터치스크린 대 버튼 인터페이스 디자인:정전식 및 저항막식 터치스크린 및 햅틱

인터페이스 기술이 어떻게 발전해 왔는지 이해하는 데 가장 중요한 몇 가지 기본 사항에 대해 알아보십시오.

회로에 관한 모든 것/무어의 로비 팟캐스트 에피소드 10:NASA 우주 비행사 Matthew Dominick이 항공 우주 기술의 중요 엔지니어링에 관한 여러 주제 중 Dave Finch와 우주 비행사 Matthew Dominick이 다룬 주제 중 하나는 다음과 같습니다. 터치스크린 대 버튼 인터페이스 디자인이 왜 그렇게 믿을 수 없을까 전투기 조종석에서 중요?

이 질문은 다음 토론에서 역사적, 기술적 세부 사항에 대한 답변을 제공합니다. 이 기사에서는 다음 개념에 중점을 둘 것입니다.

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기계식 버튼/키패드 인터페이스

터치스크린(저항막 및 정전용량)

햅틱 피드백(특히 진동 햅틱)

이를 통해 항공 우주 응용 분야에서 디스플레이 기술의 중요성을 더 잘 이해하는 데 필요한 기본 개념 정보를 얻을 수 있습니다.

기계식 버튼/키패드 인터페이스

이러한 유형의 레거시 사용자 인터페이스는 기계적 응답의 형태일 수 있는 촉각적 응답을 사용자에게 제공합니다. 이러한 유형의 키패드는 장갑을 끼고 있는 사용자에게 더 적합합니다. 물리적 키패드는 대부분의 터치스크린보다 키가 서로 더 분리되어 있기 때문에 더 정확한 경향이 있습니다. 이것은 인접한 키를 활성화할 때 오류를 제거하는 데 도움이 됩니다.

기계식 키보드 시스템은 터치스크린보다 저렴하고 일반적으로 터치스크린에 비해 디스플레이에 필요한 기술이 적기 때문에 더 가볍습니다(보통 몇 그램 정도).

터치스크린 기술

터치스크린은 기계적인 느낌을 주거나 눌렀을 때 불이 켜지거나 소리를 낼 수 있지만 이러한 키를 연속적으로 입력하거나 누르는 과정에서 사용자는 기계식 키패드보다 실수로 인접한 키를 훨씬 더 쉽게 터치할 수 있습니다. 터치스크린은 일반적으로 평평하며 기계식 키보드와 같이 인접한 키를 분리하는 실제 장벽이 없습니다.

기계식 키보드에 비해 장점은 더럽거나 열악한 환경에서 더 큰 안정성을 제공한다는 것입니다. 일부 기계식 키보드에는 키를 보호하는 유연한 멤브레인 구조가 있어 먼지와 이물질을 막아 이러한 종류의 안정성 문제를 방지합니다.

그들의 주요 단점은 그들이 더 많은 전력을 필요로 한다는 것입니다. 이것은 배터리 구동 시스템에서 해로울 것입니다. 또한 직사광선에서 보기에 문제가 있을 수 있습니다.

가장 널리 사용되는 두 가지 유형의 터치스크린은 저항막 방식과 정전식 방식입니다.

저항막식 터치스크린

이 아키텍처는 절연 도트로 분리된 두 개의 투명한 전도성 레이어(유리 또는 아크릴 기판과 폴리에스터 상판)가 필요합니다. 손가락이 맨 위 레이어를 터치하면 두 레이어가 접촉하게 됩니다. 터치는 먼저 X 및 Y 축을 따라 순차적으로 레이어에 전압 구배를 적용하여 추적합니다(반대 레이어는 전압 프로브로 사용됨). 컨트롤러는 프로브 레이어에서 보고된 전압 레벨에 따라 접점의 X 및 Y 위치를 결정합니다.

그림 1. 저항성 터치스크린 구조. 이미지 사용:Wilson Hurd 제공

이러한 종류의 설계는 비용이 저렴하고 전력 소모가 적습니다. 액체에 영향을 받지 않습니다. 가끔 보정이 필요할 수 있으며 손상 및 마모가 더 쉽습니다.

정전식 터치스크린

위의 저항성 터치스크린 개념을 정전식 터치스크린과 비교하십시오. 이 디자인에서 전압은 화면 모서리에 적용됩니다. 화면 가장자리 주변의 전극은 전도성 표면을 가로질러 전기장을 생성하여 손가락의 전도성 표면 인출 전류로 인한 정전 용량 변화를 측정하여 화면에서 손가락을 추적할 수 있습니다.

그림 2. 정전식 터치스크린 구조. 이미지 사용:Wilson Hurd 제공

이러한 유형의 디자인은 광학 성능이 우수한 견고한 유리 패널을 사용하고 기계적 움직임이 없고 내구성이 높으며 멀티 터치 및 제스처 기능이 있습니다. 사용자는 맨 손가락, 장갑 또는 활성 스타일러스를 사용할 수 있습니다. 아키텍처는 극한의 환경을 견딜 수 있고 매우 정확하지만 EMI에 취약합니다.

이 개념에 대해 더 자세히 알아보려면 정전식 터치 감지에 대한 Robert Keim의 소개를 확인하세요.

햅틱 피드백

햅틱 피드백은 인간과 컴퓨터 간의 양방향 통신의 또 다른 수단이며 사용자 경험을 향상시키기 위한 감각 피드백을 포함합니다. 터치, 시각 및 사운드는 사용자 인터페이스를 향상시키고 사용자에게 터치스크린 버튼이 눌렸다는 확신과 확인을 제공합니다. 물리적 피드백은 조종사가 주변을 시각적으로 지속적으로 스캔해야 하는 군용 전투기와 같은 상황에서 신뢰성에 필수적입니다.

진동 햅틱

사용자가 터치하는 버튼이 실제로 원하는 응답을 활성화한다는 확신을 주는 한 가지 방법은 햅틱입니다. 햅틱 효과는 정상파 발생기와 압력 센서를 통해 기존 터치 스크린에 중첩될 수 있습니다. 터치가 있을 때 사용자가 버튼을 누르는 느낌을 주고 기존 키보드에서 긍정적인 피드백을 받는 음파가 생성됩니다. 이는 군용 전투기에서 특히 중요하며 우주선 시스템을 향상시킬 수 있습니다.

그림 3. 터치스크린에서 진동 햅틱 시스템을 위한 기본 아키텍처. IEEE Xplore를 통해 Catelani, Ciani, Barile 및 Liberatori가 제공한 이미지 제공

다음 기사에서는 이러한 기술이 PalmPilot에서 F-18 Super Hornet의 디스플레이에 어떻게 적용되었는지에 대해 이야기하겠습니다. Matthew Dominick은 Moore's Lobby 에피소드에서 논의했습니다.