การเปรียบเทียบข้อดีและข้อเสียของเทคโนโลยีระบบสัมผัสต่างๆ ในปัจจุบัน

   ในปัจจุบัน เทคโนโลยีการสัมผัสที่ใช้กับผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่ ได้แก่ อินฟราเรด ตัวต้านทาน คาปาซิทีฟ คลื่นเสียงพื้นผิว ภาพออปติคอล การจดจำภาพ การเหนี่ยวนำแผง แม่เหล็กไฟฟ้า จุดไฟ และอัลตราโซนิก ต่อไปนี้คือการวิเคราะห์ข้อดีและข้อเสียของเทคโนโลยีระบบสัมผัสต่างๆ

1. ประเภทอินฟราเรด: เมทริกซ์อินฟราเรดใช้เพื่อสร้างเส้นสแกนแนวนอนและแนวตั้ง เมื่อวัตถุบังแหล่งกำเนิดแสง จึงสามารถกำหนดตำแหน่งได้

    ซึ่งเรียกกันทั่วไปว่าสวิตช์การรบกวนภาพ เทคโนโลยีนี้มักพบเห็นได้ในภาพยนตร์และใช้สำหรับการตรวจจับความปลอดภัย มีการใช้กันอย่างแพร่หลาย เช่น การวางตำแหน่งหัวพิมพ์ของเครื่องพิมพ์ และล้อเลื่อนของเมาส์ ตัดสินแล้ว ข้อเสียคือความละเอียดที่แท้จริงไม่สูง แสงกระทบได้ง่าย และความเร็วในการตอบสนองช้า แต่สามารถตรวจจับวัตถุใดๆ ที่สามารถบังแสงได้

วิธีตรวจสอบก็คือต้องมีคู่เครื่องส่งและเครื่องรับอยู่รอบๆ

    ปัจจุบันการพัฒนารังสีอินฟราเรดไม่ใช่วิธีการสกัดกั้น แต่เป็นโหมดที่วัตถุจะสะท้อนหลังจากการแผ่รังสี ซึ่งคล้ายกับการวัดความเร็วเรดาร์เล็กน้อย วิธีนี้สามารถจำลองหลายจุดได้ แต่ยังคงมีปัญหาในการป้องกัน และค่าใช้จ่ายในการส่งและรับส่วนประกอบเพิ่มขึ้น หากคุณต้องการสร้างหนาแน่น (เพิ่มความละเอียด) ค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้องจะสูงขึ้น

   2. ประเภทตัวต้านทาน: ชั้นสื่อกระแสไฟฟ้าทั้งสองชั้นจะถูกสัมผัสกันผ่านแรงดัน จากนั้นตำแหน่งของวัตถุจะถูกคำนวณตามความแตกต่างของค่าความต้านทาน

เทคโนโลยีนี้ส่วนใหญ่ใช้ในแผ่นเขียนด้วยลายมือขนาดเล็กหรือทัชแพดในยุคแรกๆ เช่นเดียวกับคีย์บอร์ดเมมเบรน/คีย์บอร์ดกันน้ำ ฯลฯ รวมถึงจอยสติ๊กอนาล็อกในยุคแรกๆ ซึ่งคำนวณโดยใช้ความต่างศักย์ที่เกิดจากความต้านทาน ปัจจุบันเทคโนโลยีนี้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในโทรศัพท์มือถือหรือหน้าจอสัมผัสขนาดเล็ก ข้อดีคือสามารถใช้งานกับวัตถุที่เพียงพอต่อแรงกด เช่น มือและปากกา ความแม่นยำจะได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงค่าความต้านทานที่เกิดจากอุณหภูมิและความชื้น

วิธีการตัดสินคือเมื่อสัมผัสจะต้องมีแรงกดจึงจะรู้สึกค่อนข้างยืดหยุ่นและพื้นผิวจะทำจากวัสดุที่อ่อนนุ่มและเทคโนโลยีของมัน

เนื่องจากกระบวนการผลิตที่แตกต่างกัน มีสี่สาย ห้าสาย แปดสายและอื่นๆ

    3. คาปาซิทีฟ: คำนวณตำแหน่งของวัตถุผ่านการเปลี่ยนแปลงของสนามไฟฟ้าที่ได้รับผลกระทบจากสารนำไฟฟ้า

เทคโนโลยีนี้ใช้กับตัวเลือกช่องทีวีเมื่อ 20 ปีที่แล้ว ต่อมาปุ่มหลายปุ่มที่สัมผัสแต่ไม่จำเป็นต้องกด เช่น ปุ่มลิฟต์ ส่วนใหญ่จะทำจากโลหะในช่วงแรกๆ ของการพัฒนา ปัจจุบันสามารถใช้วัสดุที่ไม่นำไฟฟ้าได้หลายชนิด ทุกวันนี้ทัชแพดของคอมพิวเตอร์โน้ตบุ๊กส่วนใหญ่ใช้เทคโนโลยีนี้ และ iPod ที่มีชื่อเสียงก็ใช้เทคโนโลยีนี้เช่นกัน อย่างไรก็ตามข้อเสียคือต้องรับรู้ผ่านวัตถุที่ส่งผลต่อสนามไฟฟ้า และความเร็วในการตอบสนองก็ช้าเช่นกัน นอกจากนี้ยังอาจได้รับผลกระทบจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าในบริเวณใกล้เคียงด้วย อิทธิพลทำให้เกิดข้อผิดพลาดด้านความแม่นยำ

    โดยทั่วไปวิธีการตัดสินสามารถทดสอบได้โดยถือวัสดุที่ไม่นำไฟฟ้าไว้ในมือ (ตัวนำ เช่น มือ ต้องมีระยะห่างจากพื้นผิวสัมผัสที่แน่นอน)

มีสองเทคโนโลยีทั่วไป: ความจุพื้นผิว (MicroTouch ของ 3M) หรือความจุที่คาดการณ์ไว้ (Apple ใช้ความจุที่คาดการณ์ไว้) ข้อดีของความจุที่คาดการณ์ไว้คือใช้การตรวจจับแบบไม่สัมผัส กล่าวคือ สามารถตรวจจับผ่านกระจกหรือลอยอยู่ในอากาศได้ ข้อดีคือพื้นผิวจะไม่สึกหรอเนื่องจากการใช้งานในระยะยาว และตัวเก็บประจุที่คาดการณ์ไว้ในปัจจุบันไม่เพียงแต่จะมีจุดมากขึ้น (ปัจจุบันต้องใช้ซอฟต์แวร์) แต่ยังมีขนาดใหญ่ (ปัจจุบันคือ 100 นิ้ว) ผ่านกระบวนการพิเศษ มิตซูบิชิของญี่ปุ่นนั้นยิ่งกว่านั้น ใช้ร่างกายมนุษย์ในการส่งสัญญาณที่แตกต่างกันเพื่อให้เกิดการสัมผัสแบบหลายคน (นั่นคือ สามารถแยกแยะได้ว่าใครกำลังสัมผัสอยู่)

https://www.lcdtftlcd.com/touch-lcd

     4. คลื่นเสียงพื้นผิว: คลื่นเสียงความถี่สูงจะถูกส่งไปบนพื้นผิวของตัวกลาง เมื่อคลื่นเสียงสัมผัสกับวัสดุอ่อนและถูกดูดซับ จึงสามารถคำนวณตำแหน่งได้

เทคโนโลยีนี้กำลังค่อยๆ ถูกนำมาใช้กับหน้าจอสัมผัส ความแม่นยำและความเร็วในการตอบสนองดีกว่าตัวต้านทานหรือตัวเก็บประจุ นอกจากนี้ยังสามารถมีขนาดใหญ่กว่าได้ แต่ต้องมีการวางเสาอากาศสะท้อนแสงไว้รอบ ๆ ตัวพาที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ดังนั้นจึงต้องปรับแต่งการเปลี่ยนแปลงขนาด ปัจจุบันเครื่องเกมจำนวนมากเช่นเกมได้เริ่มนำเทคโนโลยีนี้มาใช้

วิธีการตัดสินสามารถทดสอบได้ด้วยวัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าแข็ง โดยทั่วไปจะไม่ไวต่อวัสดุแข็ง

ส่วนขยายใหม่ของเทคโนโลยีนี้ใช้คลื่นกระแทกที่พื้นผิว (จดสิทธิบัตรโดย 3M) ซึ่งเป็นการสั่นสะเทือนเล็กๆ ที่เกิดขึ้นเมื่อวัตถุสัมผัสพื้นผิวสัมผัสเพื่อคำนวณตำแหน่ง

    5. ภาพออปติคัล ด้วย CIR (CMOS/CCD) มากกว่าสองชุด ตำแหน่งจะคำนวณโดยการสังเกตเงาของวัตถุจากด้านข้าง

เทคโนโลยีนี้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้นเรื่อยๆ เมื่อเทคโนโลยี CMOS/CCD เติบโตเต็มที่ ปัจจุบัน micro-CIR สามารถส่งออกภาพได้มากกว่าร้อยภาพต่อวินาที จึงเป็นเทคโนโลยีการตอบสนองที่เร็วที่สุดในปัจจุบัน แน่นอนว่า เมื่อความละเอียดของ CIR สูงขึ้นเรื่อยๆ ความเร็วในการประมวลผลจะเร็วขึ้นเรื่อยๆ ความไวแสงจะดีขึ้นเรื่อยๆ และสามารถตัดสินขนาดของเงาได้ จึงสามารถนำไปใช้งานได้หลากหลายมากขึ้นเรื่อยๆ ข้อเสียคือมันง่ายกว่า ได้รับผลกระทบจากแสง

    วิธีตัดสินคือการสังเกตมุมทั้งสี่ จะต้องมี CIR มากกว่าสองชุด และต้องมีวัสดุสะท้อนแสงหรือเรืองแสง (แสงที่มองไม่เห็น เช่น รังสีอัลตราไวโอเลตอินฟราเรด เป็นต้น) หรือด้านใดด้านหนึ่งมีวัสดุเรืองแสง (แสงที่มองไม่เห็น เช่น รังสีอัลตราไวโอเลตอินฟราเรด) รอ).

     ปัจจุบันมีเทคโนโลยีทั่วไปสองเทคโนโลยี อย่างหนึ่งใช้แสงอินฟราเรดเพื่อสร้างเงาของวัตถุ อีกอย่างใช้แสงอัลตราไวโอเลตเพื่อดูการดูดกลืนแสงของวัตถุ และอีกอย่างที่พิเศษกว่านั้นคือใช้เลเซอร์เพื่อดูการสะท้อนของวัตถุ

      6. การจดจำภาพ: ใช้กล้อง (CMOS/CCD) เพื่อคำนวณตำแหน่งโดยการสังเกตการเปลี่ยนแปลงของแสงและเงาบนพื้นผิวสัมผัสจากด้านหน้าหรือด้านหลัง

     นี่คือสิ่งที่หลาย ๆ คนที่ศึกษาเกมแบบโต้ตอบหรือมัลติทัชจะเข้ามาสัมผัสอย่างแน่นอน วิธีการที่มีชื่อเสียงที่สุดในแง่ของเทคโนโลยีคือวิธีที่ Jeff Han เสนอ Microsoft Surface ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดก็ใช้เทคโนโลยีที่คล้ายกันและข้อได้เปรียบทางเทคนิคก็คือสามารถแยกแยะรูปร่างของวัตถุได้และสามารถสร้างแอปพลิเคชันได้มากขึ้น อย่างไรก็ตาม ข้อเสียคือใช้กล้องในการสังเกตจากด้านหน้าหรือด้านหลัง จึงต้องใช้พื้นที่และระยะห่างพอสมควร และใช้อินฟราเรดเป็นแหล่งกำเนิดแสงของภาพ ซึ่งไวต่อการรบกวน และไม่สามารถใช้กับเลนส์แบบเรียบได้ -จอแสดงผลแบบพาเนล และส่วนใหญ่จำเป็นต้องใช้ร่วมกับวิธีการฉายภาพ

     วิธีการตัดสินคือต้องมีระยะห่าง เช่น โต๊ะถึงพื้น และอีกวิธีคือต้องติดตั้งโปรเจ็กเตอร์

มีหลายวิธีในการสร้างแหล่งกำเนิดแสงโดยอาศัยเทคโนโลยีของพวกเขา ตัวอย่างเช่น Jeff Han ควบคุมแหล่งกำเนิดแสงด้วยอะคริลิก ดังนั้นแหล่งกำเนิดแสงจึงถูกวางไว้รอบๆ ในขณะที่ Surface ฉายรังสีจากแหล่งกำเนิดแสงอินฟราเรดที่ด้านหลัง (ภายในโต๊ะ) ที่นี่ ก่อนหน้านี้ Microsoft ยังเสนอวิธีการ (TouchLight) ที่ใช้การซ้อนทับของภาพของกล้องสองตัวในการพิจารณา นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาจากต่างประเทศบางคนใช้ถุงน้ำเพื่อสร้างการส่งผ่านแหล่งกำเนิดแสง มีความแปรปรวนค่อนข้างมาก โฆษณาเชิงโต้ตอบบนพื้นหรือผนังจำนวนมากในตลาดก็ใช้วิธีนี้เช่นกัน ในทำนองเดียวกัน มีเกมคอนโซลจำนวนมากที่ใช้วิธีนี้ในการออกแบบเกม ญี่ปุ่นยังได้พัฒนารีโมทคอนโทรลที่ใช้เทคโนโลยีนี้เพื่อใช้มือของคุณเป็นทีวี

  7. การตรวจจับแผง: ใส่ CIR (CMOS/CCD) บนแผง (LED/LCD) เพื่อตรวจจับปริมาณการเปลี่ยนแปลงของแสงเพื่อคำนวณตำแหน่ง

นี่เป็นเทคโนโลยีที่ค่อนข้างใหม่ แต่ก็ยังต้องมีการพัฒนาในกระบวนการผลิตเนื่องจากไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะมีแหล่งกำเนิดแสงและเซ็นเซอร์วัดแสงระหว่างแผงพร้อมๆ กัน โดยเฉพาะแผง LCD เนื่องจากใช้ด้านหลัง แหล่งกำเนิดแสงจำเป็นต้องมีองค์ประกอบแสงจำนวนมาก (การสะท้อนหรือการหักเหของแสง) เพื่อให้เสร็จสมบูรณ์ Jeff Han ผู้โด่งดังใช้แผง LED เพื่อให้บรรลุถึงเทคโนโลยี

วิธีการตัดสินในปัจจุบันยังพบไม่บ่อยนัก ดังนั้นจึงไม่มีวิธีการตัดสินที่ชัดเจน แต่จากการสังเกตแบบจำลองของ Jeff Han จะต้องมีช่องว่างที่มองเห็นได้ระหว่างแหล่งกำเนิดแสง

    นี่เป็นเทคโนโลยีที่มีแนวโน้มที่จะผลิตจำนวนมากได้ในอนาคต เนื่องจากแผงควบคุมและระบบควบคุมแบบสัมผัสถูกรวมเข้าด้วยกันในเวลาเดียวกัน และการแบ่งแยกหลายจุดสามารถทำได้โดยไม่ต้องใช้พื้นที่ขนาดใหญ่และระยะทางไกล และหลาย- ไม่จำเป็นต้องแยกแยะจุดเนื่องจากปัญหาการแรเงา เพิ่มอัลกอริธึมจำนวนมากเพื่อจัดการ

8. ประเภทแม่เหล็กไฟฟ้า: ใช้สนามแม่เหล็กที่สร้างโดยขดลวดเพื่อเปลี่ยนการเปลี่ยนแปลงปัจจุบันที่สร้างโดยเสาอากาศรับเพื่อคำนวณตำแหน่ง

    นี่คือเทคโนโลยีที่ใช้ในกระดานดิจิทัลหรือกระดานวาดภาพในยุคแรกๆ ต่อมา แท็บเล็ตพีซีส่วนใหญ่ก็นำเทคโนโลยีนี้มาใช้ด้วย จากนั้นก็มีหน้าจอสัมผัสสำหรับการสอนและหน้าจอบนแท่นดิจิทัล คุณต้องใช้ปากกาที่ชาร์จแล้ว (Wacom มีเทคโนโลยีการเหนี่ยวนำพิเศษที่สามารถเหนี่ยวนำไฟฟ้าจากปลายเสาอากาศได้โดยไม่ต้องใช้แบตเตอรี่) ความสามารถในการป้องกันการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าในระยะเริ่มแรกไม่แข็งแรง และแท็บเล็ตการเขียนจำนวนมากไม่สามารถใช้ได้เมื่อวางไว้บน โต๊ะที่มีเดสก์ท็อปโลหะ ทีนี้ก็จะไม่มีปัญหานี้

วิธีการตัดสินนั้นง่ายมาก ต้องมีปากกาเฉพาะ และต้องมีขดลวดอยู่ตรงกลางปากกาเพื่อสร้างสนามแม่เหล็ก ปัจจุบันไวท์บอร์ดอิเล็กทรอนิกส์เชิงโต้ตอบจำนวนมาก (ไม่ใช่การสแกนรูปภาพ) ก็ใช้เทคโนโลยีนี้เช่นกัน

     จุดแสง: สังเกตตำแหน่งของจุดส่องสว่างผ่านกล้อง (CMOS/CCD)

     เทคโนโลยีนี้ถูกรวมเข้ากับทีวีฉายหลังสำหรับไวท์บอร์ดแบบอินเทอร์แอคทีฟเป็นครั้งแรก และต่อมาได้รวมเข้ากับโปรเจ็กเตอร์สำหรับการนำเสนอ ปัจจุบันไวท์บอร์ดอิเล็กทรอนิกส์เชิงโต้ตอบจำนวนมากใช้เทคโนโลยีนี้ ข้อเสียคือความแม่นยำต่ำและความกระวนกระวายใจ (เพราะระยะทาง) และต้องมีปากกาที่ปล่อยจุดแสง ข้อดีของมันคือสามารถควบคุมระยะไกลได้ซึ่งสะดวกมากสำหรับการนำเสนอขนาดใหญ่ ปัจจุบันคอนโซลเกม Wii ที่มีชื่อเสียงที่สุดใช้เทคโนโลยีนี้ (หมายเหตุ: การเปิดตัว "ตัวรับสัญญาณ" ที่ยาวและมีราคาแพงใต้ทีวีจริงๆแล้วมีเพียงไฟ LED อินฟราเรดสองตัวอยู่ข้างในและกล้องจริงอยู่ที่ที่จับดังนั้นมูลค่าของที่จับคือ ยิ่งใหญ่กว่า "ตัวรับ" มาก ถึงแม้ว่าจะขายได้เกิน 700 ตัว และตัวเดียวก็ขายได้เกิน 1,000 ตัวแล้ว การขาย "ตัวรับ" นั้นได้กำไรจริงๆ เลย~ ฮ่าๆ เจ้าอัจฉริยะ Nintendo)

    วิธีการตัดสินก็ง่ายมากเช่นกัน จะต้องมีกล่องเล็กๆ อยู่ห่างออกไปโดยมีกล้องซ่อนอยู่ภายใน เช่นเดียวกับการจดจำภาพ ยกเว้นสิ่งที่เขาตัดสินคือจุดไฟ (ค่อนข้างคล้ายกับ Jeff Han ที่ใช้มือสัมผัสเส้นนำแสงอะคริลิกเพื่อสร้างจุดแสง)

ในปัจจุบัน เทคโนโลยีนี้ยังสามารถแบ่งออกเป็นแสงที่มองเห็นหรือแสงที่มองไม่เห็น จุดแสงเดียว/หลายจุด แสงสีแดง/แสงสีเขียว สัญญาณกะพริบ/ไม่มีสัญญาณกะพริบ ฯลฯ การรวมกันต่างๆ ยังสามารถพัฒนาพื้นที่การใช้งานที่แตกต่างกัน (Wii คือ ใช้ตัดสินตำแหน่งคล้ายปืนไฟ และกระดานไวท์บอร์ดใช้ไฟกระพริบเพื่อส่งสัญญาณปุ่ม เช่น รีโมทคอนโทรล และใช้ไฟสีแดงหรือเขียวเพื่อสะท้อนว่ามีการกดหรือไม่ เป็นต้น)

    อัลตราซาวด์: ใช้เครื่องส่งสัญญาณอัลตราโซนิกเพื่อปล่อยคลื่นอัลตราโซนิกไปยังเครื่องรับตั้งแต่สองตัวขึ้นไปเพื่อรับและคำนวณตำแหน่ง

    การวางตำแหน่งอัลตราโซนิกจะคล้ายกับเรดาร์เล็กน้อย ข้อแตกต่างคือสัญญาณเรดาร์จะถูกส่งโดยปลายรับแล้วสะท้อนโดยวัตถุเพื่อคำนวณระยะทาง ในขณะที่อุปกรณ์มือถือ (ปากกา) ส่งคลื่นอัลตราโซนิกเพื่อรับ และต้องมีตัวรับสองตัว เหตุผลหลักคือ สามารถคำนวณตำแหน่งได้โดยใช้รูปสามเหลี่ยมซึ่งเป็นแบบเดียวกับภาพออพติคัลซึ่งใช้รูปสามเหลี่ยมในการคำนวณตำแหน่ง ความแตกต่างก็คือระยะทางที่ได้รับจากคลื่นอัลตราโซนิกคือระยะห่างจากเครื่องส่งถึงเครื่องรับ ในขณะที่ภาพออปติคัลคำนวณผ่านมุม การใช้งานดังกล่าวรวมถึงกระดานเขียนด้วยลายมือ ไวท์บอร์ดอิเล็กทรอนิกส์ และบางคนใช้เป็นหน้าจอสัมผัส ส่วนใหญ่มีไว้เพื่อการสอนเป็นหลัก เนื่องจากยังต้องใช้ปากกาในการจับคู่ ข้อเสียคือความแม่นยำไม่สูงและมันจะสั่น (อิทธิพลของระยะทาง) นอกจากนี้ยังมีเวลาตอบสนองที่ช้าเป็นต้น

    วิธีตัดสินคือหาตัวรับสัญญาณขนาดยาวสองตัวที่มีลักษณะคล้ายไมโครโฟน และผลิตภัณฑ์ปัจจุบันในตลาดจะได้ยินเสียงการสั่นสะเทือนของปีกแมลงวันอย่างแน่นอนเนื่องจากความสัมพันธ์ระหว่างความถี่ของคลื่นเสียง

    เทคโนโลยีนี้ถูกผลิตขึ้นเป็นผลิตภัณฑ์หลายประเภทเนื่องจากการใช้งานที่แตกต่างกัน หลักการทางเทคนิคจะเหมือนกัน แต่ตัวรับสัญญาณจะถูกแยกออกจากกันทั้งสองด้านของพื้นผิวการตรวจจับ หรือที่มุมเดียวกัน แต่มีระยะห่างที่แน่นอน หรือที่ระยะห่างที่แน่นอน ด้านหนึ่งมีระยะห่างที่แน่นอน ตราบใดที่มีระยะห่างระหว่างเครื่องรับทั้งสองกับแหล่งกำเนิดคลื่นอัลตราโซนิก ก็สามารถวางได้ ตามทฤษฎี ยิ่งระยะทางไกล การคำนวณก็ยิ่งแม่นยำมากขึ้น แต่ในความเป็นจริง คลื่นเสียงนั้นถูกลดทอนและถูกรบกวนได้ง่าย ดังนั้นระยะทางจึงไกลเกินไป ในเวลานี้ปัญหาการรบกวนและการลดทอนจะเพิ่มขึ้น