Puuteplaat

Allikas: Vikipeedia
Puutepadi ehk touchpad.

Puuteplaat ehk puutepaneel ehk puutetundlik paneel ehk puutepadi ehk sensorpaneel (inglise keeles touchpad) on osutusseade andmete sisestamiseks. Antud seadet kasutatakse kõige rohkem sülearvutites.

Puutepatja kasutatakse tavaliselt osuti juhtimiseks sõrme liigutamisega selle paneeli pinna peal. Puutepadjad võivad omada igasuguseid mõõtmeid, aga tavaliselt nad ei ületa 50 cm². Puutepadjad võivad olla nii ristküliku, ruudu kui ka ringi kujulised. Puutepadja juurde on üldjuhul paigutatud nupud, mis täidavad arvutihiire nuppude funktsioone.

Apple'i toodete puhul kasutatakse nimetuse touchpad asemel tihti sõna trackpad.

Ajalugu[muuda | redigeeri lähteteksti]

Apple Powerbook 500 seeria, millisel oli esimest korda paigaldatud puutepadi.

Enne puutepadja leiutamist kasutati sülearvutites seadmeid trackball ja trackpoint. Aastal 1988 leiutas George E. Gerpheide sensorpaneeli ehk puutepadja (touchpad), mille hiljem litsentseeris firma Apple ja hakkas kasutama enda sülearvutites PowerBook alates aastast 1994. Tollest ajast on puutepadi kõige levinum osutusseade sülearvutites. Varasemad Apollo lauaarvutid olid puutepadjaga klaviatuuri paremas servas. Puutepadja arendus tõi turule veel ühe sarnase seadme nimega touchwriter. See on veel kõrgema tundlikkusega paneel, mis saab edukalt töötada nii spetsiaalse pulga (stiiluse) rakendamisel kui ka sõrme ja isegi sõrmeküünega puutumisel. Selline paneel võimaldab inimestel sisestada andmeid harjunud meetodiga – kirjutades neid pastakaga. Lisaks võib seda kasutada graafikapiltide loomiseks ja allkirja sisestamiseks.[1]

Tööpõhimõte[muuda | redigeeri lähteteksti]

Resistiivne tehnoloogia[muuda | redigeeri lähteteksti]

Resistiivse tehnoloogiaga touchpadi ehitus

See on suhteliselt vana tehnoloogia, mis ei ole enam populaarne. Selle tehnoloogia järgi valmistatud touchpad koosneb kahest osast: painduvast kihist ülalpool (nt. õhuke polüestrist kiht) ja tahkest kihist allpool (reeglina orgaaniline klaas). Mõlemad kihid juhtivad voolu ja omavad elektrilist takistust. Nad on eraldatud omavahel õhu või mõne teise dielektrikuga. Paneeli puudutamisel vajutab sõrm ülemist kihti nii, et see puutub kokku alumise kihiga. Seejärel mõõdetakse pinget punktis, kus kontakt toimus ja arvutatakse välja puutumise koordinaadid. Paneeli tasapinnad võivad olla läbipaistvad ning olla kasutuses puuteekraanides, pihuarvutites jne. Suurema vajutustäpsuse saavutamiseks võib kasutada stiilust või mõnda sarnast objekti.

Sellel tehnoloogial on mitu halba külge nagu näiteks madal tundlikkus, mehhaaniline kulumine, suhteliselt suured füüsilised suurused, juhuslike puudutuste risk.[2]

Mahtuvuslik tehnoloogia[muuda | redigeeri lähteteksti]

Füüsiliselt kujutab puutepadi endast võrku õhukese eraldatud dielektriku kihiga metalljuhtmetest (s.t. suurt kogumit väga väikeseid kondensaatoreid). Kuna inimese keha on hea elektrijuht, siis sõrme lähenemisel paneeli pinnale muutub elektriväli, seega muutub ka kondensaatori mahtuvus. Võrgu iga kondensaatori mahtuvuse muutumise mõõtmisel võib täpselt eristada sõrme koordinaate paneeli pinnal. Lisaks võib mahtuvuste mõõtmisest lähtuvalt tuletada, millise survega paneeli pinnale vajutatakse.

See tehnoloogia on palju efektiivsem kui resistiivne tehnoloogia. Seadmed on vastupidavamad ja liikuvate osade puudumise tõttu palju täpsemad ning tänu tootmistehnoloogiale võib neid asetada praktiliselt igale tasapinnale. Enamik kaasaaegsetest tootjatest (Synaptics, Apple jne) kasutavad just seda tehnoloogiat. Juhtmed võivad olla valmistatud läbipaistvatest materjalidest, mis tähendab, et samuti nagu resistiivse tehnoloogia puhul võib seda kasutada puuteekraanides ja mujal. Lisaks oskab tehnoloogia ära tunda mitut puudutamist üheaegselt. Selle tehnoloogiaga valmistatud puutepadi reageerib ainult inimeste sõrmedele või teiste sarnaste elektriliste omadustega objektide peale. Klassikaliste stiiluste kasutamine on võimatu, aga selle asemel on turul ka spetsiaalsed stiilused, mis imiteerivad inimeste sõrmede omadusi.

Muidugi mõjub kondensaatorite võrgu mahtuvustele mitte ainult inimese keha, vaid ka teised tegurid. Seetõttu tekib mõõdetava mahtuvuse värisev muutumine. Seepärast kasutatakse koordinaatide leidmiseks "filtreerivaid" algoritme, mis muudavad mahtuvuse väriseva muutumise sujuvateks koordinaatide muutumisteks.[2]

On olemas palju vastavaid algoritme, aga kõige rohkem kasutatakse võrdlemisi lihtsat algoritmi, mida nimetatakse "akent keskendavaks" algoritmiks. Selle järgi jooksvate koordinaatide väärtuse määramiseks võetakse kahe eelmise koordinaati filtreerimata väärtuste keskmine:

X(jooksev) = (U(uus) + U(eelmine)) / 2,

kus

  • X(jooksev) on jooksev (filtreeritud) koordinaatide väärtus
  • U(uus) ja U(eelmine) on filtreerimata koordinaadid

Värisemiste tasandamise suurendamiseks kasutatakse kolme või rohkemat filtreerimata koordinaatide väärtustamist või rakendatakse kaalutud algoritme. Näiteks sellist:

  • X(jooksev) = 1/2 U(uus) + 3/4 U(eelmine)

Kuna puutepadja töö seisneb mahtuvuse muutmises, ei hakka seade töötama, kui seda puutuda elektrit mittejuhtivaga esemega (näiteks pliiatsi tagumise otsaga). Elektrit juhtiva eseme kasutamisel hakkab puutepadi töötama ainult piisava puutepindala korral. Niisked sõrmed takistavad puutepadja tööd.[3]

Omadused[muuda | redigeeri lähteteksti]

Puutepadjad on seadmed, mis on suhteliselt madala lahutusega, seega nende kasutamine kodus ja tööl on mugav, kuid graafikaprogrammide ja 3D-laskmismängude kasutamise puhul mitte nii väga.

Puutetundlikel paneelidel on ka positiivseid külgi teiste osutusseadmetega võrreldes:

  • puutepadjad on kaitstud tolmu ja vee eest ning ei nõua erilist hooldust;
  • ei nõua siledat tasapinda (arvutihiirega võrreldes);
  • ei nõua suurt ruumi;
  • puutepadja asetus on fikseeritud vastavalt klaviatuurile;
  • osuti liigutamiseks piisab ainult väikesest sõrmeliigutusest;
  • töö seadmega ei nõua pikka harjumist (trackballiga võrreldes);
  • kasutades ainult puutepatja (ilma klahvideta) võib:
    • liigutada osutit
    • klikkida (lühiajaline puutumine)
    • liigutada objekti (pikaajaline puutumine ja sellele järgnev sõrme liigutamine)
  • puutepadja eraldatud osad (parempoolne riba ja allpoolne riba) võimaldavad akna kerimist, mis on väga mugav tekstiga töötamisel.
  • firmade Apple, Asus ja Synaptics puutepadjad võivad vastava arvutiprogrammi kasutamisel imiteerida parema ja keskmise klahvi vajutamist:
    • läbi programmi sisu kerimine – kahe sõrmedega vajutamine ja liigutamine
    • parem klahv – kahe sõrmega lühiajaline vajutus
    • suurendamine/vähendamine – sõrmede lahti/kokku tõmbamine puutepadja pinnal
    • ümberkeeramine – kahe sõrme asukohtade muutmine tasandil valitud suunal
    • läbi lehitsemine – puutumine liikumisega vasakult paremale või vastupidi[4]

MultiTouch[muuda | redigeeri lähteteksti]

MultiTouch on kiiresti populaarsust koguv tehnoloogia, mis lubab puutepatjade ja puuteekraanide puhul kasutada mitut puudutamist üheaegselt. Paljud peavad seda tuleviku tehnoloogiaks, mis viib kasutajaliidesed uuele tasemele. Esimeseks populaarseks MultiTouch-seadmeks sai Apple'i IPhone, mis ilmus 2007. aastal. MultiTouchi ei loonud siiski Apple, tööd selles suunas toimusid juba 80. aastate keskpaigast. Aastal 1984 töötas Bell Labs välja MultiTouch-ekraani, millel võis manipuleerida pilte rohkem, kui ühe käe abil, aga sellel tootel ei olnud tulevikku. Aastal 1999 töötas firma FingerWorks välja mitu MultiTouch-seadet, näiteks välise žestiline puutepadja IGesture Pad ja päris eksootiline sõrmistiku TouchStreami. Mõne aja pärast ostis Apple FingerWorksi ära.[2]

Teised lähenemised MultiTouch tehnoloogiale:

Täieliku sisepeegeldamise levimine[muuda | redigeeri lähteteksti]

Sisepeegeldamise levimise tehnoloogiaga puutepaneel

Sellel lähenemisel on suur perspektiiv suurte lahutustega MultiTouch-pindade loomiseks. Akrüülise pinna peale projekteeritakse pilt projektorite abil, mis on asetatud kasutaja suhtes teisele poolele. Kui pinda puudutab mingi objekt, siis valgus (infrapunane valgus), mis on tekitatud valgusdioodidega (valgusdioodid on paigaldatud ekraani perimeetri järgi) levib puudutamiskohast ja satub peegelduste andurite peale, mille abil tarkvaraliste meetoditega arvutatakse välja puudutamiskoha asukoht. Painduva materjali kasutamine ekraanikatteks lubab mõõta vajutamise jõudu, jälgides valgusekiirte omaduste muutumist. Seda tehnoloogiat kasutab Microsoft Surface, aga infrapunase valguse allikas on asetatud projektori juude ja valgusekiirte murdmiseid tunnetatakse ära infrapuna kaameratega.[2]

Teised MultiTouch tehnoloogiad[muuda | redigeeri lähteteksti]

  • Infrapuna positsioneerimisel on kaks erinevat meetodit:
    • Esimene meetod põhineb tasandi elektritakistuse muutumisel, kui muutub temperatuur. See meetod on suhteliselt ebatäpne, aeglane ja nõuab, et käed oleksid soojad.
    • Teine meetod koosneb infrapuna valgusallikate ja sensorite võrku paigaldamisel perimeetri järgi. Puudutamisel varjab objekt valguskiiri ja tänu sellele saab leida selle objekti asukoha. Seda meetodit kasutatakse sõjaväe seadmetes, mis nõuavad sensorpaneeli.
  • Tasapinna akustiliste lainete ära tundmine: pinna peal levitatakse ultraheli laineid ja pinda vajutades lained muutuvad, sellest tulenevalt arvutatakse välja puudutamise asukoht.
  • Optiline äratundmine: kaks või rohkem optilist sensorit paigaldatakse paneeli servadele (tavaliselt nurkadele). Vastupidistest külgedest, kaamerate jälgimistsoonil on paigaldatud inrapuna abivalgus. Paneeli puudutamisel, ilmub vari abivalgusest, kaamerad pildistavad seda erinevate nurkade alt ja tekib inforamtsioon, puudutamise asukohast.
  • Signaali dispersioon: puudutamise punkt arvutatakse välja anduritega, vastavalt vibratsioonidele ja deformatsioonidele pinnal. See tehnoloogia on vastupidav tolmule, mustusele ja kriimustustele. Samuti täienduste väikese arvu tõttu võib tehnoloogiat rakendada tavaliste klaaside peal, aga seetõttu, et jälgitakse ainult mehhaanilisi muudatusi ei suuda süsteem ära tunda liikumatuid objekte.
  • Akustiline ära tundmine: signaali dispersiooniga sarnane tehnoloogia, aga mehhaanilised võnkumised teisendatakse audiosignaalideks ja võrreldakse neid enne salvestamist iga paneelil oleva punkti profiiliga. Tehnoloogia head ja halvad küljed on samad nagu signaali dispersiooni tehnoloogial.[2]

Huvitavad faktid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Kontaktivaba puutepadi[muuda | redigeeri lähteteksti]

Nii (non-contact touchpad) nimetas firma Alps Electric oma uut toodet. See on mahtuvuslik sensoorne tehnoloogia, mille abil on võimalik määrata sõrme asukohta umbes 3 cm kaugusel pinnast. Firma demonstreeris oma toodangut Alps Show 2008 näitusel, kus näidati uue tehnoloogia võimalusi. Nii näiteks käe liikumisel ühest paneeli osast teisesse võis käivitada video vaatamist, aga video edasikerimine toimus käe pööramise abil. Tehnoloogiat kirjeldab Alps Electric kui võimalust juhtida arvutit räpaste kätedega.[5]

Lisafunktsioonid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Tuntud sensoripaneelide tootja Synaptics pakub puutepatjadele lisaks veel žestide ära tundmise tehnoloogiat, mille rakendamisel kasutajad saavad ise programmeerida puutepadja funktsioone, näiteks graafiliste märkide kasutamist – näiteks teatud tähekujundi tegemisega saab käivitada mingit valitud programmi.

Synaptics'i uuendustes on olemas veel tagasiside funktsioon, mille puhul puutepadja vibreerimine tähendab mingi sündmuse toimumist, näiteks e-kirja saamist.[6]

Juhuslikud puudutamised[muuda | redigeeri lähteteksti]

Kasutajad, kes töötavad enamasti tekstiga võivad kergesti kogemata puutuda touchpadi pinda, mis võib osutuda väga häirivaks. Et seda vältida on sageli touchpadi küljes olemas klahv, mis touchpadi välja lülitab, aga selle nuppu pideva kasutamise vältimiseks hästi sobib selline utiliit nagu TouchFreeze. TouchFreeze on tasuta utiliit, mille rakendamisel touchpad automaatselt lülitakse välja teksti sisestamisel.

Samuti on olemas tehnoloogia nimega SmartSense, mis väldib ka juhuslikku puudutamist. Seda tehnoloogiat kasutades ei ole vaja välja lülitada touchpadi tekstiga töötamisel. Elektroonika ja spetsiaalsete algoritmide kasutamise abil tunneb tehnoloogia automaatselt ära juhusliku puudutamise ja ignoreerib seda.

Seadmed puutepatjadega[muuda | redigeeri lähteteksti]

Ipod Classic'i click wheel'i kujutis

Peale arvutite on touchpadid tänapäeval kasutusel ka igasugustes muudes elektroonika seadmetes nagu näiteks kodumasinad, välised automaatid ja ettevõtete tööstuslikud liinid. Puutepatjade populaarsus kasvab kiirelt ka mobiiltelefonide ja MP3-mängijate hulgas. Näiteks Apple oma MP3-mängijas IPod Classic kasutab tehnoloogiat nimega click wheel, mis on sisuliselt puuteplaat, millele on lisatud kerimise funktsioon, sõrme liigutamisel mööda ringi.

Tuntumad tootjad[muuda | redigeeri lähteteksti]

Vaata ka[muuda | redigeeri lähteteksti]

Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]