В Пермском Политехе разработали сенсорный экран, реагирующий на звук касания
Обычные пульты управления с кнопками плохо работают в агрессивной среде, пыль и влага проникают в щели. При этом кнопки часто ломаются. А ведь сенсорные экраны стали основным интерфейсом ввода информации для мобильных телефонов, планшетов, ПК общего назначения и терминалов. Однако, как правило, они сделаны из хрупких материалов и имеют много ограничений (должны быть плоскими и однородными). Из-за этого устройства становятся менее универсальными и надежными. Было бы удобно иметь сенсорный экран из прочного металла или пластика. Ученые Пермского Политеха разработали новый сенсорный экран, который определяет точку касания по звуку. По поверхности распространяются звуковые волны, и по времени распространения волны можно точно определить место касания. Поверхность при этом может быть любой формы и размера, сделана из любого материала, а кнопки — просто нарисованы. Система, по словам ученых, долговечная, вандалоустойчивая и точная.
Исследование опубликовано в журнале «Вестник ПНИПУ. Электротехника, информационные технологии, система управления». Исследование выполнено при поддержке гранта «Умник-ИИ 2021».
«При касании пользователем экрана образуется ударная волна, которая распространяется по сенсорной панели. Микрофоны, расположенные в ее внутренней части, регистрируют звуковые колебания, на разные микрофоны звук приходит в свое время. Далее их показания передаются в микроконтроллер и там обрабатываются – рассчитываются относительная временная задержка и сила сигнала, по которым можно вычислить расстояние и место касания пользователя», – объясняет ассистент кафедры «Автоматика и телемеханика» Пермского Политеха Алексей Козин.
В ходе исследования ученые смоделировали сенсорное акустическое устройство. Математическая модель определяет распространение звука в твердых телах и его локализацию с учетом временной задержки и громкости.
Политехники создали модель в программном комплексе в виде полой металлической конструкции (20 сантиметров в ширину, 30 — в длину и 10 — в высоту), к внутренней части стенок прикреплены три микрофона. При моделировании ученые использовали безэховую среду и одиночное касание по центру. Были определены силы сигнала и пиковое значение волн.
Чтобы проверить возможность реализации системы на практике ученые провели эксперимент, для которого использовали алюминиевую коробку. Координаты микрофонов и касания полностью соответствуют модели, примерная длительность касания 85 мс, а его пиковое значение происходило в момент времени 900 мкс. В результате первым звуковую волну зарегистрировал микрофон №3 (ближайший к касанию), а микрофон №1 – последним. Временная задержка между третьим и вторым микрофоном 109,4, а между третьим и первым – 201,6.
«Акустический сенсор получается очень дешевым и позволяет делать экран из любого материала – из куска металла и даже из деревянной доски. Испытания на вибростенде показали высокую помехоустойчивость нашего сенсора. Прямо сейчас мы со своим проектом прошли в финал конкурса-акселератора инновационных проектов «Большая разведка», в рамках которого нам предложили сотрудничество с несколькими предприятиями, занимающихся производством пультов управления. Оказалось, что наиболее востребовано использование нашего сенсорного экрана в шахтном оборудовании, где большая запыленность воздуха приводит к очень быстрому износу устройств», – рассказывает аспирант кафедры «Информационные технологии и автоматизированные системы» ПНИПУ Анна Якубчик.
Полученные результаты эксперимента соответствуют всем расчетным и компьютерным значениям. Разработанная учеными система позволяет точно определять место контакта пользователя с сенсорным экраном через звуковые волны, следующие после касания. Технология долговечная, вандалоустойчивая и не подвержена изменениям погодных условий. Поэтому ее использование на сенсорных устройствах в уличной и неблагоприятной среде эффективно и перспективно.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые обнаружили, что дубы выработали эффективную стратегию, позволяющую им защищаться от пожирающих молодую листву гусениц — если предыдущий весной деревья сильно пострадали от их нашествия, то на следующий год почки распустятся на три дня позже. Трехдневной задержки достаточно, чтобы резко снизить выживаемость гусениц.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Долгое время считалось, что гигантские стрекозообразные, жившие 300 миллионов лет назад, стали такими из‑за высокого содержания кислорода. Тогда в атмосфере его было около 30% вместо сегодняшних 21%. Учёные полагали, что крупные насекомые задохнулись бы в нашей атмосфере. Но оказалось, что это не так.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Шведские биологи отследили миграцию обыкновенного соловья с помощью миниатюрных датчиков-рюкзаков. Как оказалось, при пересечении Сахары и Аравийской пустыни птицы летят только по ночам и не ищут пищу. Соловьи преодолевают пустыню без дозаправки, полагаясь лишь на накопленный заранее жир.
На границе возможностей оптоволокна лазерный пучок самоорганизовывается в мощный, сфокусированный луч-иглу. Параметры этого излучения таковы, что позволяют в реальном времени без дополнительных ухищрений рассматривать клеточные процессы.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно