные краны имеют и свои минусы:
Совет: Если все-таки вы решили смонтировать такой кран в ванной, пусть его местом установки будет только умывальник. Для ванны оптимальным вариантом будет использование обычного механического смесителя, который даст возможность нормально воспользоваться душем или наполнить ванну без лишних проблем.
При выборе крана с датчиком для рук нужно придерживаться следующих рекомендаций, которые проверены на практике:
Одна из последних разработок производителей сантехники – сенсорные смесители для моек и раковин. Они оснащены инфракрасным датчиком и подают воду только тогда, когда в зоне его чувствительности находятся руки человека. Для работы оборудования требуются батарейки или доступ к электросети.
Бесконтактные сенсорные смесители удобны при использовании в домашних условиях и общественных уборных. Приборы не только автоматически подают, но и отключают воду. Это позволяет сократить расходы на оплату коммунальных услуг. Кроме того, смеситель с датчиком движения отличается высокой износостойкостью. Его монолитный металлический корпус не содержит вращающихся деталей и механизмов, способных выйти из строя из-за интенсивной эксплуатации. Дополнительную надежность обеспечивает качественный монтаж. Так, модель HANSGROHE Focus 31174000 устанавливается с помощью шлангов SoftPEX (особо прочная подводка).
При каждом использовании сенсорный смеситель для раковины подает воду комфортной температуры и напора. Эти параметры настраиваются пользователем индивидуально. Модель ORAS ELECTRA 6150F оборудована для этого отдельным рычагом.
Бесконтактные сенсорные смесители так же удобно использовать на кухне. Они обеспечивают хороший напор воды и позволяют освободить руки хозяйки. Пример такого оборудования - смеситель KLUDI E-GO 422150575.
Купить сенсорный смеситель можно прямо сейчас в интернет-магазине «220 Вольт».
В наше время ни у кого не возникает сомнений в том, что сенсорный экран на вашем телефоне - штука удобная. Такие дисплеи используются для создания множества устройств - планшетов, мобильных телефонов, ридеров, справочных устройств и кучи другой периферии. Сенсорный экран позволяет заменить многочисленные механические кнопки, и это очень удобно, поскольку в этом случае они объединяют и дисплей, и высококачественное устройство ввода. Уровень надежности устройств значительно повышается, ведь механические части отсутствуют. В настоящее время сенсорные экраны принято подразделять на несколько видов: резистивные (бывают четырех-, пяти-, восьмипроводными), проекционно-емкостные, матрично-емкостные, оптические и тензометрические. Кроме того, дисплеи могут создаваться на основе поверхностно-акустических волн либо инфракрасных лучей. Насчитывается уже несколько десятков запатентованных технологий. В наше время чаще всего используются емкостные и резистивные экраны. Их и рассмотрим подробнее.Самый простой вид – это четырехпроводной, который состоит из специальной стеклянной панели, а также пластиковой мембраны. Пространство между стеклом и пластиковой мембраной обязательно должно заполняться микроизоляторами, которые могут надежно изолировать токопроводящие поверхности друг от друга. По всей поверхности слоев установлены электроды, являющиеся тонкими пластинками, сделанными из металла. В заднем слое электроды находятся в вертикальном положении, а в переднем слое – в горизонтальном для того, чтобы могло производиться вычисление координат. Если на дисплей нажать, то панель и мембрана автоматически замкнутся, а специальный датчик будет воспринимать нажатие, преобразовывая его в сигнал. Наиболее усовершенствованным видом считаются восьмипроводные дисплеи, которые отличаются высоким уровнем точности. Однако данные экраны отличаются низким уровнем надежности и недолговечностью. Если же важно, чтобы дисплей был надежным, необходимо остановить выбор на пятипроводном его виде.
1 - стеклянная панель, 2 - резистивное покрытие, 3 - микроизоляторы, 4 - пленка с проводящим покрытием
Конструкция похожа на резистивный дисплей, хотя она и была упрощена. На мембрану специально нанесли вертикальные проводники, а на стекло – горизонтальные. Если нажать на дисплей, то проводники обязательно соприкоснутся, замкнутся крест-накрест. Процессор может отследить, какие проводники замкнулись, и это помогает обнаружить координаты нажатия. Матричные экраны нельзя назвать высокоточными, поэтому их уже продолжительное время не используют.
Конструкция емкостных экранов является достаточно сложной, и основана она на том, что тело человека и дисплей вместе образуют конденсатор, проводящий переменный ток. Подобные экраны выполняются в виде стеклянной панели, которую покрывают резистивным материалом для того, чтобы электрический контакт не затруднялся. Электроды располагаются по четырем углам дисплея, и на них подано переменное напряжение. Если же коснуться поверхности дисплея, то будет происходить утечка переменного тока через вышеупомянутый \"конденсатор\". Это регистрируется датчиками, после чего информацию обрабатывает микропроцессор устройства. Емкостные дисплеи могут выдержать до 200 миллионов нажатий, они отличаются средним уровнем точности, но, увы, они боятся любого влияния жидкостей.
Проекционно-емкостные экраны могут, в отличие от предыдущих рассмотренных типов, способны определить сразу несколько нажатий. На внутренней стороне всегда есть специальная сетка элетродов, и во время соприкосновения с ними обязательно будет образован конденсатор. В данном месте будет изменена электрическая емкость. Контроллер сможет определить точку, в которой пересеклись электроды. Затем происходят вычисления. Если сразу нажать экран в нескольких местах, то будет образован не один конденсатор, а несколько.
Принцип работы подобных дисплеев является простым, и он в какой-то степени похож на матричный. В этом случае проводники заменяют специальными инфракрасными лучами. Вокруг данного экрана проходит рамка, в которой есть встроенные излучатели, а также приемники. Если нажать на экран, то некоторые лучи будут перекрываться, и они не могут достигнуть собственного пункта назначения, а именно приемника. В итоге контроллер вычисляет место контакта. Подобные экраны могут пропускать свет, они долговечны, поскольку чувствительного покрытия нет и механического касания не происходит вообще. Однако такие дисплеи в настоящий момент не отвечают высокой точности и боятся любых загрязнения. Зато время диагональ рамки такого дисплея может достигать 150 дюймов.
Данный дисплей всегда выполняется в виде стеклянной панели, в которую встроены пьезоэлектрические преобразователи, расположенные по разным углам. По периметру также находятся отражающие, приемные датчики. Контроллер отвечает за формирование сигналов, частота которых является высокой. После этого сигналы всегда посылаются на пьезоэлектрические преобразователя, которые могут преобразовывать поступившие сигналы в акустические колебания, отражающиеся впоследствии от отражающих датчиков. Затем волны могут улавливаться приемниками, повторно посылаться на пьезоэлектрические преобразователи, после чего превращаются в электрический сигнал. Если нажать на дисплей, то энергия акустических волн будет частично поглощена. Приемники отличаются восприимчивостью к подобным изменениям, а процессор может вычислить точки касания. Основным преимуществом является то, что сенсорные экраны на поверхностно-акустических волнах отслеживают координаты точки нажатия, силу нажатия. Дисплеи данного вида отличаются долговечностью, ведь они могут выдержать 50 миллионов касаний. Чаще всего их используют для игровых автоматов, справочных системах. Следует учитывать то, что работа такого дисплея может быть неточной в условии окружающих шумов, вибрации, акустического загрязнения.
