Се́нсорная пане́ль, тачпа́д (: touch — касаться, pad — подушечка) — указательное (координатное) устройство ввода, предназначенное для управления курсором и отдачи различных команд компьютеру, телефону или другому электронному оборудованию. Отдача команд осуществляется через прикосновение одним или несколькими пальцами поверхности тачпада. Слово «Touch Pad» является зарегистрированной торговой маркой компании Synaptics.
Применение и внешний вид Тачпад, как и другие указательные устройства, обычно используется для управления курсором меню (переносная электроника), «указателем» мыши (компьютеры) или для замены некоторых клавиш клавиатуры. Перемещения пальцами по поверхности устройства преобразуются в движения «курсора»/«указателя» на экране. Прикосновения к поверхности имитируют нажатия кнопок мыши или клавиш клавиатуры.
Тачпады могут размещаться рядом с клавиатурами различных устройств: компьютеров, ноутбуков, электронных клавишных музыкальных инструментов, мобильных устройств. Существуют клавиатуры для настольных ПК со встроенным тачпадом, что позволяет не использовать мышь.
Тачпады могут размещаться на приборных панелях бытового и промышленного оборудования, могут быть выносными (выполненными в виде отдельных устройств, подключаемых к компьютеру через интерфейс PS/2, USB, проприетарный RMI или другой), могут выполняться прозрачными и размещаться поверх дисплея (см. сенсорный экран).
Чувствительные поверхности тачпадов чаще всего выполняются в виде прямоугольника со скруглёнными углами, но существуют и модели с поверхностями других форм (например, в виде круга). Обычно, площадь поверхности тачпада не превышает .
История Долгое время производители не могли выбрать общее название для тачпадов разных конструкций. Использовались термины «glidepoint», «touch sensitive input device», «touchpad», «trackpad» и «pointing device».
В фирма Apollo Computer укомплектовала свои компьютеры для рабочих станций клавиатурами, на правой стороне которых был размещён тачпад. Годом позже фирма поместила тачпад в верхней части своих клавиатур.
В Джордж Герфайде () изобрёл разновидность тачпада.
В была разработана разновидность тачпада для серии компьютеров «MC 200/400/600/WORD» фирмы Psion.
В фирма выпустила первый тачпад, ставший широко распространённым и известный под названием «GlidePoint».
В мае фирма Apple Inc. использовала тачпады «GlidePoint» в ноутбуках серии «PowerBook»Thryft, Ann R. «More Than a Mouse», Computer Product Development, EBN Extra, 14 ноября 1994 года. С. E16—E20. (см. фото), заменив ими трекбол. Спустя какое-то время в сериях ноутбуков «PowerBook» и «MacBook» стали применяться тачпады, разработанные самой Apple и называемые «trackpads».
Тачпады «GlidePoint» также использовала в своей продукции фирма Sharp.
Вскоре фирма Synaptics вывела на рынок тачпады, известные как «TouchPad».
Тачпады «TouchPad» использовались в продукции фирмы Epson.
С тачпады стали использоваться в ноутбуках.
Альтернативами тачпада на ноутбуках являются: тензометрический джойстик (); «трекбол» ().
Устройства, содержащие одновременно тачпад и «трекбол», встречаются редко.
Со времён своего появления тачпад стал наиболее распространённым устройством управления указателем мыши для ноутбуков.
Принцип действия
Работа тачпадов основана на измерении электрической ёмкости между пальцем и датчиком или между двумя датчиками. Тачпад состоит из 3 слоев: верхний слой проводников, прокладка и нижний слой проводников. Проводники в слое расположены как параллельные прямые, проходящие от одного края поверхности до другого. При этом проводники одного слоя перпендикулярны проводникам другого слоя. Например в верхнем слое проводники расположены горизонтально, а в нижнем – вертикально. Таким образом проводники образуют сетку. Ёмкостные датчики расположены на концах проводников. Каждая пара одного проводника из верхнего слоя и одного из нижнего слоя в точке пересечения образует конденсатор, в котором прокладка выполняет роль диэлектрика.
После включения начинается подготовка устройства к работе. Микроконтроллер подаёт напряжение на два проводника, расположенных в разных слоях, измеряет ёмкость между ними, запоминает измеренное значение в памяти, затем прекращает подачу напряжения и подаёт напряжение на два других проводника, расположенных в разных слоях. Так повторяется до тех пор, пока микроконтроллер не измерит и не сохранит сопротивления между всеми возможными парами проводников, расположенных в разных слоях. Таким образом для каждого узла сетки сохраняется базовое значение сопротивления.
Далее устройство переходит в обычный режим работы. Микроконтроллер продолжает измерять сопротивления между парами проводников, но теперь сравнивает измеренные значения с сохранёнными в памяти. Время, за которое микроконтроллер успевает «снять показания со всех датчиков» (период T или частота ), является одной из характеристик тачпадов.
Человеческое тело является хорошим проводником. При приближении к чувствительной поверхности палец выполняет роль обкладки конденсатора. В конденсаторах, расположенных вблизи пальца, происходит изменение электрического поля, и, соответственно, ёмкости. Микроконтроллер измеряет ёмкость между всеми возможными парами проводников и сравнивает измеренные значения с сохранёнными в памяти. Анализируя отклонения измеренных значений от сохранённых, микроконтроллер может определить координаты (X, Y) места касания и давление (Z), оказываемое на поверхность. Это возможно благодаря тому, что чем большее давление прилагается к поверхности или чем большее количество пальцев находится вблизи поверхности, тем больше полная ёмкость конденсатора, образуемого поверхностью устройства и пальцем.
На ёмкость конденсаторов сетки влияет не только палец, но и внешние электрические поля, и другие физические эффекты. В результате ёмкость постоянно изменяется (дрожит, ). Для устранения дрожания измеренных значений применяются «фильтрующие» алгоритмы. Алгоритмы заменяют резкие изменения измеренных значений на плавные (сглаживают). Чаще всего используется простой алгоритм, называемый алгоритмом «усредняющего окна». Согласно этому алгоритму, значение для текущих координат определяется усреднением двух последних не сглаженных значений:
,
где: — сглаженное значение; , — измеренные и не сглаженные значения.
Для увеличения степени сглаживания дрожаний используют усреднение трёх или более новых (только что измеренных и не сглаженных) значений или используют взвешенные алгоритмы, например, такой:
.
Измеряя полную ёмкость, можно определить степень нажатия, то есть третью координату Z. Если на чувствительной поверхности нет пальца, координата Z равна нулю. Для определения перемещения пальца устройство контролирует увеличение координаты Z сверх некоторого порога, затем вычисляет изменение координат X и Y до момента равенства нулю координаты Z, что соответствует окончанию движения и удалению пальца от чувствительной поверхности устройства. Полученные значения ΔX и ΔY используются далее для перемещения указателя, отображаемого на экране.
Возможности При помощи программы-драйвера возможности тачпада могут быть значительно расширены, но эти функции должны аппаратно поддерживаться самим тачпадом. Например, становится возможной имитация нажатия кнопок мыши, имитация вращения колеса мыши, использование жестов и мультитач.
Список некоторых возможностей: перетаскивание и выделение (незавершённое двойное нажатие со скольжением одним пальцем); нажатие правой кнопки мыши (короткое нажатие двумя пальцами); нажатие средней кнопки мыши (короткое нажатие тремя пальцами); вращение колеса мыши (вертикальная прокрутка) (скольжение двумя пальцами); вертикальная прокрутка (скольжение одним пальцем по участку, расположенному у края чувствительной поверхности справа или слева); горизонтальная прокрутка (скольжение одним пальцем по участку, расположенному у края чувствительной поверхности сверху или снизу); увеличение или уменьшение (скольжение двух пальцев вдоль прямой линии по направлению друг к другу или друг от друга); переворот (касание одним пальцем, скольжение вторым пальцем вокруг первого по кругу); перелистывание (лёгкое касание тремя пальцами при движении слева направо или справа налево); эмуляция нажатий дополнительных клавиш клавиатуры (например, «Play», «Pause», «Search», «Email»).
Перемещение пальца по тачпаду до края чувствительной поверхности и удерживание возле него, может восприниматься как жест для автоматического перемещения «указателя» в заданном направлении с постоянной скоростью.
Отключить тачпад ноутбука можно нажатием сочетания клавиш , где: клавиша находится рядом с клавишей ; — одна из клавиш от до .
На некоторых ноутбуках тачпад отключается отдельной кнопкой. Она может выглядеть как углубление на краю тачпада.
Тачпады являются устройствами с довольно низким разрешением. Разрешение тачпадов достаточно для игры в логические игры, для повседневной работы с офисными приложениями и веб-браузерами, но не достаточно для работы с графическими программами, и делает практически невозможной игру в 3D-шутеры.
Основные производители . Торговые названия сенсорных панелей: StickPointer™, GlidePoint™, GlidePad™. — дочерняя компания Alps Electric. Synaptics. Семейство устройств TouchPad: TouchPad™, ClickPad™, ForcePad™, SecurePad™. ElanTech.
См. также Графический планшет Magic Trackpad Мультитач Сенсорный экран Трекбол
Примечания
Категория:Устройства ввода Категория:Координатные устройства ввода