Predstavljamo vam seminarski rad iz predmeta inforamtika na temu ekrani
na dodir. Puno poznatiji naziv za ovakove ekrane je touchscreen ekrani.
Kako i sama riječ kaže radi se o nečem interesantnom i ne toliko prostranjenom
u našoj okolini. Vjerovatno negdje izvan naše države i u razvijenijim
državama su ovakovi ekrani postali nešto sasvim uobičajeno ali kod nas
jos uvijek zauzimaju status nečeg relativno novog i potiču divljenje
kod večine ljudi susrečući se s njima.
Slika1. Touchscreen
OPĆENITO O EKRANIMA NA DODIR
Touchscreen - ovi, ili ekrani osjeljivi na dodir, su kao što im i samo
ime govori, uređaji koji reagiraju na dodir. To su ekrani pomoću kojih
se dodirom može upravljati raznim drugim uređajima, a najčešće računalima.
Na ekranu je prikazan izbornik funkcija koje ekran može "pokrenuti"
na računalu. Samo je po sebi jasno da ovakvi uređaji imaju veliku primjenjivost,
tj. primjenjivi su u raznim područjima ljudske djelatnosti. Ekrani koji
reagiraju na dodir ukidaju potrebu korištenja posebnog uređaja za unos
podataka u sustavima u kojima se koriste. Oni objedinjuju funkcionalnost
ulaznih u izlaznih uređaja, služe za prikaz izlaznih podataka, tj. rezultata,
a istovremeno omogućuju unos podataka i manipulaciju njima. U današnjici
postoje različite tehnološke implementacije ekrana koji reagiraju na
dodir, a osnovne i najčešće korištene su:
• otpornički ekrani osjetljivi na dodir
• kapacitivni ekrani osjetljivi na dodir
• ekrani koji koriste površinske akustične valove
Kasnije će biti opisani svi tipovi ekrana koji reagiraju na dodir i
njihove glavne karakteristike, tj. prednosti i mane.
Slika 2. Touchscreen
GDJE SE KORISTE?
Zbog svog, iznimno jednostavnog za korištenje, sučelja prema korisniku,
ekrani koji reagiraju na dodir imaju široko područje primjene i u mnogim
područjima su baš oni tehnologija izbora. Navesti ću nekoliko primjera
ljudske djelatnosti u kojima su ekrani koji reagiraju na dodir pogodni
za korištenje.
Javne informacijske ploče:
Informacijski kiosci, turističke informacijske oglasne ploče i ostali
elektroničke prikazne ploče (electronic displays) često su korištene
od strane ljudi koji imaju malo ili nimalo računalnog predznanja, i
upravo zbog toga su tu pogodni ekrani koji reagiraju na dodir jer oni
predstavljaju jednostavno za korištenje, intuitivno sučelje koje je
jasno i razumljivo što predstavlja neprocjenjivu važnost takvim ljudima.
Ekrani koji reagiraju na dodir mogu informacije učniti preglednijima,
te dostupnijima jer dozvoljavaju korisnicima kretanje kroz prezentacije
jednostavnim dodirom ekrana.
Slika 3. Javne informacijske ploče
Prodajni i restoranski sistemi:
Brzina rukovanja, tj brzina poslovanja je bitan faktor u ovoj vrsti
posla, i zato ekrani koji reagiraju na dodir dobro odgovaraju i ovoj
radnoj okolini. Jednostavnost korištenja poslovnih sistema baziranih
na ekranima koji reagiraju na dodir omogućuje da se neki posao obavi
brže nego bi to bilo moguće korištenjem drugih ulaznih i izlaznih jedinica,
i samim time povećavajući efiksnost radnika. Također skraćuju vrijeme
potrebno za obučavanje novih radnika, a i time ušteđuju poslodavcu dragocjeno
vrijeme.
Korisnička samousluga:
Ubrzavanje usluga koje neka poslovnica pruža korisnicima može se postići
korištenjem ekrana koji reagiraju na dodir u sklopu s odgovarajućim
software-om. Čekanje u redovima zbog obavljanja nekih manjih poslova
poput pregleda stanja korisničkog bankovnog računa ili kupovanje raznih
karata ili bonova putem e-trgovine, znatno se skraćuje korištenjem ekrana
koji reagiraju na dodir. Korisnici se mogu prijavljivati i odjavljivati
na ulazu odnosno izlazu putem ekrana koji reagraju na dodir što također
skraćuje vrijeme čekanja drugih korisnika u redu.
Slika 4. Korisnička samousluga
Kontrolni i automatizacijski sustavi:
Sučelje koje pružaju ekrani koji reagiraju na dodir moguće je vrlo efikasno
upotrebljivati u sustavima u rasponu od kontrole industrijskih procesa
do kućne automatizacije. Radni prostor se štedi integracijom ulaznih
jedinica i izlaznih, tj. prikaznih jedinica, što je upravo slučaj kod
ekrana koji reagiraju na dodir. I još, uz dodatak grafičkog sučelja,
operateri odnosno kontrolori mogu jednostavno nadzirati i kontrolirati
kompleksne sustave u stvarnom vremenu. U kućnom okružju, ekrani koji
reagiraju na dodir mogu prikazivati stanje raznih kućanskih aparata
poput perilica, alarmnih sustava, žarulja, grijanja, itd. Također se
preko ekrana koji reagiraju na dodir ti uređaji mogu i kontrolirati,
dakle paliti i gasiti svjetla, pojačavati i smanjivati grijanje, uključivati
i isključivati alarme itd.
Slika 5. Kontrolni i automatizacijski sustavi
Učenje korištenjem računala:
Zbog toga što su ekrani koji reagiraju na dodir više pristupačni korisnicima
i lakši za korištenje, omogućuju skraćivanje vremena potrebnog za učenje
novih korisnika, a samim time i smanjuju troškove učenja. Uz sve to
i proces učenja može postati zabavniji i lakši zbog povećane interaktivnosti
učenika i građe koja se uči, što opet olakšava i posao učitelja.
Slika 6. Učenje korištenjem touchscreena
Pomoćna tehnologija:
Ekrani koji reagiraju na dodir su posebno korisni osobama s tjelesnim
oštećenjima koje ih sprečavaju u korištenju drugih ulaznih jedinica
poput miša ili tipkovnice. U ovim slučajevima, ekrani koji reagiraju
na dodir koriste se u kombinaciji s pomoćnim software-om, tj. programima
kao tipkovnica na ekranu ili neki drugi pomoćni programi. Na ovaj način
i osobe koje imaju problema s korištenje računala ili ih uopće ne mogu
koristiti, dobivaju mogućnost korištenja.
Slika 7. Pomoćna tehnologija (tipkovnica)
RAZVOJ EKRANA NA DODIR
Elographics Inc. Osnovana je u travnju 1971. godine u cilju proizvodnje
grafičkog podatkovnog digitalizatora za korištenje u istraživanjima
i industrijskim aplikacijama. Osnivač Elographics-a, dr. Sam Hurst,
bio je član istraživača u Oak Ridge National Laboratory-u, te se suočio
s potrebom čitanja velike količine grafičih podataka. Umjesto "gubljenja"
vremena čitajući te podatke, proizveden je Elograph (grafički podatkovni
digitalizator). Elographics je bila tvrtka usmjerena razvoju proizvoda
specifičnih za istraživačka i znanstvena tržišta. Te specifičnosti su
uključivale nezavisne uređaje s podesivim skalarnim faktorima, decimalnim
ispisom i sučeljima za mnoga računala i kalkulatore. Uređaji proizvedeni
u Elographics-u korišteni su diljem svijeta u istražvanjima, znanosti,
medicini, kontroli kvalitete itd.
Slika 8 i 9. Razvoj
1977. godine Siemens Corporation nudi Elographics-u pomoć i podršku
u proizvodnji staklenog zakrivljenog senzora, koji kasnije dobiva ime
touchscreen (ekran koji reagira na dodir). Nakon nekog vremena provedenog
na unapređivanju postojeće Elographics-ove tehnologije i "smišljanja"
nove tehnolgije, Hurst izlazi u javnost s tehnologijom, tj. patentom
nazvanim AccuTouch.
Prva generacija Accutouch tehnologije je bila skupa i teska za proizvodnju.
Moglo se proizvesti tek nekoliko ekrana dnevno. Već druga generacija
uklonila je mnoge nedostatke Accutouch tehnologije i postala popularna
i vrlo prodavana tehhnologija.
Slika 10. Prvi touchscreen ekrani
Nakon Accutouch tehnologije, 1987. i 1988. godine dolaze dvije nove
tehnologije, površinski akustički val i otponička s 4 žice, respektivno.
U to vrijeme, ekrani koji reagiraju na dodir jos su se uvijek smatrali
prilično nepouzdani bez obzira na njihovu popularnost, a bili su i neprecizni.
Uz to što su imali nisku rezoluciju razlučivanja između točaka, postojao
je još jedan problem, reagirali su na prvi dodir prsta s ekranom, što
često nije poželjno jer to još više podiže nepreciznost zbog paralakse
koja se javlja lomljenjem svjetla prolaskom kroz slojeve ekrana ili
pak zbog grešaka u kalibraciji. Ta karakteristika se nazivala "prvi
dodir" ili "slijetanje" (first touch ili land-on). Nepoželjna
karakteristika je kasnije eliminirana i uvedena je nova karakteristika,
karakteristika "odvajanja" ili "podizanja" (lift-off).
Ovo je dozvoljavalo da se akcija koja će biti aktivirana dodirom ekrana
prstom odgodi do trenutka odvajanja, tj. podizanja prsta s ekrana, što
je dozvoljavalo da se prst podesi dok je još u dodiru s ekranom kako
bi se stvarno aktivirala željena akcija. Kod ekrana na kojima je bila
potrebna vrhunska preciznost, tj. selekcija točno određenog piksela,
a ne područja ekrana kao u prethodnim slučajevima, postojao je problem
da bi kursor lagano "titrao", tj. micao se pod prstom bez
obzira što se prst ne miče. Bilo je to uzrokovano površinom prsta koji
dodiruje ekran, a znatno je veća nego piksel. Problem je rješen uvođenjem
"pametnog" vremenski ovisnog računanja pozicije koju ekran
šalje u software-ski dio uređaja. Računala se aritmetička sredina vraćenih
pozicija. Na ovaj način postignuti su prvi ekrani koji reagiraju na
dodir koji su bili u mogućnosti selektirati pojedinačni piksel (high
precision touchscreens). Ove i još neke tehnologije su kroz vrijeme
još i više napredovale, a kakve su u današnjici pogledajte temi razvoj.
TEHNOLOGIJE EKRANA NA DODIR
Do danas su korištene sljedece tehnologije:
- Otpornička tehnologija s 4 žice
- Otpornička tehnologija s 5 žica
- Kapacitivna tehnologija
- Tehnologija površinskih valova
- Tehnologija infracrveniih zrka
Otpornička tehnologija s 4 žice
Sastoji se iz vanjskog staklenog ili akrilnog panela koji je presvučen
otpornim (rezistivnim) slojem, a takav isti sloj se nalazi i u unutrašnjosti.
Ta dva sloja su odvojena jedan od drugoga nevidljivim separatorskim
"točkicama". U slojevima su uspostavljeni gradijentni padovi
napona između elektroda koje su spojene na nasuprodnim stranama (horzontalno
na jednom sloju i vertikalno na drugom). Vanjski, otporni sloj na panelu,
pri dodiru prsta s ekranom, dodiruje unutarnji, otporni sloj u unutrašnjosti,
te elektrode očitavaju uzmjerene napone. Jedan napon se mjeri kroz vanjski
sloj, tj. panel, a drugi kroz unutrašnji sloj, tj. rezistivni sloj.
Ti naponi predstavljaju x i y koordinate u ortogonalnom 2D sustavu.
Tehnologija s 4 žice je najjeftinija tehnologija i time i najpristupačnija
tehnologija, osjetljiva je na dodir što znači da funkcionira na dodir
bilo kojim objektom, ne nužno prstom. Nije osjetljiva na vlagu, prašinu,
svjetlo, ... Nedostaci su lošija vidljivost i mogućnost oštećenja oštrim
predmetima.
Slika 10. Otpornička tehnologija s 4 žice
Otpornička tehnologija s 5 žica
Razlika između otporničkih tehnologija sa 4 i 5 žica nije velika. Oba
seta elektroda su spojena na isti sloj, i to na otporni sloj panela
(vanjski sloj), dok unutrašnji otporni sloj ima samo jednu elektrodu.
Gradijentno polje je uspostavljeno u vanjskom sloju u oba smjera (x
i y), te se pri dodiru između slojeva samo u tom sloju očitavaju naponi.
U funkcionalnosti nema razlike, jedino što je tehnologija s 5 žica nešto
izdržljivija i pouzdanija, a time i skuplja. U najnovije vrijeme pojavila
se i tehnologija s 8 žica koja navodno riješava još mnoge probleme i
koja je izdržljivija i od tehnologije s 5 žica.
Kapacitivna tehnologija
Kapacitivni ekrani koji reagiraju na dodir imaju samo jedan otporni
sloj na vanjskom panelu. Taj je sloj zaštićen zaštitnim staklenim slojem.
Postoje četiri elektrode, a nalaze se u svakom kutu panela. One uspostavljaju
elektrostatsko polje kroz panel i mjere promjene u tom polju. Kada prst
dodirne ekran, na mjestu dodira se izmjeni ploha potencijala kroz otporni
sloj i to elektrode/senzori u kutevima primjećuju i reagiraju, te kontroler
preračunava vrijednosti dobivene iz senzora u x i y koordinate. Prednosti
ove tehnologije su robusnost, visoka razlučivost ekrana i čista vidljivost,
a mana je samo jedna - ekran se mora dodirivati prstom ili nekim kapacitivnim
predmetom. Postoji i tehnološka varijanta kapacitivnih ekrana koji reagiraju
na dodir u kojoj je ekran podijeljen na više kvadratičnih područja,
a koristi se više elektroda, po četiri za svako područje. Princip izračunavanja
je isti.
Slika 11. Kapacitivna tehnologija
Tehnologija površinskih valova
Tehnologija površinskih valova je najnaprednija tehnologija danas što
je, naravno, čini i najskupljom tehnologijom. Koristi emitere i reflektore
valova koji su raspoređeni na rubovima i kutevima staklene ploče. Ne
koriste se nikakvi dijelovi koji su izloženi dodirima ili se mogu potrošiti
ili lako oštetiti. U kutevima se nalaze emiteri valova, a uzduž stranica
reflektori koji usmjeravaju valove preko osjetljive površine ekrana
i natrag prema emiterima/kolektorima. Reflektori reflektiraju valove
tako da je energija valova na osjetljivoj ploči uniformna, tj. jednolika.
Emitirani valovi su frekvencije 5 MHz. Kako svi valovi putuju kroz isti
materijal, staklo, brzina im je jednaka, što znači se iz vremena putovanja
vala može izračunati put putovanja i taj se put onda preračunava u koordinate
dodira. Ekrani koji koriste tehnologiju površinskih valova imaju još
jednu prednost nad ostalim tehnologijama, a to je da mogu mjeriti i
z-komponentu, tj. jačinu pritiska prsta na ekran. Kada prst dodiruje
ekran, on apsorbira određenu količinu valova emitiranih kroz ekran,
i to je ustvari način na koji se mjeri da li je ekran dodirnut ili ne
- manjak energije valova nakon putovanja kroz površinu stakla. Što je
taj manjak energije veći, tj. što je manja energija očitana na kolektoru,
to je pritisak prsta na ekran bio jači. Prednosti ove tehnologije su
najveća razlučivost ekrana od svih tehnologija, najveća vidljivost i
nemogućnost oštećivanja slojeva, ali zato postoji i znatna količina
mana, a to je da se ne mogu posve izolirati od vanjskih utjecaja pa
ih zato smeta prašina, voda itd. Postoji jos jedno ograničenje - predmet
kojim se dodiruje ekran mora biti "mekan", mora moći apsorbirati
valove, tvrdi predmeti neće funkcionirati. Postoji i još jedna varijanta
ove tehnologije u kojoj se valovi ne emitiraju po površini stakla, već
kroz njegovu unutrašnjost. Princip funkcioniranja je isti.
Slika 12. Tehnologija površinskih valova
Tehnologija infracrvenih zraka
Tehnologija infracrvenih zraka se bazira na "rešetki" infracrvenih,
dakle nevidljivih, zraka emitiranih iz niza fotodioda na jednoj strani
ekrana i primanih nizom fotosenzora na drugoj strani ekrana. Dva su
para nizova fotodioda-fotosenzor, za horizontalnu ili x koordinatu i
za vertikalnu ili y koordinatu. Kada neki objekt dodirne ekran, prekidaju
se neke "veze" između fotodioda i fotosenzora, i upravo ti
prekidi označuju mjesto dodira ekrana. Fotodiode ne emitiraju infracrvene
zrake kontinuirano, već frekventno "skeniraju" x, odosno y
os. Kada skeniranje očita više "prekinutih" zraka na x i na
y osi, rezultatna koordinata je aritmetička sredina odgovarajućih vrijednosti
prekinutih zraka. Prednosti ove tehnologije su vidljivost, koja je 100%,
dodirivati ekran se može bilo kojim materijalom, tj. predmetom, zaštićenost
od vanjskih uvijeta (prašine, vode, ...), a jedini im je nedostatak
nemogućnost dostizanja visokih razlučivosti.
Slika 13. Tehnologija infracrvenih zraka
ZAKLJUČAK
Kao što je vidljivo iz prethodnog teksta, ekrani koji reagiraju na dodir,
touchscreen-ovi, od svog otkrića pa sve do danas doživjeli su znatan
napredak i proživjeli su mnoge promjene, te ušli u skoro sva područja
ljudskih djelatnosti. Za to su zaslužne njihove mnoge prednosti pred
ekranima neosjetljivim na dodir - ujedinjavanje ulazne i izlazne jedinice,
jednostavnost korištenja, intuitivnost, u novije vrijeme i sve veća
dostupnost, mogućnost da funkcioniraju u raznim "nepovoljnim"
uvjetima (vlaga, voda, prašina, ...), i još mnoge prednosti. Naravno,
ekrani koji reagiraju na dodir (još uvijek) nisu savršeni, imaju i oni
mana, ali te mane se uvijek na neki način mogu zaobići, npr. korištenjem
neke druge tehnologije ekrana koji reagiraju na dodir. Od samih početaka,
od vremena prvih otpornih tehnologija, pa sve do današnjice i današnjih
tehnologija (otporne s 4 i 5 žica, kapacitivne, tehnologije površinskih
valova, infracrvene tehnologije), ekrani koji reagiraju na dodir su
uvijek bili područje brzog razvitka, prosperitetno područje, a kako
se čini, tako će i ostati još neko vrijeme.
Literatura:
- http://www.zpr.fer.hr/predmeti/erg/2003/mokran/index.html
- http://www.elotouch.com/AboutElo/Languages/croatian.asp
PROČITAJ
/ PREUZMI I DRUGE SEMINARSKE RADOVE IZ OBLASTI:
|
|