Galaxy Noteスタイラスはどのように機能しますか?

使用の最初の日から、私はこの質問に非常に興味がありました。特定のタッチ領域のみが知覚する通常の静電容量式画面では、細いスタイラスの操作を実現できましたか。



この記事では、この電話に適用される興味深い技術的解決策について少し説明することで、この質問に答えようとします。





まず、理論を思い出しましょう。

容量性スクリーンは、コンデンサが充電されたときの漏れ電流によって接点を決定します。コンデンサの1つは電話スクリーンで、もう1つは人体です。 スマートフォンのガラスの背面には、透明な導電性材料の細い線があります(画面の特定の角度を明るい光で見ると、それらを見ることができます)。



容量性センサー:ミニコンデンサー(文字Hの形)およびそれらの間の導体。





タッチスクリーンコントローラーは、これらのコンデンサーを制限された電流で毎秒何回も充電および放電し、そのたびに各コンデンサーの静電容量を測定し、メモリーに記録された標準容量と比較します。 指でガラスに触れるとすぐに、充電できる非常に大きなコンデンサの裏地になります。

当然、これにはエネルギーが必要になり、コントローラーは注意深く監視します。 セルが大量のエネルギーを消費し始めたことを発見するとすぐに(大量-これは通常の消費と比較されますが、通常のLEDでもパン粉です)、限られた電流で充電時間が長くなるとラップします-彼はガラスに何かがあることに気付きますその後、触れた。



いくつかのコンデンサからの情報に基づいて、かなり複雑な公式を使用して接触の位置と面積を計算できます。 または、数回のタッチで、同時に決定されるタッチの数は、コントローラーと画面サイズによってのみ制限されます(3本の画面に20本の指を合わせるのは非常に困難です)。



このテクノロジーにはいくつかの制限があります。 要素を十分に密に配置できない(透明度が低下する)、ガラスの導電性が制限されている、偶発的なタッチ、ピックアップ、画面上の汚れなどによる干渉を遮断する必要があるなど、いくつかの理由によります。 5x5 mmの最小タッチ領域で満足しなければなりませんでした。

さらに、画面に触れるオブジェクトには、人体のそれに匹敵する十分な固有の能力が必要です。 結果として何が得られますか? 手袋を使用できない(それらのほとんどは、コントローラーによって決定されないリーク電流を最小限に抑えるのに十分な抵抗がある)、ユーザーの体に電気的に接続する必要がある大きなスタイラスの必要性(したがって、それらのほとんどは金属ケースを持っています)。



どの入力システムがスタイラスで機能し、押圧力を識別でき、優れた精度を備えていますか? これらは、ほとんどのグラフィックタブレットで使用されている電磁アンテナシステムです。



スタイラス付きWacomグラフィックタブレット:





彼らの仕事の原理もまた極端に複雑ではありません-スタイラスは特定の周波数で送信(信号)し、タブレット内部のアンテナが受信します。 コントローラーはアンテナのunningな形状により正確な位置を見つけることができ、スタイラスの圧力に関する情報は周波数またはコードメッセージによって送信されます。



グラフィックタブレット内のトリッキーなアンテナ:





まったく同じシステムがGalaxy Note内に実装されています(IとIIの両方)。 上部にはガラスがあり、背面には静電容量センサーがあり、その下にはスクリーンがあり、その下にはスタイラスの送受信アンテナがあります。

それで、それをより明確にするために、私は絵を描きました。





そして、この厄介な経済をすべて管理するWacomタッチスクリーンコントローラー(青)とアンテナケーブル(緑)は次のとおりです。





ただし、技術の大まかな説明だけでは私の好奇心を満たすには不十分です。 少しだけ、スタイラスを分解することにしましたが、友人microsin-aのサイトを見つけました。 分解されたスタイラスの写真は彼のものです。

側面の外観は次のとおりです。



体の一部をサンドペーパーで取り除きます。 バッテリーがないため、ペンは画面から電力を供給されます。 トランスミッターコイルクローザー:



そして今、ケースなし:



そしてボード:



スキームは非常にシンプルで、ある程度「不器用」です。 しかし、美しいと過度の合併症なし。



可変共振周波数を備えた最も単純な発振回路。 周波数を変更するには、静電容量を変更するか(ボタンを介して追加のコンデンサを接続し、それに応じて応答する)、またはインダクタンスを変更します(コイルが巻かれるコアの2つの部分間の距離を変更します)。



そして、スタイラスの先端への圧力により距離が変化しました-それは柔らかいシリコンパッドに移され、その形状、したがってギャップの変化をもたらしました。

はい、私があなたに言っていること、私は写真を持っています:



1-ガスケットリング、2-コアの2番目の部分、3-チップです。

チップも2つの部分で構成されています-プラスチック製のサポートとフッ素樹脂製のチップ:





興味深いのは、そのようなデザインのスタイラスは、タッチを決定するために画面自体を必要とせず、画面に持ってきて指で先端を押すだけで、コントローラーはクリックを記録します。

スタイラスの先端をテープで固定すると、画面に触れることなく波で描くことができます。



まとめましょう。



画面の下にあるグリッドアンテナは、特定の周波数(推定値から数十キロヘルツ)のパルスを生成します。写真では、それらは搬送周波数(オレンジ色の矢印)として示されています。 これらのパルスは、振動回路の一部であるスタイラスにあるインダクタによって受信されます。 回路は、その「ビルドアップ」の後、共振周波数でしばらくの間自力で発振し、蓄積されたエネルギーを徐々に加熱と放射に費やすことができるように設計されています。 もちろん、そこの加熱は、数センチメートルですでに弱まっている放射線のように、わずかな程度で最小です。 しかし、エネルギーもほとんど消費されず、おそらく効率性に関して多くの作業が行われています。

共振周波数がコイルのインダクタンス(チップの位置に依存)およびコンデンサーの静電容量(ボタンを押すことに依存)に依存する振動回路は、この周波数で放出されます。アンテナ、およびその中に電流を誘導します。



現在、電話のアンテナに複雑な形状の脈動があり、2つの周波数で構成されています。正確な「送信」周波数と「受信」スタイラスの状態に応じて変化します。 さらに、アンテナのいくつかのポイントでは、受信電界強度が高くなります-スタイラスが画面の表面に最も近くなります。 コントローラーはこのポイントを決定し、その中心(スタイラスが触れる場所)を見つけ、「送信」周波数をフィルター処理し、処理後にスタイラスのステータス(ペンへの圧力とボタンのステータス)を受け取ります。

本当に面白い? :)



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