Звук вместо пальца: как работает сенсорный экран нового поколения

Сенсорные экраны давно стали частью повседневной жизни — мы пользуемся ими на телефонах, терминалах, медицинском оборудовании. Но представьте, что такой экран должен работать не в тёплом офисе, а на буровой вышке или в шахте. Здесь пыль, влага, постоянные вибрации. В таких условиях даже самые надёжные устройства начинают "сбоить".

Почему сенсорные экраны выходят из строя

Традиционные технологии — резистивные и ёмкостные — страдают от множества ограничений. Резистивные работают от любого прикосновения, но быстро изнашиваются. Ёмкостные — более надёжные, но "не дружат" с перчатками и водой. А ещё все они плохо переносят внешние воздействия: механические повреждения, грязь, конденсат.

Идея, рождённая в Перми

Учёные из Пермского Политеха нашли элегантное решение: использовать звук. Их прототип экрана распознаёт касание по тому, как звуковая волна распространяется по поверхности. Достаточно всего трёх микрофонов, чтобы понять, где именно произошло нажатие — с точностью до миллиметра.

"Система не зависит от внешних датчиков, устойчива к пыли и воде. А благодаря всего трём микрофонам её можно внедрить в недорогие устройства", — объясняет Алексей Козин, аспирант и ассистент кафедры "Автоматика и телемеханика".

Математика на службе точности

Для достижения такой точности исследователи создали уникальную численную модель. Она не только "переводит" звук в координаты, но и делает это быстро — за 2-4 цикла расчётов. Оптимальное размещение микрофонов — по углам экрана, образуя прямоугольный треугольник.

"Мы смогли достичь погрешности менее 0,1 мм. При этом, если задать начальную точку в центре экрана, вычисления проходят особенно эффективно", — рассказывает профессор Владимир Фрейман, доктор технических наук.

Будущее сенсорных технологий

Новое решение открывает широкие перспективы. Устройства на его основе можно будет использовать в промышленности, на транспорте, в робототехнике, даже в космосе — везде, где важны точность и надёжность.

Уточнения

Да́тчик - конструктивно обособленное устройство, содержащее один или несколько первичных измерительных преобразователей. Датчик предназначен для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и (или) хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем.