Что делать если не работает стилус. Стилус для емкостного экрана: зачем он и как его сделать

Как работает стилус Galaxy Note.
С первого дня пользования меня очень интересовал вопрос - как же на обычном емкостном экране, которые воспринимает только определенную площадь прикосновения удалось добиться работы тонкого стилуса, да еще с кнопкой и несколькими степенями нажатия?

В этой статье я попытаюсь ответить на этот вопрос, рассказав немного об интересных технических решениях, примененных в этом телефоне.

Для начала вспомним теорию.

Емкостный экран определяет точку касания по току утечки при заряде конденсатора, в роли одной обкладки которого выступает экран телефона а другой - тело человека. На обратную сторону стекла в вашем смартфоне нанесены тонкие линии из прозрачного проводящего материала(их можно увидеть, если посмотреть под определенным углом на экран при хорошем освещении).

Емкостный сенсор: мини-конденсаторы(в виде буквы Н) и проводники между ними.

Контроллер сенсорного экрана много раз в секунду заряжает и разряжает эти конденсаторы ограниченным током, каждый раз замеряя емкость каждого из них, и сравнивая ее со стандартной емкостью, записанной в памяти. Как только вы прикасаетесь пальцем к стеклу, вы становитесь такой большой обкладкой конденсатора, которую можно зарядить.
Естественно, для этого потребуется энергия, за которой зорко следит контроллер. Как только он обнаруживает, что какая-либо ячейка начинает потреблять много энергии (много - это по сравнению с обычным потреблением, но даже для обычного светодиода это крохи), что при ограниченном токе оборачивает увеличением времени заряда - он понимает, что к стеклу чем-то прикоснулись.

На основании информации от нескольких конденсаторов можно вычислить по достаточно сложным формулам место и площадь касания. Или нескольких касаний, количество одновременно определяемых касаний ограничено только контроллером и размерами экрана(очень трудно вместить 20 пальцев на экране в 3").

Такая технология имеет ряд ограничений. По нескольким причинам, таких как невозможность расположить элементы достаточно плотно(уменьшается прозрачность), ограниченной проводимости стекла, и необходимости отсекать помехи от случайных касаний, наводок, грязи на экране и т.п. пришлось довольствоваться минимальной площадью касания 5х5 мм.
К тому же, объект, который касается экрана должен иметь достаточную собственную емкость, сравнимую с емкостью человеческого тела. Что мы получаем в итоге? Невозможность пользоваться в перчатках(большинство из них обладают достаточно большим сопротивлением, чтобы уменьшить ток утечки до минимума, который не определяется контроллером), необходимость в крупных стилусах, которые обязательно должны быть связаны гальванически с телом пользователя(поэтому большинство из них имеют металлический корпус).

Какие же системы ввода работают с стилусами, могут различать силу нажатия, и имеют отличную точность? Это электромагнитно-антенные системы, которые используются в подавляющем большинстве графических планшетов

Графический планшет Wacom со стилусом:

Принцип их работы тоже не запредельно сложен - стилус передает на определенной частоте, а антенна внутри планшета принимает. Контроллер может узнать точное положение благодаря хитрой форме антенны, а информация о давлении на стилус передается частотой или кодовыми посылками.

Хитрая антенна внутри графического планшета:

Точно такая же система реализована внутри Galaxy Note(как I, так и II). Сверху находится стекло, на обратной стороне которого - емкостный сенсор, под ним - экран, а под ним - приемно-передающая антенна для стилуса.
Вот, чтоб было понятнее - я нарисовал картинку.

А вот и контроллер сенсорного экрана от Wacom(синий) который заведует всем этим хитрым хозяйством, и шлейф к антенне(зеленый):

Однако, примерного описания технологии вовсе недостаточно для удовлетворения моего любопытства. Еще бы чуть-чуть, и я бы решился разобрать стилус, но нашел сайт товарища microsin-a, который уже сделал это. Фотографии разобранного стилуса принадлежат ему.
Вот как оно выглядит сбоку:

Часть корпуса снята наждачной бумагой. Батареек нет, следовательно перо питается от экрана. Приемно-передающая катушка ближе:


А вот уже без корпуса:


И плата:


Схема очень простая, в какой-то мере даже «топорная». Но красивая и без излишних усложнений.


Простейший колебательный контур с изменяемой резонансной частотой. Частоту можно изменить либо изменением емкости(дополнительный конденсатор подключается через кнопку, и соответственно, реагирует на ее нажатие), либо через изменение индуктивности - за счет изменения расстояния между двумя частями сердечника, на котором намотана катушка.

А расстояние изменялось из-за давления на кончик стилуса - оно передавалось на мягкую силиконовую прокладку, и приводило к изменении ее формы. а следовательно и зазора.
Да что я рассказываю, у меня фотка есть:


Оно самое, 1 - кольцо-прокладка, 2 - вторая часть сердечника, 3 - наконечник.
Наконечник тоже состоит из двух частей - пластиковой опоры и фторопластового наконечника:

Что интересно - стилусу с такой конструкцией не нужен экран как таковой, для определения касания - его достаточно поднести к экрану и нажать на кончик пальцем, и контроллер все равно зарегистрирует нажатие.
Если закрепить кончик стилуса скотчем - можно рисовать взмахами, не притрагиваясь к экрану.

А подписаться на меня, чтоб не пропустить новые статьи, можно в моем профиле (кнопка «подписаться»)

Здравствуйте, уважаемые участники и читатели сообщества. Некоторые несчастные из нас сталкивались с ситуацией, когда наше любимое и оберегаемое перо выходило из строя по причине падения (у меня) или какого другого несчастного случая. И что же делать? Естественно покупать новое! А куда девать старое? Как это куда, конечно же вскрыть (0__0), посмотреть что там внутри (о, боже) и починить (ну-ка, ну-ка!).

Мое перо от черного Бамбу выпало из рук и ударилось о жесткий ламинат. Крантец! Перестало видиться планшетом, боковые кнопки не нажимаются (видимо, произошло легкое, но достаточное для нежного устройства смещение) и реагирует только резинка.

Ну думаю, нужно искать и покупать новое. Но у нас продаются только для интуосов и завалялось одно для 4-го графира. Я уже спрашивал в сообществе и убедился сам, что от графира подходит к бамбу. Попробовал, взяв у знакомого, но мне не понравилось то, что перо для перемещений нужно было держать чуть-ли не впритык, елозя по поверхности, да и поглючивало из-за своей б/ушности.

Суть да дело, решил я посмотреть что у моего пера внутри, вдохновившись несколькими идеями:

1) где-то (м.б. в сообществе) читал о том, что перья нежные и при падении у них внутри может рваться контакт (проводок) идущий от микросхемы к магнитной катушки (суть технологии), либо может раскалываться сама катушка (кто-то даже склеивал, вроде бы);

2) рассказ человека (также м.б. в сообществе, вы отпишитесь в комментах, если помните кто и где - страна должна знать своих героев) с фотографиями о том, как он вскрывал перо, чтобы «почистить» контакты или что-то вроде этого.

Короче говоря, по совету из пункта 2 решил вскрывать канцелярским лезвием для бумаг вдоль пера. Оказалось - ерунда. Очень крепкий пластик. Решил нагревать лезвие зажигалкой. Дело пошло лучше, но очень медленно, так как лезвие очень быстро остывало. В итоге, почти уже завершив начатое, а вид вскрываемого нагретого пластика может шокировать впечатлительных барышень лелеющих свое перышко, я решил воспользоваться швейцарским ножом, нагревая его на плите и прижимая кастрюлей к конфорке.

Внутри я обнаружил микросхему с двумя катушками на концах. Катушка рисующей части была расколота, плюс я задел обмотку лезвием. Вторая катушка - стирательная резинка, которая есть у бамбу, но она не реагирует на нажатие.

И тут мне пришла в голову самая главная идея - а почему бы не отпаять катушку стиралки и не припаять ее на место рисующей? По-идее, они абсолютно идентичны, а нажатие должно регулироваться на подходе к михросхеме с рисующей стороны.

Просто нагреваем капли припоя на микросхеме, которые удерживают контакты, и немного тянем катушку в сторону. Когда капля разогреется до чуть житкого состояния (миллисекунды), контакт сам «отстанет», так как он припаян сверху, а не «лапкой внутрь плитки микросхемы».

Точно так же нагреваем пустые (мы уже все отпаяли) «капли» и погружаем в них, придавливая, контакты.

Проверяем эту голую конструкцию из микросхемы и висящей катушки, поднеся к планшету. О, чудо! Реагирует! Вставляем стержень, кладем на половинку корпуса и проверяем в фотошопе на нажатие. Черт! Перо постоянно красит, находясь как бы в нажатом состоянии. Ну, значит резинка без градации нажатия виновата.

Спустя минут десять понимаю, что все-таки это невозможно и повторяю всю процедуру меняя контакты местами. Ура, все работает и нажатие как прежде. И даже кнопке на пере заработали. Осталось только зачистить корпус от наплывов вскрытой пластмассы и скрепить это все скотчем. Выглядит, конечно не эстетично (не стал пугать фотками собранного) с проглядывающей сквозь прозрачный скотч щелью, но зато работает!

Кто не осилил чтение - не ругайте, так как сам столкнулся с нехваткой информации, особенно личного опыта, по данному вопросу и хотел все описать подробно. Удачи всем и берегите свои Вакомы.

• Tutorial

С первого дня пользования меня очень интересовал вопрос - как же на обычном емкостном экране, которые воспринимает только определенную площадь прикосновения удалось добиться работы тонкого стилуса, да еще с кнопкой и несколькими степенями нажатия?

В этой статье я попытаюсь ответить на этот вопрос, рассказав немного об интересных технических решениях, примененных в этом телефоне.

Для начала вспомним теорию.

Емкостный экран определяет точку касания по току утечки при заряде конденсатора, в роли одной обкладки которого выступает экран телефона а другой - тело человека. На обратную сторону стекла в вашем смартфоне нанесены тонкие линии из прозрачного проводящего материала(их можно увидеть, если посмотреть под определенным углом на экран при хорошем освещении).

Емкостный сенсор: мини-конденсаторы(в виде буквы Н) и проводники между ними.

Контроллер сенсорного экрана много раз в секунду заряжает и разряжает эти конденсаторы ограниченным током, каждый раз замеряя емкость каждого из них, и сравнивая ее со стандартной емкостью, записанной в памяти. Как только вы прикасаетесь пальцем к стеклу, вы становитесь такой большой обкладкой конденсатора, которую можно зарядить.
Естественно, для этого потребуется энергия, за которой зорко следит контроллер. Как только он обнаруживает, что какая-либо ячейка начинает потреблять много энергии (много - это по сравнению с обычным потреблением, но даже для обычного светодиода это крохи), что при ограниченном токе оборачивает увеличением времени заряда - он понимает, что к стеклу чем-то прикоснулись.

На основании информации от нескольких конденсаторов можно вычислить по достаточно сложным формулам место и площадь касания. Или нескольких касаний, количество одновременно определяемых касаний ограничено только контроллером и размерами экрана(очень трудно вместить 20 пальцев на экране в 3").

Такая технология имеет ряд ограничений. По нескольким причинам, таких как невозможность расположить элементы достаточно плотно(уменьшается прозрачность), ограниченной проводимости стекла, и необходимости отсекать помехи от случайных касаний, наводок, грязи на экране и т.п. пришлось довольствоваться минимальной площадью касания 5х5 мм.
К тому же, объект, который касается экрана, должен иметь достаточную собственную емкость, сравнимую с емкостью человеческого тела. Что мы получаем в итоге? Невозможность пользоваться в перчатках(большинство из них обладают достаточно большим сопротивлением, чтобы уменьшить ток утечки до минимума, который не определяется контроллером), необходимость в крупных стилусах, которые обязательно должны быть связаны гальванически с телом пользователя(поэтому большинство из них имеют металлический корпус).

Какие же системы ввода работают с стилусами, могут различать силу нажатия, и имеют отличную точность? Это электромагнитно-антенные системы, которые используются в подавляющем большинстве графических планшетов

Графический планшет Wacom со стилусом:

Принцип их работы тоже не запредельно сложен - стилус передает(сигнал) на определенной частоте, а антенна внутри планшета принимает. Контроллер может узнать точное положение благодаря хитрой форме антенны, а информация о давлении на стилус передается частотой или кодовыми посылками.

Хитрая антенна внутри графического планшета:

Точно такая же система реализована внутри Galaxy Note(как I, так и II). Сверху находится стекло, на обратной стороне которого - емкостный сенсор, под ним - экран, а под ним - приемно-передающая антенна для стилуса.
Вот, чтоб было понятнее - я нарисовал картинку.

А вот и контроллер сенсорного экрана от Wacom(синий) который заведует всем этим хитрым хозяйством, и шлейф к антенне(зеленый):

Однако, примерного описания технологии вовсе недостаточно для удовлетворения моего любопытства. Еще бы чуть-чуть, и я бы решился разобрать стилус, но нашел сайт товарища microsin-a, который уже сделал это. Фотографии разобранного стилуса принадлежат ему.
Вот как оно выглядит сбоку:

Часть корпуса снята наждачной бумагой. Батареек нет, следовательно перо питается от экрана. Приемно-передающая катушка ближе:


А вот уже без корпуса:


И плата:


Схема очень простая, в какой-то мере даже «топорная». Но красивая и без излишних усложнений.


Простейший колебательный контур с изменяемой резонансной частотой. Частоту можно изменить либо изменением емкости(дополнительный конденсатор подключается через кнопку, и соответственно, реагирует на ее нажатие), либо через изменение индуктивности - за счет изменения расстояния между двумя частями сердечника, на котором намотана катушка.

А расстояние изменялось из-за давления на кончик стилуса - оно передавалось на мягкую силиконовую прокладку, и приводило к изменении ее формы, а следовательно и зазора.
Да что я рассказываю, у меня фотка есть:


Оно самое, 1 - кольцо-прокладка, 2 - вторая часть сердечника, 3 - наконечник.
Наконечник тоже состоит из двух частей - пластиковой опоры и фторопластового наконечника:

Что интересно - стилусу с такой конструкцией не нужен экран как таковой, для определения касания - его достаточно поднести к экрану и нажать на кончик пальцем, и контроллер все равно зарегистрирует нажатие.
Если закрепить кончик стилуса скотчем - можно рисовать взмахами, не притрагиваясь к экрану.

Итак, давайте подытожим.


Антенна-сетка, расположенная под экраном, генерирует импульсы с определенной частотой(судя по прикидкам - десятки килогерц), на картинке они обозначены как несущая частота - оранжевая стрелка. Эти импульсы принимает катушка индуктивности, расположенная в стилусе, которая входит в состав колебательного контура. Контур устроен таким образом, что после его «раскачки» он способен некоторое время колебаться сам, на своей резонансной частоте, постепенно тратя запасенную энергию на нагрев и излучение. Конечно, нагрев там минимальный, на доли градуса, как и излучение, которое ослабевает уже в нескольких сантиметрах. Но и энергии тоже тратится мало, над эффективностью наверняка поработали немало.
Колебательный контур, чья резонансная частота зависит от индуктивности катушки(которая, в свою очередь, зависит от положения наконечника), и от емкости конденсаторов, входящих в состав(она зависит от нажатия кнопки), излучает на этой частоте, которая принимается чем угодно той же антенной, и наводит в ней ток.

Рынок современных гаджетов решил нам снова напомнить о подзабытых уже стилусах. Фирменные "палочки" недавно презентовала Apple; "Самсунг" выпускает линейку стилусов S-Pen для своего продукта Galaxy Note. Такое устройство также удобно и для любителей порисовать на экране своего смартфона или планшета. Сделать же стилус своими руками вполне возможно быстро и без использования затратных материалов.

Резистивный, емкостный и тепловой экран

Если вы загорелись желанием смастерить свой собственный стилус, то прежде всего узнайте тип сенсорного экрана вашего устройства - это напрямую отразится на материалах для вашей поделки:

• Резистивный экран . Этот тип реагирует на абсолютно любые прикосновения - пальцем, палочкой для суши, карандашом и т. д. Выбирайте, что вам больше нравится, и ваш стилус готов!
• Емкостный экран . Такой сенсорный дисплей реагирует только на прикосновение токопроводящих объектов. Человек тоже в какой-то мере относится к ним - наши пальцы, как и мы сами, проводят ток. Этим качеством обладают все органические вещества и существа, а также большинство металлов.
• Тепловой экран . Как понятно из названия, дисплей будет реагировать только прикосновения объекта, излучающего тепло. Оттого нам и трудно работать с таким экранами в условиях русских морозов.

Собираем емкостной стилус своими руками

Для начала запаситесь:

• шариковой ручкой;
• алюминиевой фольгой;
• ватной палочкой;
• скотчем;
• ножницами.

Сборка емкостного стилуса выглядит так:

1. Удалите стержень из шариковой ручки.
2. Отрежьте половинку ватной палочки под острым углом. Вставьте ее на место стержня в ручку ватной головкой наружу.
3. Зафиксируйте скотчем ватную палочку в ручке.
4. Возьмите кусочек фольги и плотно обмотайте ним ручку, отступив 1 см от ватной головки.
5. Закрепите оболочку из фольги кусочком скотча. Сделанный своими руками стилус готов!

Чтобы пользоваться этим приспособлением, вам нужно иметь под рукой стаканчик с водой - для оптимальной работы ватку придется время от времени смачивать. От влажности стилуса емкостной экран не портится. Не забывайте также все время держать пальцы на фольге - это нужно для того, чтобы статическое электричество воздействовало на дисплей.

Дополнительные способы

Сделать своими руками стилус для емкостного экрана можно и несколько иначе. Например:

1. Возьмите алюминиевую трубку, к одному из ее концов прикрепите кусочек антистатичной губки, которую можно найти в коробках от микросхем.
2. Можно соорудить стилус своими руками из той же ручки без стержня, заменив ватку на бумагу, а фольгу - на металлосодержащую упаковку из-под шоколада, кофе, чая и т. д.
3. Некоторые пользователи предпочитают пользоваться в качестве стилуса тонкой батарейкой, поднося ее отрицательный полюс к экрану.
4. Можно пользоваться одной свернутой в трубочку антистатичной пленкой, закрепив ее форму кусочками скотча.
5. Легкая, не царапающая экран алюминиевая палочка - тоже неплохой стилус. Только ее головка должна быть не слишком маленькой, иначе экран просто не "увидит" этот объект.

Сборка теплового стилуса своими руками

Вам понадобится:

• ручка-перо;
• гелевая ручка с резинкой для пальцев;
• отрезок фольги;
• кусочек губки для посуды или мочалки;
• кусочек целлофана.

Собрать такой стилус несложно:

1. От гелиевой ручки оставьте только корпус, а от пера - резинку.
2. Смочите губку водой.
3. Чтобы не оставлять разводов на экране, оберните губку в целлофан.
4. Теперь вставьте губку в целлофане в ручку. Проталкивать ее можно тем же гелиевым стержнем, не спеша - чтобы не навредить свертку. В итоге из ручки должен быть виден только шарик губки, обернутый пакетиком.
5. Снимите резинку для пальцев с ручки.
6. Сложив листок фольги дважды, скрутите из него тонкий жгутик.
7. Поместите этот стержень из фольги так, чтобы одним концом он касался губки, а вторым обволакивал корпус ручки.
8. Сделайте несколько витков жгутика, поставьте резинку на место. Часть фольги, что будет торчать над резинкой, можно обрезать. Стилус сделан!

Как вы убедились, сделать стилус своими руками - довольно "дешевый и сердитый" легкий способ, что для теплового, что для емкостного экрана. Для резистивного дисплея стилусом может служить любой удобный подручный предмет.