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Beim Kauf eines Touchscreens wird nicht immer beworben, ob es sich um einen kapazitiven oder einen resistiven Touchscreen handelt. Touchscreens beider Typen werden jedoch in der gesamten Elektronikindustrie verwendet.
Wenn Sie aufpassen, werden Sie den Unterschied zwischen den beiden Bildschirmen bemerken. Bei kapazitiven Touchscreens, wie bei sehr teuren Smartphones und Tablets, reagieren sie sehr gut auf die kleinste Berührung. In der Zwischenzeit erfordern resistive Touchscreens möglicherweise mehr Druck oder die Verwendung eines Stifts.
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Der Grund, warum jede Art von Touchscreen so unterschiedlich reagiert, ist die zugrunde liegende Technologie.
Wie resistive Touchscreens funktionieren
Der resistive Touchscreen ist seit jeher der am häufigsten verwendete Typ in der Industrieelektronik. Dies liegt vor allem daran, dass sie billiger in der Herstellung und in schwierigen Umgebungen einfacher zu verwenden sind.
Die Technologie basiert auf Widerstand, also dem Druck, der auf den Bildschirm selbst ausgeübt wird.
Diese Art von Touchscreen besteht aus zwei sehr dünnen Materialschichten, die durch einen dünnen Spalt getrennt sind. Die obere Schicht besteht typischerweise aus einem durchsichtigen Polycarbonatmaterial, während die untere Schicht aus einem starren Material besteht. Hersteller verwenden für diese Schichten typischerweise PET-Folie und Glas.
Bildnachweis: heilig /Wikimedia Commons
Die obere und untere Schicht sind mit leitfähigem Material wie Indium-Zinn-Oxid (ITO) ausgekleidet. Die leitenden Seiten jeder Schicht sind einander zugewandt.
Schließlich werden Abstandshalter in den dünnen Spalt zwischen den beiden Schichten platziert, um zu verhindern, dass sie sich berühren, wenn der Bildschirm nicht verwendet wird.
Das obige Diagramm ist eine einfache Anleitung, die zeigt, wie diese Technologie funktioniert.
- 1: Die obere, flexible Polycarbonatschicht
- 2 & 3: Dünne, leitfähige Indium-Zinn-Oxid-Schichten
- 4: Abstandspunkte zwischen den leitfähigen Schichten
- 5: Die starre untere Schicht, typischerweise aus Glas
- 6: Sensoren, die Spannungsänderungen erkennen, wenn sich leitfähige Schichten berühren
Wenn Sie Ihren Finger oder einen Stift gegen den Bildschirm drücken, wird eine Widerstandsänderung (eine Spannungserhöhung) erzeugt. Die Sensorschicht erkennt dann diese Änderung und der Tablet- oder Mobiltelefonprozessor berechnet die Koordinaten dieser Änderung.
Die 3 Arten von resistiven Touchscreens
Die resistive Touchscreen-Technologie basiert auf Elektroden, die eine gleichmäßige Spannung über den gesamten leitfähigen Bereich legen. Dies liefert einen spezifischen Spannungswert, wenn ein Bereich der zwei Jahre Kontakt hat.
Die Art des resistiven Layouts bestimmt die Haltbarkeit und Empfindlichkeit der gesamten Schaltung.
4-Draht-Analog
In einem analogen 4-Draht-Setup enthalten sowohl die obere als auch die untere Schicht zwei Elektroden, die als 'Busbars' bezeichnet werden.
Diese Elektroden sind senkrecht zueinander ausgerichtet.
Elektroden auf dem oberen Blatt sind die positive und negative Y-Achse, während die Elektroden auf der Unterseite die positive und negative X-Achse sind.
Mit dieser Art von Einrichtung der elektrischen Koordinaten kann das mobile Gerät die Koordinaten erfassen, an denen die beiden Schichten in Kontakt gekommen sind.
5-Leiter-Analog
Ein analoges 5-Draht-Setup besteht aus vier Elektroden, die an jeder Ecke der unteren Schicht angebracht sind. Es gibt vier Drähte, die diese Elektroden miteinander verbinden.
Der fünfte Draht ist der „Sensordraht“, der in die obere Schicht eingebettet ist.
Wenn Ihr Finger oder Stift einen Bereich der beiden Schichten berührt, sendet der Sensordraht die Spannung für die Koordinaten an den Prozessor.
Mit weniger Komponenten und einem einfacheren Design gilt die 5-Draht-Analogschaltung als etwas langlebiger als andere Designs.
8-Draht-Analog
Das empfindlichste resistive Schirmdesign ist das der 8-Draht-Sensorschaltung.
Das Layout ähnelt dem 4-Draht-Analog, aber jede der Stabelektroden enthält zwei Drähte. Dies führt ein wenig Redundanz in die Schaltung ein.
Dies liegt daran, dass der zweite Draht dem Prozessor ein sekundäres Signal bereitstellt, selbst wenn eines der Drahtpaare im Laufe der Zeit an Widerstand verliert.
Dies bedeutet, dass ein teurer resistiver Touchscreen mit einer 8-Draht-Analogschaltung länger hält. Es vermeidet auch die 'Drift'-Probleme, die ältere Telefone hatten, wenn sie versuchten, die Position Ihres Fingers oder Stifts zu erkennen.
Die Nachteile von resistiven Touchscreens
Resistive Touchscreens sollen die Position einer Berührung erkennen, und Touchscreens der frühen Generation konnten nicht auf Zwei-Finger-Ziehen oder Zoomen reagieren.
In späteren Generationen führten einige Hersteller von Mobilgeräten jedoch neue Algorithmen und andere Tricks ein, die Zwei-Finger-Touch-Funktionen ermöglichten.
Einige andere Einschränkungen umfassen:
- Weniger empfindlich bei leichter Berührung
- Kann in vielen Fällen nicht mit Handschuhen verwendet werden
- Dicke obere Schicht schafft weniger Klarheit für das Display
- Das Siebmaterial wird normalerweise leichter zerkratzt oder beschädigt
In den meisten Fällen sind solche Touchscreens schwer oder unmöglich zu reparieren .
So funktionieren kapazitive Touchscreens
Kapazitive Touchscreens wurden tatsächlich fast 10 Jahre vor dem ersten resistiven Touchscreen erfunden. Trotzdem sind die heutigen kapazitiven Touchscreens sehr genau und reagieren sofort, wenn sie mit einem menschlichen Finger leicht berührt werden. Wie funktioniert es also?
Im Gegensatz zum resistiven Touchscreen, der auf dem mechanischen Druck des Fingers oder Stifts beruht, macht sich der kapazitive Touchscreen die Tatsache zunutze, dass der menschliche Körper von Natur aus leitfähig ist.
Kapazitive Bildschirme bestehen aus einem transparenten, leitfähigen Material - normalerweise ITO -, das auf ein Glasmaterial beschichtet ist. Es ist das Glasmaterial, das Sie mit Ihrem Finger berühren.
Bildnachweis: Merkur13 /Wikimedia Commons
Oberflächenkapazitiv
Bei einem oberflächenkapazitiven Aufbau befinden sich an jeder Ecke des Touchscreens vier Elektroden, die über die gesamte leitfähige Schicht eine Spannungsniveau halten.
Wenn Ihr leitfähiger Finger mit einem Teil des Bildschirms in Kontakt kommt, leitet er einen Stromfluss zwischen diesen Elektroden und Ihrem Finger ein. Unter dem Bildschirm positionierte Sensoren erfassen die Spannungsänderung und den Ort dieser Änderung.
Projizierter kapazitiver
In einem Gerät, das einen projiziert-kapazitiven Aufbau verwendet, werden transparente Elektroden entlang der Schutzglasbeschichtung in einer Matrixformation platziert.
Eine Elektrodenreihe (vertikal) hält den Strom konstant, wenn der Bildschirm nicht verwendet wird. Eine weitere Linie (horizontal) wird ausgelöst, wenn Ihr Finger den Bildschirm berührt und den Stromfluss in diesem Bereich des Bildschirms initiiert.
Die Matrixbildung erzeugt ein elektrostatisches Feld, wo sich die beiden Linien schneiden. Dies ist eine der empfindlichsten Arten von Touchscreens, und einige Telefone können eine Fingerberührung erkennen, noch bevor Sie den Bildschirm selbst berühren.
Dank der projiziert-kapazitiven Technologie können Sie den Touchscreen auch mit dünnen Handschuhen bedienen.
Resistive vs. kapazitive Touchscreens
Zu den Vorteilen des resistiven Touchscreens gehören:
- Geringere Herstellungskosten
- Höhere Sensorauflösung --- Sie können kleine Tasten einfacher mit nur Ihren Fingerspitzen antippen
- Weniger versehentliche Berührungen
- Kann jedes Objekt spüren, das den Bildschirm fest genug berührt
- Widerstandsfähiger gegen Elemente wie Hitze und Wasser
Zu den Vorteilen des kapazitiven Touchscreens gehören:
- Haltbarer
- Schärfere Bilder mit besserem Kontrast
- Bieten Sie Multi-Touch-Erkennung
- Zuverlässiger---funktioniert sogar, wenn der Bildschirm knackt (bis Sie Touchscreen austauschen )
- Empfindlicher bei leichter Berührung
Die Wahl, einen kapazitiven oder resistiven Touchscreen zu verwenden, hängt weitgehend von der Anwendung für das Gerät ab.
Verwendung von Touchscreens
Die meisten Geräte mit resistiven Bildschirmen werden in der Fertigung, in Geldautomaten und Kiosken sowie in medizinischen Geräten verwendet. Dies liegt daran, dass die Benutzer in den meisten Branchen bei der Verwendung der Touchscreens Handschuhe tragen müssen.
Kapazitive Bildschirme werden normalerweise in den meisten Konsumgütern wie Tablets, Laptops und Smartphones verwendet.
Ohne die neuesten Touchscreen-Technologien könnten wir niemals coole neue Anwendungen wie Operas einhändiges Surfen für Android genießen. Die Anwendungen werden nur erweitert, wenn die Technologie weiter verfeinert wird.
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Ryan hat einen BSc-Abschluss in Elektrotechnik. Er hat 13 Jahre in der Automatisierungstechnik, 5 Jahre in der IT gearbeitet und ist jetzt Apps Engineer. Als ehemaliger Chefredakteur von MakeUseOf hat er auf nationalen Konferenzen zur Datenvisualisierung gesprochen und wurde im nationalen Fernsehen und Radio vorgestellt.
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