Puuteekraan: erinevus redaktsioonide vahel

[[Pilt:IBM_Simon_Personal_Communicator.png|pisi|200px|Esimene puuteekraaniga mobiiltelefon (kommunikaator) IBM Simon (1992)]]

'''Puuteekraan''' ehk '''puutetundlik ekraan''' on puutetundliku [[andur]]ikihiga [[ekraan]] ([[kuvar]]), mille osi sõrme(de)ga (või eripliiatsiga) eriviisiliselt puudutades saab sisestada [[andmed|andmeid]] ja juhtimiskäske. Niisiis on puuteekraan kombineeritud [[I/O|sisend-väljundseade]], mis lisaks optilisele väljundseadmele toimib ühtlasi sisendseadmena (asendades [[arvutihiir]]t või [[puuteplaat]]i).

Esimene arvuti puuteekraan loodi USA-s programmeeritud õppe jaoks aastal [[1972]]. Selle arvuti PLATO IV puuteekraan põhines [[infrapunakiirgus |infrapunakiirte]] kasutamisel (koosnes 16×16 plokkidest). Vaatamata nii väikesele täpsusele sai kasutaja ekraanil soovitud kohta vajutades anda küsimusele enda valitud vastuse.

Aastal [[1971]] töötas doktor Sam Hurst (Elographicsi (praegune Elo TouchSystems) asutaja välja sensori “"''Elograf''”", mis funktsioneeris neljatraadilisel resistiivsel printsiibil. Aastal [[1974]] valmistas Hurst tõelise puuteekraani (läbipaistev Elograf) ja aastal [[1977]] töötas välja viietraadilise ekraani. [[1982]]. aastal esitles Elographics puutetundliku ekraaniga kineskoopteleviisorit.

Puutepunkti koordinaatide (asukohaarvude ''x'' ja ''y'') kindlakstegemiseks rakendab juhtlülitus ([[kontroller]]) esmalt [[alalispinge alumise plaadi elektroodidele. Puutepunkti asukohas tekib siis takistuste suhtele vastav elektripinge (5-voldise elektroodipinge korral võib see olla näiteks ''x'' = 2  V). Seda pinge väärtust mõõdab kontroller pealmise plaadi elektroodidelt (nende elektroodide vahel enne kontakti pinge puudus); nii saadakse ''x''-koordinaadi signaal. Teise koordinaadi saamiseks pingestatakse pealmine plaat, mis on alumisega risti, ja mõõdetakse pinge väärtus alumise plaadi elektroodidelt; saadakse ''y''-signaal. Kontroller vahendab need signaalid [[draiver]]ile vajaliku toimingu sooritamiseks.

Alguses on kõik neli elektroodi maandatud, aga membraanil on +5  V pinge. Pinge suurust membraanil kontrollitakse pidevalt analoog-digitaalmuunduriga. Kui ekraani peale vajutatakse, tuvastab mikroprotsessor membraani pinge muudatuse ja hakkab koordinaate välja arvutama.

Ekraan kujutab endast klaaspaneeli, mille nurkades on [[piesoelekter |piesoelektrilised konverterid]]. Paneeli äärtel asuvad peegeldavad ja vastuvõtvad andurid. Spetsiaalne kontroller genereerib kõrgsagedusliku elektrilise signaali ja saadab selle konverterile, mis muundab selle signaali pinnalaineteks ja mida seejärel andurid peegelduvad. Need peegeldatud lained konverdivad vastuvõtuandurid elektrisignaalideks, mis kontrolleriga analoogsignaalideks muudetakse.

Ekraani sõrmega puudutamisel osa pinnalainete energiast neeldub. Vastuvõtja fikseerib selle muudatuse ja mikrokontroller arvutab välja puutepunkti koordinaadid. See ekraanitüüp reageerib niisuguse eseme puudutamisele, mis on võimeline akustilist lainet absorbeerima (sõrm, kinnastatud käsi, poorne kumm). Sellist tüüpi ekraanide puhul on peale puutekoha oluline ka puutejõud – pinnalainete absorbeerimise tase sõltub surve suurusest puutepunktis (ekraan puudutamise ajal siiski ei deformeeru). Selline ekraan on väga läbipaistev, sest puudub resistiivne ja juhtiv kiht. Mõnel juhul klaasi üldse ei kasutatagi, et vältida peegeldusi. Selliste ekraanide eraldusvõime on suurem kui maatrikspuuteekraanidel, aga väiksem kui mahtuvuslikel.

Piesoelektrilisi ekraane kasutatakse enamasti mänguautomaatides, infosüsteemides ja haridusasutustes.

[[Infrapunakiirgus |Infrapunakiirte]] kasutamisel põhineva puuteekraani servades on vastakuti [[optoelektroonika |optoelektroonilised]] kiirgusallikad ja kiirgusvastuvõtjad: ekraani vasakus servas infrapunast kiirt väljastavate [[valgusdiood]]ide rida ning parempoolses servas vastav arv [[fotodiood]]e; samasugused read paiknevad ka ekraani alumises ja ülemises servas. Nii moodustub ristuvate infrapunakiirte nähtamatu võrk. Kui ekraani sõrme või mõne esemega puudutada, tõkestab puutekoht mõne horisontaalse ja vertikaalse kiire edasipääsu fotodioodini ja nende kiirgusvastuvõtjate väljundsignaal väheneb järsult. Nõrgenenud signaalipingega fotodioodide järgi määrabki kontroller puutepunkti koordinaadid.

Oma lihtsa ehituse ja vähese hooldusvajaduse tõttu on selline ekraan populaarne sõjanduses.

[[Tensomeetria |Tensomeetriline]] puuteekraan reageerib ekraani deformeerumisele. Selliste ekraanide täpsus on madal, kuid need on vandaalikindlad. Kasutusalad: pangaterminalid, piletiautomaadid ja muud välitingimustesse paigaldatud seadmed.

Induktsioon-puuteekraan on kasutusel [[Digitaallaud |graafikalaudades]]. Need ekraanid reageerivad ainult spetsiaalse pliiatsi peale. Peamine kasutusala – tippklassi (''high-end'') kunstitahvlid.

Projektsioonmahtuvuslik puuteekraan, lühend PCT (ingl sõnadest ''projected capacitive technology'') või PCAP (sõnadest ''projected capacitive'') on praegusajal põhiline puuteekraani tüüp [[nutitelefon]]ides, [[tahvelarvuti]]tes ja järjest enam ka [[LCD TFT |TFT LCD]]-kuvarites. Suurte ekraanide korral võib ilmneda tundlikkus väliste elektromagnethäirete suhtes.

Ekraani katteklaasi sisepoolele on paigaldatud läbipaistvate elektroodide võrk; seda moodustavate ristuvate ribade kihid on teineteisest isoleeritud. Üks kiht toimib [[sensor]]ina ja teine [[draiver]]ina. Nende ribade ristumispunktides kujunevad miniatuursed [[kondensaator]]id. Mõlema kihi elektroodide vahele rakendatakse [[elektripinge |pinge]], nii et ristumiskohtades kujuneb teatav vastumahtuvus. Kui sõrmega puudutada katteklaasil niisuguse [[maatriks]]i mingi kohta, siis inimese mahtuvusest tulenev laeng nagu projitseeruks läbi ekraaniklaasi sensorribale ja sellelt [[elektriline induktsioon |elektrilise induktsiooni]] teel draiverribale. Nendele kondensaatorite mahtuvuse muutusi töötleb puuteekraani [[kontroller]].

[[Samsung]]il läks korda paigutada elektroodmaatriksi juhtivad ribad otse [[AMOLED]]-ekraani [[piksel |pikslite]] vahele; tulemusena lihtsustus ekraani ehitus ja paranes läbipaistvus.

Niisugust ekraanistruktuuri eraldab välismõjudest katteklaas. Seetõttu on ekraan kulumiskindel ja pikaealine, ekraani läbipaistvus on kuni 90%, temperatuuritaluvus on väga hea. Ekraaniklaas võib olla küllalt paks, mis muudab ekraanid vandaalikindlateks. Seepärast saab neid ekraane ka kasutada infotahvlites ja automaatides, mis on paigaldatud õuetingimustesse. On olemas mudelid, mis reageerivad kinnastatud käe puudutusele. Sõrme asemel võib ekraani puudutada ka juhtiva pliiatsiga.

*[https://www.distronik.com/touch-screen/pcap-projected-capacitive-touchscreen.html Projected Capacitive Touchscreen]

[[Kategooria: Kuvarid]]