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)

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

Ariane heeft negentien appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Ariane nu over?

Antwoord: (vul een getal in)