Touchscreens

Sarah stelde deze vraag op 04 maart 2021 om 00:24.
Hoi, 
Momenteel ben ik bezig met een onderzoek over touchscreens. Hierbij heb ik m.b.v. de Wet van Faraday iets over de capaciteit van een van de lagen in een touchscreen kunnen beredeneren. Ik begrijp alleen niet meer zo goed wat het verband nou is tussen de capaciteit en de werking van een touchscreen. 

Reacties

Theo de Klerk op 04 maart 2021 om 01:16
Sarah op 04 maart 2021 om 08:34
Hoi, 
Dank! Dit was ik inderdaad ook tegen gekomen. Ik vraag me dan alleen af hoe een telefoon bijv. precies weet waar je vinger geplaatst is. In een touchscreen zitten twee lagen die samen een raster vormen. Deze lagen bevatten lading en vormen soort een vlakke condensator. Bij het aanraken, gaat er lading "weg" (opgenomen door je vinger). Maar hoe weet het uiteindelijk dat het precies die plek is? Heeft dat wat te maken met de capaciteit of het coördinatensysteem?
Theo de Klerk op 04 maart 2021 om 09:47

De twee lagen die t.o.v. elkaar een capaciteit (condensator) vormen, zijn kruislings aangebracht. Daardoor zal bij aanraken van je vinger stroom wegvloeien (capaciteit verandert en daarmee de hoeveelheid lading in de condensator) en deze stroom zal er door een paar draden stroom lopen. Die draden hebben een X of een Y coordinaat en samen geven ze met X,Y de positie aan waar de vinger zit. Als je je vinger weghaalt herstelt de capaciteit zich weer en stroomt er lading terug.

Dit principe van gekruiste draden (maar dan veel lagen met allemaal X of Y draden) vind je ook in de hoge energie fysica van elementaire deeltjes: een ruimte is opgespannen met draden onder spanning. Als een elementair deeltje door die ruimte schiet, ioniseert het deeltjes in het gas van de kamer. Deze geladen geioniseerde deeltjes worden door de draden aangetrokken. Als een X draad een stroom daardoor krijgt en een onderliggende Y-draad door een ander geioniseerd deeltje ook, dan kunnen we de positie bepalen. Elk paar lagen heeft ook een hoogte Z in de kamer. Als op veel draden een stroompje loopt, dan hebben we niet alleen een positie X,Y maar ook langs de Z as: een driedimensionale registratie van de baan van het elementaire deeltje.
Theo de Klerk op 04 maart 2021 om 10:18
Er zijn trouwens drie soorten touch screen:
1) Resistive (weerstand): indrukken met vinger of pen geeft een spanning
2) Capacitive (capaciteit): aanraken geeft een stroompje
3) akoestische golven of infrarood:  patroon van staande golven wordt verstoord

Elk type heeft zijn voor- en nadelen.
Resistive veelal voor industriele apparaten, capacitive voor notebooks, tekentablets en infrarood voor ATM geldautomaten.

Welk type je hebt kun je met een "trucje" uitzoeken:
Druk het scherm voorzichtig in met een vingernagel (niet met de huid van je vinger). 
  • Als het reageert is het resistive of infrarood. Dan plaats je 2 vingers op het scherm: als de cursor onder 1 vinger beweegt is het infrarood (software registreert de eerste touch positie), als het tussen je vingers beweegt is het resistive (software middelt de positie).
  • Als het niet reageert op je vingernagel, zet dan ook 2 vingers op het scherm. Als de cursor onder een vinger beweegt is het akoestisch/infra rood. Beweegt het tussen 2 vingers dan is het capacitive.
Sarah op 04 maart 2021 om 11:27
Ik vraag me dan alleen af waar de lading naartoe stroomt? ("Als je je vinger weghaalt herstelt de capaciteit zich weer en stroomt er lading terug.")
Theo de Klerk op 04 maart 2021 om 11:45
Door de bedrading van de schakeling (daar zitten de sensoren die dat registeren en daarmee X en Y coordinaat bepalen).

Bij een capacitief scherm staat er een hele lichte elektrische lading op het scherm (bepaalt door de capaciteit van het scherm). Het menselijk lichaam geleidt die lading, dus door met een vinger het scherm aan te raken ‘lekt’ er elektriciteit. Dit lek kan worden geregistreerd door het toestel, waardoor de aanraking geregistreerd wordt door de software. De gelekte lading wordt vanuit de batterij weer aangevuld.

Een voordeel van een capacitief scherm is de gevoeligheid. Doordat geleiding gemeten wordt, is het niet noodzakelijk druk uit te oefenen op het scherm, waardoor de lichtste aanraking al gemeten kan worden.
Sarah op 05 maart 2021 om 11:41
Dank! Ik snap het. Met deze theorie ben ik aan de slag gegaan met het simuleren van de werking van een touchscreen. Het idee is op de twee weergaven zoals in de bijlage als twee platen te zien. En daartussen een isolator (plastic tabblad). Mijn vraag is dan alleen komt dit overeen met de theorie.

Theo de Klerk op 05 maart 2021 om 12:21
De draadjes zijn niet met elkaar verbonden zoals je schema toont. Alle draden van de bovenlaag staan onder dezelfde spanning tov de onderlaag, waardoor er een capaciteit tussen de draden boven en beneden staat. De uiteinden zijn niet direct aan de batterij gekoppeld maar gaan elk langs een schakeling die detecteert welk van de X en Y draden ineens stroom voeren omdat de capaciteit tussen beide draden verandert en bepaalt zo de x,y coordinaat van je vinger.

(er zijn ook touch screens die geen bedrading gebruiken maar op een of andere manier de verandering in veldsterkte bepalen op de positie bij de vinger en zo de x,y coordinaten bepalen)
Jbnask op 08 april 2023 om 20:39
Wat doet deze ladingverplaatsing door je vinger met je huid? Zeker als je veel op je telefoon zit. 
Theo de Klerk op 08 april 2023 om 21:11
Niks. Verplaatsing is een her-rangschikking. Die herrangschikking gaat over fracties van millimeters en voor de macro-wereld blijft alles ongeladen. Je kijgt geen positieve vingertop in een negatieve vinger.
Jan van de Velde op 08 april 2023 om 21:16

Jbnask

ladingverplaatsing door je vinger 

 dag Jbnask,

Even voor de goede orde: er loopt geen stroom van het scherm door je huid naar je vinger of andersom. Alles werkt capacitief. Jouw vingertop is als het ware één plaat van een condensator, en het scherm de andere plaat. Een wisselspanningsbron in het apparaat zet een wisselspanning op de ene "plaat" (een netwerk onder het glas van het scherm) waardoor er van- en naar de andere "plaat"(je vingertop) elektronen afwisselend weggeduwd en aangetrokken worden: een wisselstroompje gaat lopen in je vinger. Dat stelt overigens qua stroomsterkte niks voor. 

Groet, Jan

Eric Hupscher op 26 mei 2023 om 21:09
Goedendag, ik heb al jaren flinke RSI klachten aan mijn vingertoppen wanneer ik het touchscreen van een mobiele telefoon gebruik om te typen.  Mijn vingertoppen worden warm en rood.  Alleen een stylo biedt uitkomst.   Ik denk dat er een soort straling of stroom vanuit de gsm door mijn vingertoppen loopt.  Kan dit kloppen?  Ik heb lang geleden een artikel in een krant gelezen die dezelfde klacht bij een klein percentage mensen beschreef maar kan dit niet meer vinden.
Theo de Klerk op 26 mei 2023 om 21:59
Elektrische velden of beinvloeding daarvan door vingers op een touchscreen hebben dusdanig lage waarden dat vrijwel niemand daar last van heeft. Maar er lijken enkele mensen te zijn die daar wel gevoelig voor zijn. Voor dit soort fysiologische verschijnselen is dit het verkeerde forum want dat is niet een vakgebied van de respondenten.
Eric op 28 mei 2023 om 09:33
Bedankt voor je reactie Theo.  Ik stelde deze vraag eigenlijk juist op een natuurkundig forum omdat fysiotherapeuten alleen reageren dat mensen die hier gevoelig voor zijn minder moeten typen of op een andere manier, terwijl ik op zoek ben naar de diepere oorzaak van de klacht. Daarvoor moet ik eerst begrijpen wat er onder een toughscreen gebeurt.
Dit type ik trouwens ook met een stylo want zelfs een paar karakters met mijn vingertoppen zijn ondragelijk.  Op een PC-keyboard heb ik geen last.
Theo de Klerk op 28 mei 2023 om 10:12
Wat er fysisch gebeurt bij een touchscreen staat in eerdere antwoorden gemeld. De werking is gebaseerd de invloed van de menselijke vinger op de ladingen en elektrische velden op het scherm. Dat kan de fysica beschrijven.
De werking die dit heeft op een menselijk lichaam hoort in het domein van de biologie. Net als beweerde gevoeligheid voor straling van modems, telefoons, zendmasten. Daarop hebben fysici geen antwoord.
Ester op 14 oktober 2023 om 19:16
Ik kom zojuist op deze pagina omdat ik zoek naar een oplossing om geen pijn in mijn vingers te krijgen wanneer ik een touchscreen aanraak. Is er een oplossing? Een soort vingerhoedjes of handschoentje of zoiets?
Theo de Klerk op 14 oktober 2023 om 20:09
Da's weer een nieuwe voor me. Maar er zijn handschoenen met vingertoppen die ook reageren met een touchscreen. En ook pennetjes met een rubber-achtige top die dit ook doen. Misschien is zo'n pennetje een handige oplossing?  Zoek op "touchscreen pen" met google voor info/verkoop.
Ester op 14 oktober 2023 om 21:15
Dankjewel Theo de Klerk! Pen is niet echt een optie, ik ben aan het typen en scrollen, met muis gaat dat sneller. Ik zal eens kijken voor handschoentjes. Ik heb er last van waneer ik geen muis gebruik. Of op mijn telefoon toets en scrol. ik heb  arstrose, dat wil zeggen, onsteking in mijn vingers. Ik merk gewoon dat het pijn doet wanneer ik een touchscreen aanraak, verder heb ik namelijk nooit last.

Bedankt voor je tip!!

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Clara heeft negenentwintig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Clara nu over?

Antwoord: (vul een getal in)