Címkék

2012. január 5., csütörtök

Kapacitív vs. rezisztív (3.rész) A kapacitív érintőpanel

A múltkor a rezisztív panelről írtam, jöjjön most a kapacitív. A kapacitív panelek működése egészen eltérő a rezisztívétől: itt a kijelzőt takaró plexi vagy üveglap alatt egy rácsos szerkezetű vezető réteget helyeznek el, mely egy elektromos mezőt alakít ki maga fölött, ami értelemszerűen "átlóg" a plexin/üvegen is. Azt tapasztaljuk, hogy ha a létrehozott elektrosztatikus mezőhöz egy szintén töltéssel rendelkező valamivel közelítünk, akkor az eredeti töltés mértéke megváltozik. Innen kezdve mindezt már csak azzal kell kiegészíteni, hogy mi a magasságunk és kiterjedésünk miatt (és mivel a testünk jól vezető elektrolitokat tartalmaz) akaratunktól függetlenül szintén rendelkezünk elektromos (elektrosztatikus) töltéssel, aminek a mértéke egy tűréssávban körülbelül azonos mindannyiunknál, így aztán ha ujjunkkal mi közelítünk az előbbiekben létrehozott töltésszinthez, akkor képesek vagyunk annak mérhető értékét megváltoztatni.
Az emberi test bőrfelületén jelentkező statikus elektromos töltés tehát megváltoztathatja a kapacitív érintőpanel felületén létrehozott referencia-töltés értékét. A töltés megváltozásának területe a kapacitív panel felépítésének kialakításával behatárolható, az érzékelt analóg jeleket egy vezérlő IC átalakítja digitális jelekké és átadja azokat a mobilunk adatfeldolgozásért felelős elemének, ami továbbítja azt a mobilunk belső szoftverének.

A kapacitív panelek megvalósításának nagy problémája, hogy az ujjunk jóval több terecskével lép kölcsönhatásba mint az ujjunk "területe". Vagyis a panel megérintésekor az ujjunk méretétől jóval több érzékelőelemben jelentkezik változás, ami egy ellenőrző algoritmus közbeiktatása nélkül nagyon pontatlanná tenné az érzékelés hatására aktiválandó művelet vezérlését. A rezisztív panelek esetében ilyen gond nincs, hiszen az ellenállás megváltozása egyszerű módszerekkel egy tűréssávban tartható, és olcsón "pixelpontos" tájolás, kiterjedésmérés valósítható meg. Itt azonban nem egy egyszerűen körbehatárolható területtel állunk szemben, mivel egy "töltésfelhő" alakul ki az ujjunk környékén. A kapacitív érintőpanelek gyártóinak erre kellett valamilyen megoldást kitalálniuk, vagyis arra, hogy az érintés hatására ne kordában tarthatatlan, zavarosan, megbízhatatlanul működő vezérlés jöjjön létre, hanem a technológia e alapvető jellemzője ellenére egy kezelhető rendszer szülessen.

 Mint látjuk, az ujjunk alatt keletkező töltésfelhő adatainak ujjunk valóságközeli méretére történő szűkítése több lépcsőben történik, míg eljutunk ezek alapján az egzakt koordinátákhoz. Ez meglehetősen számításigényes feladat. Ezen a képen egy iPhone tisztítási algoritmusát láthatjuk.

Nézzünk néhány műszaki adatot:
A legegyszerűbb, és a mobilokban először használt legolcsóbb panelek minimálisan feldolgozható területérzékelése körülbelül 1 cm2 (0,7-0,9 cm2) volt, mára ez némileg javult. A területben történő kifejezés nyilván függ a képpontok fajlagos számától is, hiszen a mobilgyártók összehangolják a kapacitív technológia képességeit a kijelzőn megjelenített grafikák képpontokban meghatározott méretével, és emiatt az érzékelés határai kevésbé érezhetők. A kapacitív panelek felénk eső felülete egyaránt lehet valamilyen kemény műanyagfilm, vagy üveg. Olcsóbb kivitelekben használnak is erős műanyagfóliákat, hiszen elvileg nem kell rendeltetésszerű használat mellett annak sérülésével számolni . A gyártók ma már jellemzően törekednek üveglapok használatára, mivel ez nagyobb védelmet jelent a belső rétegek számára (nem lehet erőszakkal összenyomni azokat), de ami ettől is fontosabb, azért, mert az üvegre könnyen rávihetők tükrözésmentesítő és egyéb képjavító rétegek. Az üveg alkalmazása sokat javít a fényáteresztő képességen is, mert a jó minőségű üveglap sokkal kisebb torzítást biztosít mint bármely műanyag.
Tudnunk kell azonban, hogy az általunk használt üveglap nagyon vékony, és annak ellenére, hogy edzéssel és más technológiákkal ellenállóbb képességekkel ruházható fel, nagyon könnyen törhet. A tulajdonságjavító technológiák elsősorban a karcállóságot igyekeznek fokozni.


A kapacitív panelek érzékenyek a felületen keletkező vízcseppekre, vagy pontosabban az ujjunk felületére jutott nedvességre. Érdekes és kevésbé ismert tulajdonságuk, hogy általában nem érzékenyek a levegő páratartalmának értékére, de ennek van egy gyártmányonként eltérő alsó határértéke. Az biztosan kijelenthető, hogy 0%-os páratartalom mellett az üzembiztonság megszűnik, ennek fiziológiai okai vannak. Az, hogy melyik gyártó melyik panelje esetében mi az alsó határérték, nemigen közlik a gyártók, szerintük ez a jelenség esetleges, de nem jellemző. Ennek ellenére néhány korrekt gyártó megemlíti a sivatagi körülmények közepette fellépő zavarokat.
Szerencsére a kapacitív panelek (üvegfelülettel) sokkal érzéketlenebbek a normál működési körülmények magasabb hőmérsékleti tartományaira mint a rezisztív panelek. A megbízható hőmérséklet-tartomány -10 és +70 Celsiusfok között van. Napfény hatására ritkán szenvednek károsodást.
A panel - szemben a rezisztív panelek jellemzően passzív elemeivel - ún. aktív áramköri elemnek minősül. A bázis-töltésmezők fenntartásához állandó áramellátás szükséges, még akkor is, amikor a panel nyugalmi állapotban van. Az ún. "sleep mode"-ban az átlagos áramigény 70 mikroAmper. A gyártók állandó törekvése ennek a lecsökkentése, de a zérus elérése nem célszerű, mert ekkor a kijelző "feléledése" lesz időigényesebb.A panelek áramfelvétele általában magasabb mint a rezisztív paneleké. Az "üzemi" áramfelvétel (vagyis az az állapot amikor a panel érzékelésre éppen készen áll) elérheti az 1 milliAmpert is, ez az érték a kiviteltől és a méretektől függ. Ezért a gyártók valamilyen oszcillátor-vezérléssel száz kHz nagyságrendű ki-be kapcsolással tartják alacsony értéken az áramfogyasztást. Ugyanitt említendő, hogy a kapacitív panel a működése során állandó processzor-felügyeletet is kíván. Mindezek együttesen meghatározzák az akkumulátor terhelését is, amely bizony jóval magasabb a rezisztív társakénál.

(forrás egy része a seria.hu oldalról származik)





Nincsenek megjegyzések:

Megjegyzés küldése