Сенсорный экран

Типы сенсорных экранов: емкостные

Емкостные сенсорные экраны используют тот факт, что предметы большой емкости (в данном случае — человек) проводят переменный электрический ток. Такие экраны представляют собой панель из стекла, которая покрыта прозрачным резистивным сплавом. На проводящий слой передается небольшое переменное напряжение. Если вы касаетесь пальца экраном или другим предметом, проводящим ток, происходит утечка тока, она фиксируется датчиками, и вычисляются координаты точки нажатия.

Бывают обычные емкостные экраны и проекционно-емкостные. Вторая технология — более «продвинутая». Такие экраны более чувствительны (скажем, реагируют на руку в перчатке, в зависимости от просто емкостных), поддерживают технологию мультитач (одновременное определение координат нескольких точек касания). Емкостные экраны используют в части банкоматов, информационных киосках и охраняемых помещениях. Проекционно-емкостные — в уличных электронных киосках, платежных терминалах, банкоматах, тачпадах ноутбуков, смартфонах и других устройствах с поддержкой технологи мультитач.

Достоинства таких сенсорных экранов — это долговечность, стойкость к большинству загрязнений (к тем, которые не проводят ток), высокая прозрачность экрана, возможность работы при низких температурах. При необходимости можно обеспечить высокую прочность — слой стекла на емкостном экране может быть толщиной до 2 см. Емкостные экраны реагируют на легчайшие прикосновения. Проекционно-емкостные экраны еще и поддерживают мультитач.

Недостаток емкостных экранов — более высокая стоимость по сравнению с резистивными. К тому же, такие экраны реагируют лишь на токопроводящие предметы: палец или специальный стилус (не такой, как используется с резистивными экранами). Некоторые умельцы умудряются использовать сосиски, но где гарантия, что сосиска окажется под рукой в нужный момент?

Как видите, разные типы сенсорных экранов имеют свои преимущества и недостатки, так что вам решать, какой из них более подходящий лично для вас.

Сенсорные эталоны и разновидности представлений о свойствах

Владение сенсорными эталонами позволяет использовать разновидности и представления о каждом свойстве для анализа и определения свойств разных предметов в тех или иных ситуациях. Это значит, что их можно использовать в виде единиц измерения. И мы начинаем знакомить малышей с сенсорными эталонами уже в ранний период.

Слово обладает огромным значением при изучении сенсорных эталонов. В процессе восприятия дети накапливают слуховые, зрительные, вкусовые, осязательные и обонятельные образы.

Но при этом важно, чтобы отношения и свойства предметов, которые воспринимаются ребенком, были обозначены словами, которые бы позволяли закреплять в представлении образы предметов, делать их более четкими и стойкими. Если эти образы закрепляются в словах, их можно вызывать в детском представлении и в те моменты, когда уже прошло некоторое время после непосредственного восприятия

Для этого нужно произносить соответствующие названия слов. Таким образом, именно с помощью слов можно закреплять полученные образы, которые формируются на основании представлений.

Особенности сенсорного развития у детей

Важная особенность сенсорного развития в том, что оно необходимо для младших дошкольников. Ведь это одна из приоритетных задач формирования малышей – исследование сенсорных свойств предметов.

В 2-3 года у детей начинают формироваться представления о величине, форме и цвете, а также о других предметных свойствах

Важно понимать, что представления эти были очень разнообразными

Поэтому уже в ранний период был смысл организовывать специальные занятия по развитию сенсорики. Главная задача этих занятий – накапливать сенсорный опыт.

И это фундамент, который бы позволил на следующих этапах обучения постепенно накапливать опыт и знания, расширять его и использовать в разных ситуациях.

Малыш должен познакомиться со всеми базовыми разновидностями свойств:

• цвет;
• форма;
• величина;
• звуки;
• количество без счета.

Согласно исследованиям психологов, сенсорное развитие – это фундамент умственного формирования. Он обладает самостоятельным значением, ведь для полноценного восприятия нужно обучать детей в школе, детском саду и т.п.

В любом возрасте сенсорное воспитание обладает задачами, позволяющими формировать определенные звенья сенсорной культуры.

В 2-3 года дети учатся определять форму, цвет и величину, как важные признаки предметов, накапливаются их представления о том, какими разновидностями обладают форма и цвет и о том, как два предмета могут относиться по величине.

Определение

Музыкальный слух – это способность различать высоту, тембр звуков, мелодию и ритмический рисунок. Сенсорное воспитание подразумевает обучение дошкольников навыкам обследования предметов, развитие представлений о эталонах сенсорики.

Обследовать предметы дети учатся в качестве специально организованного процесса восприятия. Необходимо определять те свойства предмета, о которых нужно знать, чтобы эффективно справляться с планируемой деятельностью. Разные предметы подразумевают использование разных методов обследования. Да и исследуемые качества в них разные.

Можно выделить несколько правил, которые нужно соблюдать в процессе обследования:

• ребенок воспринимает целостный облик предмета;
• он должен разделить его на несколько частей и определить их признаки;
• он должен соотнести в пространстве разные части друг с другом;
• он должен выделить мелкие фрагменты, установить то, как они расположены в пространстве;
• в заключении нужно снова понаблюдать за целостным предметом.

Этот подход помогает дошкольникам приобрести обобщенные способы познания с помощью чувств, которые могут быть использованы в ими затем в самостоятельной активности.

Какой тип монитора лучше выбрать?

На сегодняшний день устаревшие модели мониторов с ЭЛТ уже не выпускаются, более того, даже в магазинах их уже нельзя купить. Но несмотря на это, им ещё можно найти применение. Подобные устройства можно устанавливать на серверах, так как они не требуют особого качества изображения. Основная задача лишь вывести происходящее на экран. Купить ЭЛТ мониторы можно и за 300 рублей.

Наиболее распространёнными в наши дни являются ЖК мониторы. Выпущено их огромное количество и самых разнообразных модификаций. Подходить к выбору монитора следует особенно тщательно. Выбор должен зависеть от того, какое назначение будет у этого устройства. Цены на ЖК мониторы очень разнятся. Верхний порог может уходить за 20 тысяч рублей.

Если говорить о плазменных панелях, то приобретать их имеет смысл лишь тогда, когда к качеству изображения предъявляются особые требования. Как правило, это дизайн, работа с видео, фотографией, 3d графикой. Минимальная цена начинается от 23 тысяч рублей, а верхняя граница уходит за 70 тысяч.

Сенсорное развитие в дошкольном возрасте

В процессе дошкольного периода сенсорное познание может быть изменено: ребенок может манипулировать с предметом, что постепенно приведет его к знакомству с ним посредством осязания или зрения, а также в результате так называемого зрительного ощупывания.

К примеру, чтобы убедиться, что в ведре находится сырой песок, дети должны его трогать. А дети в 5 или 6 лет могут понять это, лишь посмотрев на него.

Педагогу нужно следить за тем, чтобы у дошкольников были условия, в которых те могли бы применять навыки анализа природной среды. К примеру, старшие дети могут помогать чинить книги или коробки от настольных игр. Для этого им нужно определять, какая бумага больше подойдет – прозрачная или непрозрачная, плотная или тонкая. Также они должны определить ширину и длину полосок для вырезания.

В младшем или раннем возрасте дети могут играть в игрушки, которые формируют их восприятие и ощущения. Это игрушки сборно-разборного типа и игрушки, которые изготавливаются из разных материалов, которые отличаются друг от друга звучанием и размером.

Чтобы обогатить сенсорный опыт ребенка, нужно использовать дидактические игры. Многие из них подразумевают обследование предмета, позволяют различать признаки, обозначать эти признаки словами.

В определенных играх дети группируют предметы по разным качествам.

Они могут сравнивать эти предметы, замечая в них разные или схожие признаки, выделяя наиболее важные из них.

В результате дети могут обобщать их, опираясь на существенные признаки, закрепляющиеся в речи. Таким образом, дети могут приобрести сенсорные эталоны.

Работая с дошкольниками, мы стараемся формировать у них сенсорную культуру, что становится одной из важных задач. Сенсорное воспитание закладывает основу для других аспектов воспитания дошкольников.

Разрешение и DPI

Разрешение экрана – одна из самых важных характеристик телефона. Именно от нее зависит, насколько качественной будет картинка на экране телефона. Чем выше оно – тем больше плотность пикселей, и тем однороднее будет выглядеть изображение. Сочетание больших габаритов и небольшого разрешения – делают картинку «зернистой» и фрагментированной. Высокая разделительная способность – напротив, обеспечивает информации на экране однородность и плавность форм. Современные Full-HD экраны состоят из элементов, неразличимых невооруженным глазом, и делают изображение сверхчетким.

Термин Retina display введен корпорацией Apple для обозначения экранов, плотность пикселей которых составляет более 300 единиц на дюйм (для телефонов). В таких устройствах человеческий глаз не может отличить отдельные элементы экрана и воспринимает картинку целиком, подобно реальным очертаниям предмета или его изображению на бумаге и холсте. Сегодня производством Retina display занимаются такие компании, как Samsung, Sharp и LG.

Сегодня наиболее распространены следующие разрешения дисплея:

1. 320х480 точек – почти ушедшее из употребления, но еще встречающееся в бюджетных смартфонах. Дает излишне зернистую картинку, потому не пользуется популярностью. Обозначается термином HVGA.
2. 480х800 и 480х854 (WVGA) – распространенные разрешения среди недорогих телефонов. Нормально смотрится при диагонали 3.5-4″, на больших – дает излишне фрагментированное изображение.
3. 540х960 (qHD) – популярный показатель для средне-бюджетных смартфонов. Обеспечивает приемлемое качество изображения в экранах до 4.5-4.8 дюймов диагональю.
4. 720х1280 – с этой отметки стартуют HD-смартфоны. Обеспечивает отличную детализацию картинки вплоть до 5.5″, нормально смотрится и на больших дисплеях.
5. 1080х1920 – Full-HD матрицы, предоставляющие изображение превосходного качества. Использубются в флагманских моделях смартфонов.
6. Отдельно стоит выделить дисплеи, применяемые в продукции компании Apple. В них используются нестандартные разрешения: 640х960 при 3.5″ (модель iPhone 4/4s), 640х1136 для 4″ (5/5c/5s), и 750х1334 для 4.7″ (iPhone 6).

При выборе нового смартфона – следует учитывать размеры дисплея и DPI. Покупка телефона с меньшей плотностью пикселей, чем была у предшественника – потребует длительного привыкания, и первое время будет причинять дискомфорт глазам. Если плотность точек на дюйм составляет менее 200 – не исключено, что вы так и не сможете к ней привыкнуть

Обращайте на это внимание при приобретении телефона с большей диагональю, чем у старой трубки: например, разрешение 480х800 дает около 233 DPI при диагонали в 4″, а при 5″ – всего 186

Сенсорные эталоны как целая система

Сенсорные эталоны – это не просто отдельные образцы, а целая система, в которой разновидности определенного свойства располагаются в нужной последовательности и различаются по конкретным признакам. Развитие сенсорных эталонов осуществляется благодаря сенсорному воспитанию. Без целенаправленного воспитательного процесса дети способны усвоить лишь некоторые эталоны.

Сенсорные эталоны – это термин, который впервые использовал А.В. Запорожец, когда разрабатывал теорию формирования восприятия путем развития перцептивных действий.

Сенсорные эталоны – это представления о тех или иных свойствах и их отношений: о цвете, о величине, о форме, о пространственном расположении, о высоты звучания, о длительности времени и т.п. появились эти эталоны в процессе исторического развития людей. Человечество использует их как мерки и образцы, с помощью которых можно установить и обозначить определенные отношения и свойства.

В детском саду главное содержание сенсорного воспитания состоит из знакомства с формой, цветом и величиной. В виде сенсорных эталонов выступают хроматические и ахроматические цвета, которые размещены в спектре в строгой последовательности, связанной с длиной световых волн.

Если смешать два цвета, которые лежат в спектре не рядом друг с другом, то можно получить промежуточный цвет. Если же смешать два соседних цвета, то получится дополнительный оттенок. Можно выделить холодные и теплые хроматические цвета. Сначала дети учатся воспринимать белые и черный цвет и хроматические цвета. Все это создает предпосылки для успешного усвоения названий цветов.

Обычно на первых порах вводят шесть цветовых тонов. Голубой при этом исключается, ведь детям его сложно усвоить. Этот цвет лучше изучать в более поздний этап, когда дошкольники имеют представление о том, что такое оттенки, где цветовые тона располагаются в спектре и как их можно разделить на холодные и теплые.

Процесс овладения сенсорными эталонами длится долго и протекает сложно. Усвоить один из эталонов – не значит просто научиться его называть. Нужно иметь ясное представление о том, какие разновидности могут быть у каждого свойства и научиться пользоваться этими представлениями для выделения и анализа свойств разных предметов. Иначе говоря, изучение сенсорных эталонов – это адекватное их применение в качестве единиц измерения во время оценки свойства.

Если с дошкольниками проводить последовательную работу по обследованию, они учатся легко выделять и называть множество разных признаков для каждого предмета. Это аналитическая мыслительная деятельность дошкольника, которая в будущем даст ему возможность более глубоко анализировать явления и предметы, обнаруживать в них существенное и несущественное, правильно видоизменять их в соответствии с поставленной задачей.

Применение

Сенсорные экраны используются в платёжных терминалах, информационных киосках, автомобильных головных устройствах и бортовых компьютерах, оборудовании для автоматизации торговли, карманных компьютерах, мобильных телефонах, игровых консолях, операторских панелях в промышленности.

Достоинства и недостатки в карманных устройствах

Достоинства

• Простота интерфейса.
• В аппарате могут сочетаться небольшие размеры и крупный экран.
• Быстрый набор в спокойной обстановке.
• Серьёзно расширяются мультимедийные возможности аппарата.

Недостатки

• Нет тактильной отдачи.
• Высокое энергопотребление.
• Сильное механическое воздействие может привести к повреждению экрана.
• Отсутствие гигиены экрана.

Достоинства

В информационных и торговых автоматах, операторских панелях и прочих устройствах, в которых нет активного ввода, сенсорные экраны зарекомендовали себя как очень удобный способ взаимодействия человека с машиной. Достоинства:

• Повышенная надёжность.
• Устойчивость к жёстким внешним воздействиям (включая вандализм), пыле- и влагозащищённость.

Недостатки

• (Для ёмкостных экранов). Нет тактильной отдачи.
• Работая с вертикальным экраном, пользователь вынужден держать руку на весу. Поэтому вертикальные экраны пригодны только для эпизодического использования наподобие банкоматов.
• На горизонтальном экране руки загораживают обзор.
• Даже с острым пером параллакс ограничивает точность позиционирования действий оператора на сенсорных экранах без курсора. В то же время использование курсора создаёт оператору дополнительные сложности, уменьшая эргономичность.
• При использовании экрана не полностью чистыми руками использование затрудняется ввиду трудностей движения пальцев, а также образующихся отпечатков пальцев и пятен, если на экране нет специальных покрытий для их нейтрализации.

Эти недостатки не позволяют использовать только сенсорный экран в устройствах, с которыми человек работает часами. Впрочем, в грамотно спроектированном устройстве сенсорный экран может быть не единственным устройством ввода — например, на рабочем месте кассира сенсорный экран может применяться для быстрого выбора товара, а клавиатура — для ввода цифр.

Самые популярные виды сенсоров

Резистивные сенсоры

Резистивный сенсор состоит из пластиковой мембраны (идет первой) и панели, изготовленной из стекла (идет вторым слоем). Между этими слоями прокладывается микроизолятор, призванный обезопасить друг от друга токопроводящие поверхности. На поверхностях слоев располагаются электроды (в первом слое они идут горизонтально, во втором — вертикально). Нажимая на экран, вы провоцируете замыкание слоев, специальный датчик считывает ваше нажатие и преобразовывает его в сигнал, который передается в процессор. В итоге экран реагирует на поставленную вашим касанием задачу — например, запускает видео, открывает документ и проч.

Данная технология считается достаточно простой, а потому на изготовление резистивных экранов тратится не слишком много средств. В итоге продукция с ними часто оказывается в бюджетном ценовом сегменте, что является главным достоинством техники с резистивными экранами. Техника с резистивными дисплеями представлена в большом количестве и ассортименте. В числе минусов этого типа сенсоров — отсутствие поддержки мультижестов, плохая видимость на солнце/при ярком свете, низкая износостойкость, невысокая точность.

Емкостные сенсоры

Данная технология является более совершенной — она поддерживает мультитач, отличается приличной видимостью при ярком свете и лучшей износостойкостью, более высоким уровнем точности. В числе недостатков — более значительная цена устройств с емкостными экранами, негативная реакция на воздействие жидкостей.

Как работает сенсорный экран данного типа? Ключевую роль здесь выполняют электроды, располагающиеся в углах дисплея и передающие друг другу переменные потоки электричества. В итоге образуется своеобразная сетка тока. Нажимая на экран, человек смещает направление тока, что позволяет системе определить место нажатия и соответственно вычислить и выполнить требующуюся команду. Тело человека в этом случае вместе с самим экраном выступают проводниками тока. Дисплей состоит из стекла, покрытого резистивным материалом, обеспечивающим эффективный электрический контакт.

Инфракрасные сенсоры

Рамка экрана (выполнен из стекла) включает приемники и излучатели инфракрасных лучей. Работая, они образуют на поверхности дисплея инфракрасную сетку. Нажав на экран, мы перекроем доступ определенным лучам — система вычислит это место и считает соответствующую задачу, которую ей нужно будет выполнить.

В числе недостатков — не очень высокая точность (особенно при ярком свете), «боязнь» загрязнений и высокая стоимость изделий с инфракрасными дисплеями. В числе плюсов — хорошая видимость на солнце, долговечность.

Дисплей и индикаторы

Дисплей (англ. display — показывать, от лат. displicare — рассеивать, разбрасывать) — электронное устройство, предназначенное для визуального отображения информации. Дисплеем в большинстве случаев можно назвать часть законченного устройства, используемую для отображения цифровой, цифро-буквенной или графической информации электронным способом. Следует различать понятия «дисплей», как часть устройства, и монитор, который может иметь дисплеи разных типов — ЭЛТ, ЖК, плазменный и так далее. Например, мобильный телефон в своём составе имеет дисплей для отображения информации, но он же может иметь и выносной (подключаемый) монитор.

Области применения

Видеомонитор «Commodore»

Видеомонитор «Электроника 32ВТЦ-202», СССР, 1980-е годы

Мониторы, предназначенные для наблюдения и (или) контроля телевизионного изображения, называются видеомониторами. Такие устройства, применяемые на разных стадиях телевизионного производства, отличаются от телевизора отсутствием тюнера. Кроме того, профессиональные видеомониторы отображают телевизионный растр полностью в режиме Underscan для возможности полноценного контроля кадрировки. К точности цветопередачи видеомониторов предъявляются повышенные требования для использования в качестве эталона. Профессиональные видеомониторы часто выполняются в корпусе, приспособленном для установки в стандартную стойку, чаще всего 19-дюймовую.

Монитор, предназначенный для вывода информации компьютера, выполняет функцию дисплея и отличается от видеомонитора стандартом разложения, не совпадающим с телевизионными. Как правило, компьютерные дисплеи, в том числе с кинескопом, обладают более высокой строчной и кадровой частотой и чёткостью, чем видеомониторы для стандартного телевидения. Это продиктовано условиями продолжительного наблюдения изображения с близкого расстояния. Кроме того, видеовходы компьютерных мониторов выполняются по компонентному, а не композитному принципу.

Технологии сенсорных экранов

Разработано несколько технологий сенсорных экранов, которые имеют свои
достоинства и недостатки. Поэтому сенсорные экраны, выполненные по различным
технологиям, имеют свои области применения. Далее рассмотрены современные
технологии сенсорных экранов.

Резистивный сенсорный экран

Резистивный сенсорный экран состоит из стеклянной или акриловой панели, которая
покрыта электрически проводящим слоем и резистивным слоем. Тонкие слои
разделяются невидимыми разделительными точками. При работе через панель проходит
электрический ток. Когда к панели прикладывается давление, слои прижимаются друг
к другу, вызывая изменение электрического тока. В результате регистрируется
событие касания.

Резистивные сенсорные экраны, в общем, наиболее удобны. Несмотря на то, что
прозрачность резистивного сенсорного экрана меньше, чем в сенсорных экранах
других типов, резистивные экраны наиболее долговечны и могут работать в
неблагоприятной рабочей обстановке. Резистивные сенсорные экраны рекомендуются
для торговых терминалов, ресторанов, автоматизированных систем управления,
медицинских учреждений и т.д.

Достоинства:

• Высокая разрешающая способность касания.
• Возможность работы с любым пером.
• Устойчивость к воздействию грязи, пыли, воды или света, так как экран
  герметизирован. Даже глубокие царапины не влияют на точность устройства.
• Высокая долговечность: экраны прошли испытания, эквивалентные 35 млн
  касаний.

• Недостаточная прозрачность — 75%.
• Возможность повреждения резистивных слоев острыми объектами, а также износ
  этих слоев со временем.

Сенсорный экран с поверхностными акустическими волнами

Технология поверхностных акустических волн (Surface Acoustic Wave — SAW)
позволяет создать наиболее совершенные сенсорные экраны. Она опирается на
передачу звуковых волн по прозрачной стеклянной панели, на которой расположены
наборы передатчиков и отражателей. Когда палец касается экрана, акустические
волны абсорбируются (поглощаются) и в этой точке регистрируется событие касания.

Так как вся панель изготовлена из стекла, здесь нет подверженных износу
слоев, что позволяет разработать наиболее живучие и наиболее прозрачные
сенсорные экраны. Сенсорные экраны с поверхностными акустическими волнами
рекомендуются для общественных информационных киосков, компьютерного обучения
или других применений с интенсивным трафиком.

Достоинства:

• Высокая разрешающая способность касания (максимум 4096х4096 точек).
• Высокая прозрачность.
• Отсутствие дрейфа, что устраняет необходимость частой рекалибровки.
• Большая долговечность: сенсорный экран прошел испытания, эквивалентные 50
  млн касаний.

• Экрана необходимо касаться пальцем теплой руки или мягким пером. Карандаш
  или ручка здесь не годятся.
• Экран герметизирован неполностью, поэтому на его работу влияет пыльная,
  грязная или влажная среда.

Емкостной сенсорный экран

Емкостной сенсорный экран состоит из стеклянной панели с покрытием из
емкостного, т.е. способного сохранять электрический заряд, материала. Датчики,
расположенные в углах панели, измеряют емкость человека, который пальцем
касается покрытия. По изменению емкости, которое вызывает изменение частоты
генератора, регистрируются координаты X и Y события касания.

Емкостные сенсорные экраны отличаются долговечностью и имеют высокую
прозрачность. Они используются в самых разнообразных применениях, от ресторанов
и торговых терминалов до промышленных систем управления и информационных
киосков.

Достоинства:

• Высокая разрешающая способность касания.
• Высокая прозрачность.
• Большая долговечность: сенсорный экран прошел испытания, эквивалентные 20
  млн касаний..
• Нечувствительность к пыли, жировым отпечаткам и влажности.

Сенсорная панель

Для портативных компьютеров вместо сенсорного экрана часто применяется так
называемая сенсорная панель (touch pad). Она может быть встроена в
клавиатуру компьютера, либо подключается вместо мыши. Для управления позицией
курсора на экране пользователь перемещает палец по поверхности сенсорной панели.
Освоение работы с сенсорной панелью требует некоторого времени. В таких панелях
применяется емкостной датчик или датчик с поверхностными акустическими волнами.