Распродажа

Электронные компоненты со склада по низким ценам, подробнее >>>

Журнал Компел

2010: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
2009: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
13, 14, 15, 16
2008: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
13, 14, 15, 16
2007: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20
2005: 
1, 2, 3

Новости электроники

В 14 раз выросло количество россиян на MediaTek Labs ? проекте по созданию устройств "интернета вещей" и "носимых гаджетов"

Сравнив статистику посещения сайта за два месяца (ноябрь и декабрь 2014 года), в MediaTek выяснили, что число посетителей ресурса из России увеличилось в 10 раз, а из Украины ? в 12. Таким образом, доля русскоговорящих разработчиков с аккаунтами на labs.mediatek.com превысила одну десятую от общего количества зарегистрированных на MediaTek Labs пользователей.

Новое поколение Джобсов или как MediaTek создал свой маленький "Кикстартер"

Амбициозная цель компании MediaTek - сформировать сообщество разработчиков гаджетов из специалистов по всему миру и помочь им реализовать свои идеи в готовые прототипы. Уже сейчас для этого есть все возможности, от мини-сообществ, в которых можно посмотреть чужие проекты до прямых контактов с настоящими производителями электроники. Начать проектировать гаджеты может любой талантливый разработчик - порог входа очень низкий.

Семинар и тренинг "ФеST-TIваль инноваций: MAXIMум решений!" (14-15.10.2013, Новосибирск)

Компания Компэл, приглашает вас принять участие в семинаре и тренинге ?ФеST-TIваль инноваций: MAXIMум решений!?, который пройдет 14 и 15 октября в Новосибирске.

Мне нравится

Комментарии

дима пишет в теме Параметры биполярных транзисторов серии КТ827:

люди куплю транзистар кт 827А 0688759652

тамара плохова пишет в теме Журнал Радио 9 номер 1971 год. :

как молоды мы были и как быстро пробежали годы кулотино самое счастливое мое время

Ивашка пишет в теме Параметры отечественных излучающих диодов ИК диапазона:

Светодиод - это диод который излучает свет. А если диод имеет ИК излучение, то это ИК диод, а не "ИК светодиод" и "Светодиод инфракрасный", как указано на сайте.

Владимир пишет в теме 2Т963А-2 (RUS) со склада в Москве. Транзистор биполярный отечественный:

Подскажите 2т963а-2 гарантийный срок

Владимир II пишет... пишет в теме Параметры биполярных транзисторов серии КТ372:

Спасибо!

Журнал "Новости Электроники", номер 1, 2010 год.

Современные сенсорные интерфейсы на основе датчиков S-Touch компании ST Microelectronics

Андрей Никитин
Применение сенсорных клавиатур и экранов для организации пользовательского интерфейса управления электронными устройствами различного назначения позволяет не только повысить надежность этих устройств и снизить их стоимость, но и сделать работу с ними более удобной и наглядной. В данной статье рассматриваются современные решения компании ST Microelectronics в области сенсорных клавиатур и экранов.

 

Микросхемы компании ST Microelectronics, поддерживающие сенсорные интерфейсы, можно разделить на два направления:

Сенсорные клавиши (клавиатуры) по функциональному назначению аналогичны механическим. Однако они не имеют механических подвижных частей. Сенсорная клавиша представляет собой металлическую площадку на печатной плате, покрытую специальным защитным слоем. При касании около площадки ее емкость изменяется (увеличивается), что фиксируется контроллером. Механическое замыкание каких-либо контактов в таких датчиках отсутствует. На рис. 1 представлена демонстрационная плата STEVAL-ICB001V1 на базе микросхемы STMPE1208. Большинство контроллеров сенсорных клавиш поддерживает, непосредственно, кнопки (button), линейные и круговые полосы прокрутки (slider и wheel, соответственно).

 

Отладочная плата сенсорной клавиатуры STEVAL-ICB001V1

 

Рис. 1. Отладочная плата сенсорной клавиатуры STEVAL-ICB001V1

Сенсорные экраны состоят из отображающего экрана, на котором формируется изображение органов управления и другая информация, и прозрачной сенсорной панели, устанавливаемой перед экраном.

Сенсорные панели позволяют определять координаты точки прикосновения в любой области экрана. В зависимости от этих координат компьютер принимает решение об активации какого-либо органа управления, изображенного на экране (принцип, аналогичный действию компьютерной мыши).

Рассмотрим основные преимущества сенсорных устройств по сравнению с традиционными клавиатурными интерфейсами.

Первое. Сенсорные клавиатуры и экраны не содержат механических подвижных узлов, что повышает их надежность, срок службы и снижает стоимость конечного изделия, поскольку исключаются затраты на приобретение механических кнопок, операции сборки и установки клавиатуры.

Второе. Сенсорные экраны предполагают использование графического интерфейса пользователя (Graphical User Interface, GUI), то есть комплекса средств, предназначенных для взаимодействия пользователя с устройством. Интерфейс GUI основан на представлении объектов и функций в виде графических компонентов экрана (окон, кнопок, полос прокрутки и т. п.). Этот интерфейс в настоящее время является неотъемлемой частью современных электронных устройств. В принципе, GUI не предполагает обязательного использования сенсорных элементов управления - в первых его применениях (операционные системы и прикладные программы персональных компьютеров) доступ к объектам осуществлялся, главным образом, с помощью компьютерной мыши. Однако применение сенсорных экранов позволяет эффективно реализовать механизмы GUI в тех приложениях, где применение механической клавиатуры или манипуляторов затруднительно и/или экономически нецелесообразно.

Третье. Сенсорные экраны выигрывают в габаритах по сравнению с механическими клавиатурами или другими устройствами позиционирования (джойстик, трекбол и т.п.), лучше интегрируются в конструкцию конечного устройства и выглядят более привлекательно с точки зрения дизайна.

В этом смысле показательным является конструктивное исполнение мобильных электронных устройств. Габаритные размеры сотовых телефонов определяются, в первую очередь, размерами клавиатуры, и, во вторую, размерами экрана (жидкокристаллического индикатора). Увеличение размеров экрана при сохранении габаритных размеров телефона - объективная тенденция. Однако увеличить размеры экрана за счет уменьшения клавиатуры нереально - кнопки должны хоть как-то соответствовать размерам пальца. Отсюда два возможных варианта: применение выдвижной (откидывающейся) клавиатуры с механическими клавишами или применение сенсорного экрана и интерфейса GUI. Применение сенсорного экрана является существенно более эффективным способом снижения размеров устройства, поскольку, во-первых, экран и «клавиатура» совмещены и, во-вторых, применение стилуса (своего рода пера для касания экрана) позволяет значительно уменьшить размеры «кнопок» на экране. Излишне говорить о том, что реализация полной клавиатуры или графического интерфейса в мобильных устройствах (например, в смартфонах и PDA) возможна только с использованием сенсорного экрана.

Четвертое. Для пользователя работа с прибором, реализующим графический интерфейс, интуитивно более понятна по сравнению с приборами, использующими механическую клавиатуру. При работе с GUI «клавиатура», прорисованная на экране, является контекстно-ориентированной, то есть отображает только те «виртуальные» элементы управления (кнопки, полосы прокрутки, надписи, индикаторы и т.д.), обращение к которым имеет смысл в текущем состоянии устройства.

Механическая клавиатура вполне материальна: клавиши не исчезают и не появляются, а надписи, выгравированные на панели, не меняются в зависимости от контекста. Количество и назначение клавиш определяется функциями управления во всех возможных режимах работы. При этом пользователь должен помнить назначение многофункциональных клавиш в различных контекстах, а также те клавиши, которые не используются в текущем контексте и нажатие, на которые должно игнорироваться.

Пятое. Во многих приложениях (устройства промышленной автоматики, портативные приборы, медицинская техника и т.п.) использование GUI является желательным, но использование традиционной компьютерной периферии (мышь, клавиатура) весьма затруднительно по многим причинам. В этом случае сенсорный экран является оптимальным решением. Достоинством последнего является также возможность работы при слабой освещенности и даже в полной темноте без дополнительной подсветки, так как сенсорные экраны, как правило, имеют встроенную подсветку.

Шестое. Отдельно следует отметить достоинства применения сенсорных экранов в промышленной аппаратуре, приборах, работающих в тяжелых условиях эксплуатации, и вандалоустойчивых устройствах. Клавиатуры и манипуляторы с защитой от пыли, влаги (например, категория IP65) и агрессивных сред, безусловно, существуют. Однако они достаточно дороги, менее удобны в работе (по сравнению с офисной компьютерной периферией) и имеют меньший ресурс. Применение в подобной аппаратуре сенсорных экранов позволяет реализовать защиту от пыли, влаги, агрессивных сред, механических ударов и т.д. при разумной цене конечного устройства.

Рассмотрим основные приложения, использующие сенсорные экраны.

Мобильная электроника. Механическая клавиатура имеет право на жизнь исключительно в приборах с минимальным числом используемых функций (например, простые мобильные телефоны или MP3-плейеры). Повышение функциональности неминуемо приводит к использованию сенсорного экрана и стилуса. В качестве аргумента: среда Windows 3.11 предполагала возможность работы без мыши - только с клавиатурой. Многие ли пробовали работать в таком режиме? Многим ли такой режим показался удобным?

Банкоматы. Большинство моделей банкоматов (устройств для автоматизированной выдачи наличных денег с использованием платежных карт) используют механическую клавиатуру. Причины, по которым она используется, носят, скорее, не технический, а функциональный характер - возможность скрытого набора pin-кода и снимаемой суммы. В некоторых моделях по краям экрана располагаются механические функциональные клавиши для выбора конкретной операции. Тем не менее, в современных моделях механическая функциональная клавиатура заменяется или дублируется виртуальной клавиатурой на сенсорном экране.

Информационные киоски, то есть автоматизированные устройства, предназначенные для предоставления справочной информации. Поскольку вводимая информация не является конфиденциальной, то механическая клавиатура в большинстве случаев отсутствует - выбор операции осуществляется нажатием виртуальной кнопки на экране. Места установки: банки, медицинские учреждения, гостиницы, выставки, музеи, бизнес-центры.

Промышленная, научная и медицинская аппаратура. Как правило, подобная аппаратура достаточной степени сложности представляет собой встраиваемый компьютер и совокупность контроллеров периферийных устройств (как общего, так и специального назначения). При этом выполняется одна программа, которая запускается автоматически, независимо от оператора. Потребительские преимущества использования графического интерфейса в подобной аппаратуре рассмотрены выше. Применение стандартной мыши и клавиатуры нежелательно, особенно если речь идет не об отдельном приборе, а об их совокупности, объединенной в систему. Целесообразность использования сенсорных экранов очевидна.

В настоящее время сенсорные экраны используют различные технологии, а именно:

Микросхемы контроллеров сенсорных экранов компании ST Microelectronics поддерживают резистивную технологию. Рассмотрим ее особенности подробнее.

Четырехпроводный резистивный сенсорный экран состоит из стеклянной панели и гибкой пластиковой мембраны (см. рисунок 2).

 

Принцип действия четырехпроводного резистивного сенсорного экрана

 

Рис. 2. Принцип действия четырехпроводного резистивного сенсорного экрана 

И на панель, и на мембрану нанесено резистивное покрытие. Пространство между стеклом и мембраной заполнено микроизоляторами, которые равномерно распределены по активной области экрана и надежно изолируют проводящие поверхности. Когда на экран нажимают, панель и мембрана на небольшой окрестности 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:

Пятипроводной экран более надежен за счет того, что резистивное покрытие на мембране заменено проводящим. На заднем стекле нанесено резистивное покрытие с четырьмя электродами по углам (см. рисунок 3).

 

Принцип действия пятипроводного резистивного сенсорного экрана

 

Рис. 3. Принцип действия пятипроводного резистивного сенсорного экрана

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

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

Резистивные сенсорные экраны дешевы и обладают максимальной стойкостью к загрязнению. Резистивные экраны реагируют на прикосновение любым твердым предметом: рукой (голой или в перчатке), пером и т.д. Их используют везде, где вандализм и низкие температуры (ниже -20°С) полностью исключены: для автоматизации промышленных процессов, в медицине, в банковской сфере и сфере обслуживания, в мобильной электронике (КПК). Лучшие образцы обеспечивают точность 4096х4096 пикселей.

Рассмотрим подробнее контроллеры сенсорных экранов компании ST Microelectronics. Линейка этих устройств включает две микросхемы: STMPE610 и STMPE811. На рисунке 4 представлена структурная схема STMPE811 (отличия от STMPE610 незначительны и будут рассмотрены ниже).

 

Структурная схема контроллера сенсорного экрана STMPE811

 

Рис. 4. Структурная схема контроллера сенсорного экрана STMPE811 

Основные свойства:

Линии ввода-вывода используются для подачи напряжения на электроды X+, X-, У+, Y- и считывания напряжения с мембраны. Управление контроллером осуществляется посредством программно-доступных регистров (около 50 адресов), формат которых приведен в материалах компании ST Microelectronics [1] и [2].

Линейка контроллеров сенсорных клавиатур включает в себя четыре микросхемы, характеристики которых сведены в таблицу 1.

Таблица 1. Характеристики микросхем контроллеров сенсорных клавиатур  
Микросхема Корпус Напряжение питания, В Интерфейс Количество
Кнопок Линий IO Линий ШИМ
STMPE321 QFN12 1,65...1,95 I2C 3
STMPE821 QFN16 2,7...3,6 I2C 8 4
STMPE1208S QFN40 2,5...5,5 I2C 12 12
STMPE1218 QFN40 2,5...5,5 I2C 12 12 4

Для связи с контроллером используется интерфейс I2C (включая две линии прерывания - от касания клавиш TK1...TK11 и от изменения линий системного назначения GPIO1...GPIO11). Типичное использование линий GPIO1...GPIO11 - светодиодная подсветка клавиш TK1...TK11.

 

Схема включения контроллера сенсорной клавиатуры STMPE1208S

 

Рис. 5. Схема включения контроллера сенсорной клавиатуры STMPE1208S

Для ознакомления с работой контроллера STMPE1208S компания ST Microelectronics предлагает три типа отладочных плат:

 

Отладочные платы STEVAL-IHI001V1

 

Рис. 6. Отладочные платы STEVAL-IHI001V1 и STEVAL-IHI002V1

 

Отладочная плата STEVAL-ICB003V1
 

 

Рис. 7. Отладочная плата STEVAL-ICB003V1

В заключение отметим, что перспективы применения клавиатур с механическим замыканием контакта в современных электронных приборах весьма ограничены. Сенсорные клавиатуры - не роскошь, не излишество, а практика современной электроники. Несмотря на, казалось бы, небольшую номенклатуру, компания ST Microelectronics покрывает потребительские ниши от контроллеров простейших клавиатур на три кнопки (STMPE321) до универсальных клавиатур, использующих STMPE1208S.

Что касается контроллеров сенсорных экранов, то ориентация фирмы ST Microelectronics на достаточно дешевые резистивные экраны только на первый взгляд представляется недостатком. Безусловно, такие экраны не предназначены для работы в приборах, устанавливаемых на улице, и не защищены с точки зрения вандализма. Но их основные области применения - мобильная техника, промышленная, научная и медицинская аппаратура, торговое оборудование. Именно эти сферы вносят максимальный вклад в использование сенсорных экранов. Цена в этих приложениях может оказаться решающим аргументом.

 

 

Литература

1. STMPE610. Advanced touch screen controller with 6-bit port expander// документ компании ST Microelectronics 15432.pdf.

2. STMPE811. Advanced resistive touch screen controller with 8-bit GPIO expander// документ компании ST Microelectronics 14489.pdf.

Получение технической информации, заказ образцов, поставка - e-mail: sensors.vesti@compel.ru

 

 

 

Вернуться к содержанию номера







Ваш комментарий к статье
Журнал "Новости Электроники", номер 1, 2010 год. :
Ваше имя:
Отзыв: Разрешено использование тэгов:
<b>жирный текст</b>
<i>курсив</i>
<a href="http://site.ru"> ссылка</a>