4.6. Дигитайзеры

Г рафический планшет, дигитайзер, используется для ввода в компьютер чертежей или рисунков. Изображение преобразуется в цифровые данные, отсюда название устройства от английского слова digit, что означает - "цифра". Пользователь может вводить информацию в компьютер привычным образом, как при использовании карандаша и бумаги.

Преимущество подобных устройств заключается в том, что они позволяют ввести абсолютные координаты рабочей поверхности, а не относительные, как мышь. Кроме того, писать, рисовать с помощью дигитайзера куда удобнее, чем мышью. Загрузите Paint и убедитесь сами - не пользуясь стандартными фигурами, вы нормально не нарисуете мышью даже линии, не говоря уже о том, чтобы писать буквы.

Собственно рабочей поверхностью является специальный планшет, на который можно положить, например, лист бумаги с чертежом. В качестве рабочего инструмента используется круговой курсор (с виду напоминает мышь, но меньше по размерам) (зонд) или световое перо. Круговой курсор удобен для ввода чертежей, световым пером можно пользоваться как обычной пишущей ручкой. Хорошие дигитайзеры имеют специальное покрытие, а световые перья сделаны так, что создается практически полное ощущение письма по бумаге. К тому же дорогие перья позволяют очень плавно регулировать силу нажатия, что еще больше приближает дигитайзер к бумажному листу.

Позиции задаются перемещением карандаша планшета по рабочей поверхности. Координата текущего положения зонда определяется с частотой от 200 до 500 раз в секунду. Этим обеспечивается, что даже при быстрых перемещениях зонда вдоль какой-нибудь кривой она будет вводиться достаточно гладко. В зависимости от предназначения дигитайзера, его линейные размеры могут составлять от нескольких сантиметров до листа А2.

Стандартным интерфейсом для подключения дигитайзера является последовательный порт, но с появлением на сцене USB наметился выпуск дигитайзеров для этой шины.

Планшеты работают в различных режимах:

- точечном, когда генерируется координата при нажатии кнопки зонда;

- непрерывном, когда последовательность координат генерируется непрерывно при нахождении зонда в рабочей области планшета (при этом может производиться сокращение объема передаваемых данных так, как это описано выше);

- переключаемом непрерывном, когда генерируется непрерывная последовательность координат при нажатии кнопки зонда;

- приращений, когда формируются приращения к последней выданной позиции.

Имеется много различных способов определения координат зонда на планшете. Далее будут рассмотрены основные из них.

4.8 Сенсорная панель (Touch Screen)

С енсорный, тактильный экран (панель) представляет собой поверхность, которая покрыта специальным слоем. Это устройство дает возможность выбирать действие или команду, дотрагиваясь до экрана пальцем. Сенсорный экран удобен при использовании, особенно когда необходим быстрый доступ к информации. Вы можете увидеть такие устройства ввода в банковских компьютерах, аэропортах, а также в военной сфере и промышленности.

Нажатие пальцем на сенсорный экран.

Существует несколько различных типов сенсорных экранов: резистивные, емкостные, на поверхностных акустических волнах и инфракрасные. (Существует технология сенсорных экранов, основанных на методе электромагнитного резонанса, но в силу того, что для ее реализации необходимо специальное перо (стилус), эта технология малоприменима к «классическим» сенсорным экранам). Остановимся вкратце на основных принципах работы каждого из них.

Резистивные экраны

Первой технологией, получившей широкое распространение, была резистивная — во многом благодаря своей простоте. Из названия легко догадаться, что эта технология основывается на измерении электрического сопротивления части системы в момент прикосновения к элементу этой системы. Существует как минимум три различных типа сенсорных панелей, относящихся к резистивному типу, и все они так или иначе имеют многослойную структуру. Чтобы было проще понять, как же работают резистивные сенсорные панели, давайте сначала подумаем, как бы мы определяли координату точки касания на прямом отрезке проводника с постоянным удельным сопротивлением. Очевидно, что самым простым способом было бы при касании замыкать какую-либо цепь, которая бы измеряла сопротивление участка исследуемого нами отрезка. Это сопротивление будет пропорционально координате X, которую мы и ищем. Вернемся к нашим панелям. Чем отличается плоскость от прямой? Тем, что на ней существуют две независимые координаты — X и Y. Значит, для того, чтобы определять вторую координату, нам нужен второй чувствительный слой.

На рисунке показана многослойная структура, применяющаяся в сенсорных панелях TouchTek4. Верхний и нижний проводящие слои отделены друг от друга специальным изолирующим составом. При касании верхний слой совмещается с нижним, и цепь замыкается. При этом токи, текущие по проводящим слоям, по направлению перпендикулярны друг другу. Контроллер примерно тем же способом, что описан выше (по результатам измерения сопротивления участка цепи), определяет сначала значение одной координаты на верхнем слое, а потом и другой на нижнем. Как видите, все точно так же, как и в воображаемом случае с проводящей прямой, но уже не в одном, а в двух измерениях. Указанный способ позволяет достичь достаточно высокой разрешающей способности сенсорного экрана.

Существуют резистивные сенсорные экраны, в которые обе координаты определяются на одном только нижнем, внутреннем слое. Так, к примеру, работают устройства, выполненные по технологии TouchTek5. Похожая схема применяется и в панелях AccuTouch разработки фирмы Elo TouchSystems. Как работают такие экраны? Внешний слой находится под небольшим напряжением. Та же многослойная структура и так же, как и в предыдущем случае, при касании внешний проводящий слой совмещается с внутренним и замыкает цепь. В результате в нижнем слое возникают токи, текущие к углам панели (где расположены четыре электрода, принадлежащих нижнему слою). Силы этих токов пропорциональны расстоянию от точки касания до соответствующего угла. Анализируя силы токов, контроллер вычисляет обе нужные нам координаты. Таким образом, сенсорные экраны с применением подобной технологии успешно работают даже при поврежденном верхнем слое, что позволяет использовать их в промышленных устройствах автоматизации различного рода, для работы в загрязненной среде и т. д. Они выдерживают десятки миллионов касаний и считаются самыми надежными из всех, использующих резистивную технологию.

Бывает так, что высокая разрешающая способность сенсорному экрану совершенно не нужна, например в подавляющем большинстве автоматов общественного пользования. В таких устройствах сенсорному экрану достаточно способности отслеживать нажатия на виртуальные кнопки экрана, расположенные в строго определенных местах. При этом достаточно и посредственной точности, так как большая разрешающая способность не даст никакого преимущества, а лишь увеличит конечную стоимость продукта.

В таких случаях могут использоваться сенсорные экраны с технологией TouchTekDM, разработанные все той же 3M MicroTouch. Устроены они довольно просто: каждый такой экран состоит из двух проводящих слоев. Слои протравлены таким образом, чтобы в итоге получилась контактная сетка, состоящая из строк и столбцов. Касание экрана сдавливает слои, и по соответствующим столбцам и строкам течет ток. Хотя экраны TouchTekDM не могут похвастаться высокой разрешающей способностью, они просты в производстве, относительно дешевы и с успехом находят применение в тех областях, где не требуется точного позиционирования курсора (или эмуляция мыши), а нужна лишь реализация виртуальных кнопок на дисплее, например, в автомобильных компьютерах, кассах, банкоматах, системах управления и т. д.