شاشات تعمل باللمس بالسعة وسعة الإصبع

1. نظرة عامة

على سعة الإصبع

يشير مصطلح "سعة الإصبع" إلى الشحنة الكهربائية التي يتم تطبيقها على سطح شاشة تعمل باللمس بالسعة استجابة لأمر اللمس. عند لمس شاشة تعمل باللمس بالسعة ، فإنها تمتص بعض الشحنات الكهربائية من جسم المستخدم. بدلا من ذلك ، لا يوجد سوى كمية صغيرة من التفريغ الكهربائي التي يمكن لشاشة اللمس ذات السعة اكتشافها. ومع ذلك ، تعرف هذه الشحنة الكهربائية الإضافية باسم سعة الإصبع لأنها تنشأ من إصبع المستخدم.

مبدأ

تشغيل

سعة الإصبع

لفهم كيفية عمل سعة الإصبع ، يجب على المرء أولا أن يكون على دراية بالخصائص الأساسية لشاشات اللمس ذات السعة. أجهزة السعة هي شاشات تعمل باللمس تكتشف أوامر المستخدم عن طريق استشعار السعة. عند تنشيطها ، ستعرض مجالا إلكتروستاتيكي ثابتا عبر واجهة العرض. سيتم بعد ذلك قياس المجال الكهروستاتيكي بواسطة شاشات تعمل باللمس بالسعة.

نظرا لأن جسم الإنسان موصل للكهرباء، فإن المجال الكهروستاتيكي لشاشة اللمس ذات السعة سيتغير عند لمسه بإصبع عاري. نتيجة لذلك ، ستتلقى واجهة عرض الجهاز شحنة كهربائية صغيرة من إصبع المستخدم. نتيجة لذلك ، سيصبح المجال الكهروستاتيكي لشاشة اللمس ذات السعة أقوى بالقرب من أمر اللمس. ببساطة ، سعة الإصبع هي الشحنة الكهربائية الإضافية التي تتم إضافتها إلى واجهة العرض بإصبع.

سعة الإصبع

لا تقتصر هذه الظاهرة الكهربائية ، المعروفة باسم "سعة الإصبع" ، على إصبع واحد. يمكن تشغيل شاشة تعمل باللمس بالسعة مع أي جسم موصل. طالما أن الجسم يوصل الكهرباء ، تشويه المجال الكهروستاتيكي للجهاز.

القلم الموصل هو مثال شائع. الأقلام الموصلة لها مظهر ثابت. التمييز الوحيد هو أنها مصنوعة من مادة موصلة. عند لمس شاشة تعمل باللمس بالسعة بقلم موصل ، تتم إضافة سعة الإصبع إلى واجهة العرض. نتيجة لذلك ، سيتعرف الجهاز على الطلب ويسجله عند لمس هذا الموقع.

يتم إنشاء سعة الإصبع عندما يضيف إصبع أو جسم موصل آخر شحنة كهربائية إلى شاشة تعمل باللمس ذات السعة. يسمح لشاشات اللمس ذات السعة بالتعرف على أوامر اللمس. عند تطبيق سعة الإصبع، يتعرف عليها الجهاز كأمر باللمس.

يتم تصنيف المكثفات المصنوعة من مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور

إلى عدة أنواع. على الرغم من أن الحزم المثبتة على السطح ومكونات LED ترتبط عادة بالسعة ، إلا أن كل ما هو مطلوب هو موصلين مفصولين بطبقة عازلة (أي عازل للكهرباء). نتيجة لذلك ، يعد صنع مكثف بطبقات موصلة مدمجة في لوحة الدوائر المطبوعة أمرا بسيطا نسبيا. ضع في اعتبارك المناظر العلوية والجانبية التالية لمكثف ثنائي الفينيل متعدد الكلور المستخدم كزر حساس للمس كمثال.

يتكون المكثف من المسافة العازلة بين الزر الحساس للمس والنحاس المحيط. نظرا لأن النحاس المحيط متصل بالعقدة الأرضية ، يمكن اعتبار الزر الحساس للمس مكثفا بين الأرض والإشارة الحساسة للمس.

تأثير الإصبع

نظرا لأن قناع اللحام الموجود على ثنائي الفينيل متعدد الكلور وعادة ما تكون الطبقة البلاستيكية التي تعزل إلكترونيات الجهاز عن البيئة تعمل كحواجز بين الإصبع والمكثف ، فلا يحدث توصيل مباشر. نتيجة لذلك ، لا يقوم الإصبع بتفريغ المكثف. علاوة على ذلك ، فإن كمية الاهتمام هي السعة في نفس الوقت بدلا من الشحنة المتبقية في المكثف.

لماذا تتغير السعة عند وجود إصبع؟ هناك سببان لذلك: الأول يتعلق بالخصائص الموصلة للإصبع ، والثاني مرتبط بخصائصه العازلة.

إصبع

عازل

نظرا لأن قناع اللحام الموجود على ثنائي الفينيل متعدد الكلور وعادة ما تكون الطبقة البلاستيكية التي تعزل إلكترونيات الجهاز عن البيئة تعمل كحواجز بين الإصبع والمكثف ، فلا يحدث أي توصيل مباشر. نتيجة لذلك ، لا يقوم الإصبع بتفريغ المكثف ، وكمية الاهتمام هي السعة في نفس اللحظة بدلا من الشحنة المتبقية في المكثف.

نظرا لأن المجال الكهربائي للمكثف يمتد إلى الخارج ، يمكن أن يؤثر الإصبع على خصائص العزل الكهربائي دون ملامسة الألواح.

نظرا لأن أجسامنا مصنوعة في الغالب من الماء ، فإن اللحم البشري مادة عازلة ممتازة. ثابت العزل الكهربائي للهواء أكبر قليلا من ثابت الفراغ ، وهو واحد (حوالي 1.0006 عند مستوى سطح البحر ودرجة حرارة الغرفة). من ناحية أخرى ، يحتوي الماء على ثابت عازل يبلغ حوالي 80 ، وهو أعلى بكثير. نتيجة لذلك ، فإن تفاعل الإصبع مع المجال الكهربائي للمكثف يرفع ثابت العزل الكهربائي ، مما يرفع السعة.

إصبع

قائد

الفرقة أي شخص تلقى صدمة كهربائية يدرك جيدا أن جلد الإنسان يوصل الكهرباء. كما ذكرنا سابقا ، لا يوجد توصيل مباشر بين الإصبع والزر الحساس للمس ، لذلك لا يمكن للإصبع تفريغ مكثف ثنائي الفينيل متعدد الكلور. ومع ذلك ، فإن هذا النقص في التوصيل المباشر لا يعني أن موصلية الإصبع غير مهمة. على العكس من ذلك ، يعمل الإصبع كلوحة موصلة ثانية لمكثف إضافي ، مما يجعله مهما للغاية.

لأغراض عملية ، يفترض أن يكون المكثف الذي تم إنشاؤه بواسطة الإصبع ، والذي يشار إليه باسم غطاء الإصبع ، متصلا بالتوازي مع المكثف الموجود بالفعل على ثنائي الفينيل متعدد الكلور. نظرا لأن الشخص الذي يستخدم الجهاز الحساس للمس غير متصل كهربائيا بالعقدة الأرضية لثنائي الفينيل متعدد الكلور ، فإن المكثفين ليسا "متوازيين" بمعنى تحليل الدائرة القياسية ، مما يعقد الأمور.

من

ناحية أخرى ، يعتقد أن جسم الإنسان يعمل كأرضية افتراضية نظرا لقدرته العالية نسبيا على امتصاص الشحنة الكهربائية. نتيجة لذلك ، فإن الاتصال الكهربائي الدقيق بين غطاء الإصبع وغطاء ثنائي الفينيل متعدد الكلور غير مهم. ما يهم هو أن الإصبع سيزيد من السعة الإجمالية لأن المكثفات تضيف بالتوازي بسبب التصميم الموازي الزائف للمكثفين.

نتيجة لسيطرة كلا النظامين على كيفية تفاعل الإصبع مع مستشعر اللمس السعوي ، تزداد السعة.

الاتصال مقابل القرب

تسلط المناقشة السابقة الضوء على ميزة مثيرة للاهتمام لاستشعار "اللمس" السعوي. بالإضافة إلى الاتصال الجسدي ، يمكن أن يؤدي مجرد القرب من المستشعر إلى تغييرات في السعة يمكن اكتشافها. غالبا ما يتم التعرف على الأجهزة الحساسة للمس بشكل خاطئ. تضيف تقنية الاستشعار بالسعة مستوى جديدا من الوظائف إلى المفاتيح أو الأزرار الميكانيكية من خلال السماح للأنظمة بحساب الفصل بين المستشعر والإصبع.

تتناسب تأثيرات طرق تغيير السعة المذكورة أعلاه عكسيا مع المسافة. عندما يقترب الإصبع من المناطق الموصلة لمكثف ثنائي الفينيل متعدد الكلور للطريقة القائمة على العزل الثابت ، يتفاعل العزل الكهربائي اللحمي مع المجال الكهربائي للمكثف. نتيجة لذلك ، فإن سعة غطاء الإصبع للآلية القائمة على الموصلية تتناسب عكسيا مع الفصل بين الألواح الموصلة ، تماما مثل أي غطاء آخر.

تذكر أن هذه ليست طريقة لتحديد المسافة الدقيقة بين المستشعر والإصبع ؛ لا يوفر الاستشعار السعوي المعلومات المطلوبة لإجراء حسابات دقيقة للمسافة المطلقة. ومع ذلك ، نظرا لأن دوائر الاستشعار السعوية مصممة للكشف عن التغيرات في السعة ، فإن هذه التقنية مناسبة للكشف عن التغيرات في المسافة ، أي بينما يتحرك الإصبع بالقرب من المستشعر أو بعيدا عنه.

2. فوائد

متانة

شاشات

اللمس بالسعة

تتمثل

إحدى المزايا الأساسية لشاشة اللمس السعوية المتوقعة في صلابتها. تحتوي شاشات اللمس على مجموعة واسعة من التطبيقات في مجال الأعمال. إذا تم اختيار الوظيفة وإنشائها بعناية ، فلن تتضرر شاشة اللمس السعوية من المشكلات الشائعة مثل الغبار والرطوبة. بعد المعالجة السطحية باستخدام AG و AR و AF ، قد تقلل بنجاح من انعكاس الضوء ، وتجنب بقع بصمات الأصابع ، وتمنع الخدش. علاوة على ذلك ، عند اختيارها بعناية وإنشائها لتلبية متطلبات التطبيق ، تدوم شاشة اللمس السعوية المسقطة لفترة أطول.

الموثوقية

علاوة على ذلك ، نظرا لمتانتها ، فمن غير المرجح أن يتم خدش شاشة اللمس السعوية المتوقعة. حتى إذا تعرض السطح للخدش نتيجة لحادث ، فستستمر شاشة اللمس السعوية المتوقعة في العمل بشكل طبيعي ما لم تتلف المصفوفة الموصلة المثبتة في الخلف. يتم توفير هذه الوظيفة لأنها ستستمر في قياس التغييرات في المجال الكهربائي المتولد بغض النظر عن الضرر.

دقة

اللمس

أحد الأسباب الرئيسية التي تجعل هذه التقنية شائعة جدا في الإلكترونيات الاستهلاكية ونجاحها الآن في التطبيقات التجارية / الصناعية هو أنها تقنية لمس حساسة للغاية تستجيب فقط للأصابع أو الأقلام الموصلة (مما يعني أن خطر "الاتصال الخاطئ" ضئيل). في حين أن الأجسام غير الحية يمكن أن تؤثر على شاشات اللمس البصرية أو الصوتية ، فإن شاشات اللمس المقاومة تتطلب ضغطا أكبر من شاشات اللمس السعوية المسقطة (المطر ، الأوراق ، العلاقات ، الأصفاد ، إلخ).

حدة

الصورة

نظرا لأنها عادة ما تكون مصنوعة من زجاج شفاف غير مطلي مع مصفوفة من الموصلات الدقيقة في الخلف ، غالبا ما توفر شاشات اللمس السعوية المسقطة جودة صورة فائقة عند مقارنتها بمعظم تقنيات اللمس الأخرى. تعتبر الشاشات السعوية مثالية لأحدث شاشات HD و UHD و OLED.

لتوليد الإشارات ، تتطلب شاشات اللمس السعوية اللمس فقط ، وليس الضغط. في حين أن التكنولوجيا المقاومة تتطلب المعايرة التقليدية ، فإن لوحات اللمس السعوية تتطلب معايرة واحدة فقط بعد التصنيع أو لا تتطلب أي معايرة على الإطلاق.

نظرا لأن المكونات الموجودة في شاشة اللمس السعوية لا تحتاج إلى التحرك ، فإن المحلول السعوي له عمر أطول. في شاشات اللمس المقاومة ، يجب أن يكون فيلم ITO العلوي رقيقا ومرنا للانحناء لأسفل والاتصال بفيلم ITO السفلي.

تتفوق التكنولوجيا السعوية على التكنولوجيا المقاومة من حيث فقدان الضوء واستهلاك طاقة النظام. يحدد العنصر الذي يتلامس مع الشاشة ما إذا كان يتم استخدام تقنية سعوية أو مقاومة. إذا تم لمسه بإصبع ، يفضل استخدام شاشة تعمل باللمس بالسعة. يمكن أن تعمل شاشة اللمس المقاومة ، سواء كانت مصنوعة من البلاستيك أو المعدن ، كقلم. من الممكن أيضا استخدام قلم مع شاشة تعمل باللمس بالسعة ؛ ومع ذلك ، يلزم وجود قلم متوافق.

يستخدم

النوع السعوي الاستقرائي بشكل شائع لشاشات اللمس الصغيرة والمتوسطة الحجم ويمكنه التعرف على الإيماءات. من ناحية أخرى ، يمكن استخدام النوع السعوي السطحي لشاشات اللمس كبيرة الحجم ويحتوي على محتوى نسبي منخفض ، ولكنه لا يدعم حاليا التعرف على الإيماءات.