Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Физика / Научные работы / Принцип действия сенсорного экрана и его роль в современном обществе.

Принцип действия сенсорного экрана и его роль в современном обществе.



  • Физика

Поделитесь материалом с коллегами:



Муниципальное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №12



Научно-практическая конференция











Тема: «Принцип действия сенсорного экрана и его роль в современном обществе»













Автор: Дворников Евгений Максимович

Научный руководитель:

Черненко Ирина Николаевна





Январь 2016 года









Содержание

1. Введение…………………………………………………………… 2 - 3

    1. 1.1. Актуальность темы исследования……………………………

    2. 1.2. Предмет и объект исследования………………………………

    3. 1.3. Цель и задачи работы …………………………………..

    4. 1.4. Методы исследования…………………………………………

2. Основная часть…………………………………. 3 - 10

История создания сенсорных экранов, его функции, примеры.

Плюсы и минусы сенсорного экрана.

Роль сенсорных экранов в жизни современного человека.

3. Заключение………………………………………………………… 11

4. Список литературы………………………………………………… 12

5. Приложения……………………………………………………… 13 - 15

















Введение

    1. Актуальность темы исследования

Еще буквально несколько лет назад сенсорный экран у сотовых телефонов, ноутбуках казался явлением на грани фантастики. Однако в наши дни он есть практически у каждого, особенно у жителей крупных городов.

Лично у меня сотовый телефон с сенсорным экраном появился в 7 классе школы. В первую очередь, телефон приобретался как средство постоянной связи со мной вне дома. Но функция телефона с сенсорным экраном - это то, без чего я не могу себе представить современного ученика школы: осуществить набор телефона за несколько движений, отправить и получить смс, общение в социальных сетях, поиск информации в Интернете, отправка почты с сотового телефона и многое другое. Чем старше я становился, тем чувствительней становился экран моего телефона и планшета. Сначала это был сенсорный телефон с большим экраном, потом с полноценной qwerty-клавиатурой и, наконец, полнофункциональный смартфон со всеми возможными современными функциями: фото-видео-камера, интернет, работа с разного рода приложениями, игры и пр.

Всеобщее утверждение:

Школьники не могут представить свой день в школе без мобильного телефона.


1.2. Предмет и объект исследования

Предмет исследования

Сенсорная панель как функционал современного мобильного телефона, планшета и преимущества, которые она дает современному человеку (ребенку, взрослому).

Объект исследования

Ученики класса, взрослые (учителя, родители, бабушки и дедушки).

1.3. Цель и задачи работы

Цель:

  • Раскрыть положительную и отрицательную стороны использования сенсорных панелей в жизни современного человека.

Задачи:

  • Выяснить роль сенсорных панелей в жизни современного человека

  • Выявить, положительные и отрицательные аспекты наличия сенсорных панелей на телефоне, планшете у людей.

  • Создать памятку о сенсорных панелях.

  • Провести анкетирование среди одноклассников.

1.4. Методы исследования


  • сбор информации по теме исследовательской работы

  • анализ анкет учащихся, родителей, учителей, людей преклонного возраста

  • творческая работа « Изготовление памяток о правилах пользования устройств с сенсорными экранами».

  1. Что такое сенсорный экран?

  2. Сенсорный экран — устройство ввода информации, представляющее собой экран, реагирующий на прикосновения к нему.

Сенсорный экран изобрели в США в рамках исследований по программированному обучению. Компьютерная система PLATO IV, появившаяся в 1972 году, имела сенсорный экран на сетке ИК-лучей, состоявший из 16×16 блоков. Но даже столь низкая точность позволяла пользователю выбирать ответ, нажимая в нужное место экрана.

В 1971 году Сэмюэлем Херстом (будущим основателем компании Elographics, ныне Elo TouchSystems) был разработан элограф — графический планшет, действовавший по четырёхпроводному резистивному принципу (U.S. Patent 3 662 105). В1974 году он же сумел сделать элограф прозрачным, в 1977 — разработал пятипроводной экран. Объединившись с Siemens, в Elographics сумели сделать выпуклую сенсорную панель, подходившую к кинескопам того времени. На всемирной ярмарке 1982 года Elographics представила телевизор с сенсорным экраном.

В 1983 году вышел компьютер HP-150 с сенсорным экраном на ИК-сетке. Впрочем, в те времена сенсорные экраны применялись преимущественно в промышленной и медицинской аппаратуре.

В потребительские устройства (телефоны, КПК и т.д.) сенсорные экраны вошли как замена крохотной клавиатуре, когда появились устройства с большими (во всю переднюю панель) ЖК-экранами. Первая карманная игровая консоль с сенсорным экраном — «game.com», первое массовое устройство, поддерживающее мультитач — «iPhone».

Сенсорные экраны используются в платёжных терминалахинформационных киосках, оборудовании для автоматизации торговли, карманных компьютерах, мобильных телефонах, игровых консолях, операторских панелях в промышленности.

Принципы работы сенсорных экранов

Существует множество разных типов сенсорных экранов, которые работают на разных физических принципах.





  1. Резистивные сенсорные экраны:

1)Четырехпроводной экран

Резистивный сенсорный экран состоит из стеклянной панели и гибкой пластиковой мембраны. И на панель, и на мембрану нанесено токопроводящее (иначе говоря резистивное) покрытие. Пространство между стеклом и мембраной заполнено микро-изоляторами, которые равномерно распределены по активной области экрана и надёжно изолируют проводящие поверхности. Когда на экран нажимают, панель и мембрана замыкаются, и контроллер с помощью аналогово-цифрового преобразователя регистрирует изменение сопротивления и преобразует его в координаты прикосновения (X и Y). В общих чертах алгоритм считывания таков:hello_html_4c8b9823.png

  1. На верхний электрод подаётся напряжение +5В, нижний заземляется. Левый с правым соединяются накоротко, и проверяется напряжение на них. Это напряжение соответствует Y-координате экрана.

  2. Аналогично на левый и правый электрод подаётся +5В и «земля», с верхнего и нижнего считывается X-координата.
    В настоящем времени такого рода телефоны не используются в обиходе, в силу своей непрактичности.

hello_html_m748789b3.jpg

















2)Пятипроводной экран

Пятипроводной экран более надёжен за счёт того, что резистивное покрытие на мембране заменено проводящим (5-проводной экран продолжает работать даже с прорезанной мембраной). На заднем стекле нанесено резистивное покрытие с четырьмя электродами по углам.

Изначально все четыре электрода заземлены, а мембрана «подтянута» резистором к +5В. Уровень напряжения на мембране постоянно отслеживается аналогово-цифровым преобразователем. Когда ничто не касается сенсорного экрана, напряжение равно 5 В.

Как только на экран нажимают, микропроцессор улавливает изменение напряжения мембраны и начинает вычислять координаты касания следующим образом:

  1. На два правых электрода подаётся напряжение +5В, левые заземляются. Напряжение на экране соответствует X-координате.

  2. Y-координата считывается подключением к +5В обоих верхних электродов и к «земле» обоих нижних.


Особенности

Резистивные сенсорные экраны дёшевы и стойки к загрязнению. Резистивные экраны реагируют на прикосновение любым гладким твёрдым предметом: рукой (голой или в перчатке), пером, кредитной картой, медиатором. Их используют везде, где вандализм и низкие температуры не исключены: для автоматизации промышленных процессов, в медицине, в сфере обслуживания (POS-терминалы), в персональной электронике (КПК). Лучшие образцы обеспечивают точность в 4096×4096 пикселей.

Недостатками резистивных экранов являются низкое светопропускание (не более 85% для 5-проводных моделей и ещё более низкое для 4-проводных), низкая долговечность (не более 35 млн нажатий в одну точку) и недостаточная устойчивость (плёнку легко разрезать).

Примеры:



hello_html_m62987fd5.jpghello_html_m61ef801.jpg




2. Матричные сенсорные экраны



Конструкция и принцип работы

Конструкция аналогична резистивной, но упрощена до предела. На стекло нанесены горизонтальные проводники, на мембрану — вертикальные.

При прикосновении к экрану проводники соприкасаются. Контроллер определяет, какие проводники замкнулись, и передаёт в микропроцессор соответствующие координаты.

Особенности

Имеют очень низкую точность. Элементы интерфейса приходится специально располагать с учётом клеток матричного экрана. Единственное достоинство — простота, дешевизна и неприхотливость. Обычно матричные экраны опрашиваются по строкам (аналогично матрице кнопок); это позволяет наладить multitach. Постепенно заменяются резистивными.

hello_html_m4ee257a3.gifhello_html_7f4db67a.gif

3.Ёмкостные сенсорные экраны:

Конструкция и принцип работы

Ёмкостный (или поверхностно-ёмкостный) экран использует тот факт, что предмет большой ёмкости проводит переменный ток. hello_html_78fbb9dd.png

Ёмкостный сенсорный экран представляет собой стеклянную панель, покрытую прозрачным резистивным материалом (обычно применяется сплав оксида индия и оксида олова). Электроды, расположенные по углам экрана, подают на проводящий слой небольшое переменное напряжение (одинаковое для всех углов). При касании экрана пальцем или другим проводящим предметом появляется утечка тока. При этом чем ближе палец к электроду, тем меньше сопротивление экрана, а значит, сила тока больше. Ток во всех четырёх углах регистрируется датчиками и передаётся в контроллер, вычисляющий координаты точки касания.

В более ранних моделях ёмкостных экранов применялся постоянный ток — это упрощало конструкцию, но при плохом контакте пользователя с землёй приводило к сбоям.

Ёмкостные сенсорные экраны надёжны, порядка 200 млн нажатий (около 6 с половиной лет нажатий с промежутком в одну секунду), не пропускают жидкости и отлично терпят ток непроводящие загрязнения. Прозрачность на уровне 90%. Впрочем, проводящее покрытие, расположенное прямо на внешней поверхности, всё ещё уязвимо. Поэтому ёмкостные экраны широко применяются в автоматах, лишь установленных в защищённом от непогоды помещении. Не реагируют на руку в перчатке.

Стоит заметить, что из-за различий в терминологии часто путают поверхностно- и проекционно-ёмкостные экраны. По классификации, применённой в данной статье, экран, например, iPhone является проекционно-ёмкостным, а не ёмкостным. Примеры телефонов с ёмкостным сенсорным экраном:



hello_html_17f0af7.jpg








4.Проекционно-ёмкостные сенсорные экраны:

Конструкция и принцип работы



На внутренней стороне экрана нанесена сетка электродов. Электрод вместе с телом человека образует конденсатор; электроника измеряет ёмкость этого конденсатора (подаёт импульс тока и измеряет напряжение).



Компания Samsung сумела установить чувствительные электроды прямо между субпикселями AMOLED-экрана, это упрощает конструкцию и повышает прозрачность.



hello_html_7208720e.jpghello_html_1f5671d7.pnghello_html_6c1d6957.jpg









Особенности

Прозрачность таких экранов до 90 %, температурный диапазон чрезвычайно широк. Очень долговечны (узкое место — сложная электроника, обрабатывающая нажатия). На ПЁСЭ может применяться стекло толщиной вплоть до 18 мм, что приводит к крайней вандалоустойчивости. На непроводящие загрязнения не реагируют, проводящие легко подавляются программными методами. Поэтому проекционно-ёмкостные сенсорные экраны широко применяются и в персональной электронике, и в автоматах, в том числе установленных на улице. Многие разновидности поддерживают multitach.

hello_html_42ad1945.jpg















Это были основные типы сенсорных экранов, которые большими тиражами использовались в обществе.

Плюсы и минусы устройств с сенсорным экраном

Сенсорные экраны появились относительно недавно, однако многие уже не представляют своей жизни без них. Попробуем разобраться в плюсах и минусах этого явления. 

Преимущества таких устройств преобладают над их недостатками, поэтому начнем с плюсов.

Итак, плюсы сенсорных телефонов:

1. Удобство. Сенсорные телефоны намного удобнее, чем их предшественники - кнопочные. Не надо щелкать по кнопкам, стирая их, а заодно и свои пальцы. Все операции с телефоном максимально упрощены. А вместо пальцев также можно использовать стилус.

2. Большой экран. Наличие такого экрана позволяет легко читать тексты, просматривать видеоролики или фильмы. Картинка будет смотреться гораздо лучше и эффектнее, чем на экране обычного мобильного телефона.

3. QWERTY-клавиатура. Она не просто упрощает процедуру набора текста, но и значительно экономит время. Скорость набора увеличивается в три раза, по сравнению с применением обычных кнопок.

4. Мода. Нельзя не учитывать современные тенденции в мире телефонов. Смартфон – это модно и стильно. Он будет выглядеть выигрышно и современно. А это важно для многих людей.

5. Функциональность. Много возможностей, интересные функции и программы – все это присуще смартфонам. Интерес к ним постоянно подогревается, выходят обновления и новые модели.


Минусы сенсорных телефонов:


Что касается недостатков, то они тоже есть. Хотя и в ограниченном количестве.

1. Удобство. Да, именно удобство можно отнести как к плюсам, так и минусам смартфонов. После обычного мобильного надо некоторое время привыкать к сенсорному экрану. Кроме того, в зимнее время довольно неудобно в перчатках нажимать на экран. Правда, есть специальные перчатки, которые с легкостью восполняют этот недостаток.

2. Аккуратность. Основная деталь такого телефона – сенсорный экран. Его функциональность и состояние влияет на работу всего устройства. Если разбить экран, то весь телефон придет в негодность. Поэтому к сенсорным устройствам надо относиться с особой аккуратностью.

Да, мобильная связь вызывает привыкание. Потребность без необходимости отправлять ежедневно десятки смс-сообщений подобна наркомании, и, кстати, весьма быстро опустошает счет абонента. В отдельных случаях люди даже вынуждены обратиться к врачу за решением проблемы (психиатрам). 

Вот некоторые возможные признаки такой зависимости: 
- мобильник в прямом смысле не выпускается из рук
 
- человек постоянно что-то делает с телефоном: звонит, отправляет смс, перечитывает сообщения, смотрит фотографии, настраивает меню и так далее
 
- даже ночью телефон всегда рядом.
 
Немалый вред может нанести мобильная связь и жизненному ритму человека. Ведь звонок может прозвучать в любой момент:
 
- когда вы спите, и видите прекрасный сон, или находитесь в глубокой фазе сна, которую не рекомендуется прерывать;
 
- когда вы признаетесь в любви, делаете предложение, или просто общаетесь со своей второй половинкой.
Внезапный звонок вторгается в личное пространство человека, повышает тревожность, нарушает биологический и психологический ритм.
 

Самое страшное, что в последнее время люди начали предпочитать общение по смс вместо живого общения.

Как и любая технология, мобильная связь может приносить пользу или вред. Безусловно, в использовании мобильных телефонов есть огромное количество плюсов, которые мы разберем далее.

Роль сенсорных устройств в жизни современного человека.

Для начала стоит отметить, что роль мобильного телефона в современном мире просто огромна. Давайте ознакомимся с основными задачами, в решении которых нам помогает сенсорная панель на мобильном телефоне, и узнаем, как часто люди пользуются им. Для этого я провел анкетирование:

  1. Учеников 10 класса нашей школы

  2. Учителей школы

  3. Родителей и представителей более преклонного возраста (бабушек и дедушек)

Всем участникам анкетирования я раздал анкету (Приложение 1), которую необходимо заполнить. В анкете содержатся следующие вопросы:

- Что такое сенсорный экран?

- Есть ли у вас доступ к интернету в сотовом телефоне?

- Есть ли у вас игры?

- Возникает ли у вас проблемы с работой сенсорного экрана?

- В чем помогает Вам сенсорная панель на устройстве? Чем она полезна (в школе, на работе, дома, на улице)?

- Для Вас важна модель телефона?

- Какую роль сенсорный экран на устройствах для Вас имеет значение?

- Как Вы думаете, сенсорный экран вреден для здоровья? Аргументируйте.

Школьники:

Мой опрос показал, что большинство школьников используют сенсорные экраны на телефоне, планшетах, телевизоре. Многие используют ее для поиска информации в интернете, просмотру видео и виртуальному общению. Основные пожелания к модели телефона – это большой экран и возможность играть в игры, общаться в социальных сетях, необходимость быть на связи с родителями, друзьями.

Взрослые (учителя/родители):

В результате опроса выяснилось, что все взрослые прекрасно понимают, для чего им нужен мобильный телефон и самым популярным ответом был: для телефонной связи, чтобы решать рабочие и другие вопросы. Мало, кто из взрослых вообще играет в игры на телефоне, но даже если и играют, то только лишь для того чтобы скоротать время в транспорте по дороге на работу и обратно. Половина опрошенных признали, что телефон им действительно нужен сенсорный экран на телефоне, планшете. Меньшинство сказали, что сенсорная панель их не устраивает. Основные требования к моделям: высокая чувствительность, отсутствие бликов на улице, защищенность от осадков на улице.

Люди более преклонного возраста:

По результатам опроса, я выяснил, что для «стариков» не так важен сенсорный экран. Опрошенные люди не знают, что такое сенсорный экран и не хотели бы им пользоваться. Многие привыкли пользоваться обычными домашними телефонами, хотя телефоны на кнопках их тоже устраивают. Здесь наблюдается сходство с детьми: пожилым людям, как правило, мобильные телефоны покупают их дети, чтобы всегда оставаться на связи (также как родителям важно быть на связи с ребенком).

По результатам исследования была составлена диаграмма, которая отображает, наличие устройств с сенсорным экраном (Приложение 2).


Моё мнение:
Мой телефон – это Samsung GT-S5620 Monte. (Смартфон) Для меня он не просто средство связи, это ещё и полноценный инструмент, который помогает мне решать разные задачи: вести личные заметки, читать книги в электронном виде, снимать фото и видео и размещать их в соц. сетях. Он будит меня по утрам, помогает учить мне английский язык. С помощью него я могу в любой момент посмотреть новые статьи на
wikipedia.org, узнать погоду перед выходом из дома в школу, прочитать мировые новости, без помощи почтальонов и еще не один десяток полезных дел.





Заключение

Сенсорный экран стал для нас незаменимым помощником, как средство быстрой связи, способ набора текста, возможностью для самообразования, возможность сделать фотоснимок или снять короткий видеоролик важного события. Возможность развивать разум и логику при помощи некоторых научных интернет-страниц. Конечно, во внимание нужно принять обязательные правила использования устройств с сенсорным экраном, которые я составил по результатам моего исследования (Приложение 3).

В своей работе я ответил однозначно на вопрос: «Что такое сенсорная панель, принцип ее работы и ее роль в современном мире».

Считаю, что своим исследованием, я ответил на основные вопросы о том, что развитие физики как науки - действительно играют важную роль в жизни общества.

По результатам были сделаны основные выводы, и на их основе была составлена «Памятка использования устройств с сенсорным экраном».

















Список используемых интернет ресурсов:



1. http://mobiguru.ru/

2. http://4pda.ru/

3. http://clubs.ya.ru/

4. http://ru.wikipedia.org/

5. http://www.gaw.ru/

6. http://myoptimus.net/

7. http://www.nvsaratov.ru/





























Приложение №1

Анкета (опрос)

  1. Что такое сенсорный экран?

  2. Какие виды бывают?

  3. Есть ли у вас сенсорное устройство?

  4. Есть ли у вас игры и часто ли вы в них играете?

  5. Возникает ли у вас проблемы с работой сенсорного экрана?

  6. Важна ли для вас модель сенсорного телефона?

  7. Какую роль сенсорный экран на устройствах для вас имеет значение?

  8. Сенсорный экран вреден для здоровья? Почему?

  9. Полезен ли для вас смартфон в быту? Какую работу он обычно выполняет?

  10. Представляете ли вы свою жизнь без смартфона?



































Приложение №2



































Приложение №3

«Памятка пользования сенсорными устройствами в современных условиях»

Этикет

  • Стоит подбирать нейтральные мелодии для сигнала вызова.

  • Недопустимо прерывать общение со старшим ради ответа на звонок или сообщение, если это не экстренный звонок.

  • В общественном месте следует отключать звук на телефоне, оставляя только вибровызов;

Использование с пользой:

  • Следует заменить игры в телефоне на полезные программы, которые помогают в саморазвитии.

  • Пользуйтесь полезными функциями телефона, чтобы организовывать свое время: календарь, напоминания о важных делах, будильник и другие.

  • Желательно установить детям на мобильный телефон ограничения по безопасному использованию интернета, т.к. в нём содержится большое количество вредной для их уровня психики информации.

Для сохранения здоровья:

  • По возможности, сокращайте до минимума время пользования телефоном.

  • Носите телефон в чехле в отдельном кармашке сумке или портфеля;

  • Не держите мобильный телефон под подушкой и в руках во время сна.

  • Время от времени оставлять свой смартфон и давать отдых для глаз.



Автор
Дата добавления 05.04.2016
Раздел Физика
Подраздел Научные работы
Просмотров387
Номер материала ДБ-011021
Получить свидетельство о публикации


Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх