Báo cáo nhóm vật lý imàn hình cảm ứng điện trở

Để giúp thầy cô và các bạn nắm bắt được nhữngthông tin về loại màn hình đó, các sinh viên nhóm 4 thuộc bộ môn Vật lí lớp Cơ khí 06 -Khoa Cơ khí - Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội đã thự

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA KHOA HỌC CƠ BẢN *

BÁO CÁO NHÓM HỌC PHẦN: VẬT LÝ I

MỤC LỤC

Trang

LỜI NÓI ĐẦU 2

PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC 3

NỘI DUNG 4

CHƯƠNG 1: MÀN HÌNH CẢM ỨNG ĐIỆN TRỞ 4

1.1 KHÁI NIỆM 4

1.2 CẤU TẠO 4

1.3 ĐẶC ĐIỂM 4

1.4 NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG 5

1.5 CÔNG NGHỆ MÀN HÌNH CẢM ỨNG ĐIỆN TRỞ 6

1.6 ƯU, NHƯỢC ĐIỂM 9

1.7 ỨNG DỤNG 10

CHƯƠNG 2: CÁCH ĐỌC GIÁ TRỊ ĐIỆN TRỞ DỰA TRÊN CÁC VÒNG MÀU IN TRÊN ĐIỆN TRỞ 11

• QUY ƯỚC GIÁ TRỊ CHO CÁC VÒNG MÀU IN TRÊN ĐIỆN TRỞ 11

• CÁCH ĐỌC GIÁ TRỊ ĐIỆN TRỞ 12

TỔNG KẾT 16

TÀI LIỆU THAM KHẢO 17

LỜI NÓI ĐẦU

Màn hình cảm ứng điện trở là một loại màn hình cảm ứng đã gắn bó và hiện hữu rấtnhiều xung quanh cuộc sống của con người mà có thể nhiểu người trong chúng ta chưabiết hết về nó Đây là một trong những loại màn hình cảm ứng đời đầu, được giáo sư G.Samuel Hurst đến từ Đại học Kentucky, Hoa Kì tình cờ phát minh ra năm 1970 Và cóbao giờ chúng ta tự hỏi rằng loại màn hình này có cấu tạo như thế nào hay nguyên lý hoạtđộng của chúng ra sao hay không? Để giúp thầy cô và các bạn nắm bắt được nhữngthông tin về loại màn hình đó, các sinh viên nhóm 4 thuộc bộ môn Vật lí - lớp Cơ khí 06 -Khoa Cơ khí - Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội đã thực hiện một báo cáo về chủ đềMÀN HÌNH CẢM ỨNG ĐIỆN TRỞ, dựa trên cơ sở tìm hiểu, hiểu biết và thu thập kiến

thức từ các nguồn như giáo trình môn học Vật liệu linh kiện điện tử, từ những trang web,

blog, diễn đàn công nghệ trên Internet Bài báo cáo sẽ mang đến cho thầy cô và các bạnnhững thông tin về chủ đề này một cách vô cùng dễ hiểu, dễ nắm bắt mà không hề xa vờihay trừu tượng

Nhóm 4 xin được giới thiệu về chủ đề MÀN HÌNH CẢM ỨNG ĐIỆN TRỞ Nội dungcủa chủ đề báo cáo bao gồm 2 chương:

• CHƯƠNG 1: MÀN HÌNH CẢM ỨNG ĐIỆN TRỞ - trình bày khái niệm, cấu tạo,đặc điểm, nguyên lý hoạt động, công nghệ màn hình cảm ứng, ưu nhược điểm vàứng dụng của màn hình cảm ứng điện trở

• CHƯƠNG 2: CÁCH XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ CỦA ĐIỆN TRỞ DỰA VÀO CÁCVÒNG MÀU IN TRÊN ĐIỆN TRỞ

Nhóm 4 chúng em xin được gửi lời cám ơn chân thành nhất tới thầy Ngô Minh Đức đãhướng dẫn tận tình và chi tiết giúp nhóm chúng em hoàn thành bài báo cáo này một cách

tốt nhất Chúng em cũng rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến, phê bình của thầy cô

và bạn đọc giúp cho bài báo cáo trở nên hoàn thiện hơn Xin chân thành cám ơn!

PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC

Bảng phân công công việc của các thành viên

Thời gian hoàn thành

(giờ)

Mức độ hoàn thành

(tổng của cácthành viên là100%)

Nguyễn Hoàng Hiếu Tổng hợp nội dung, viết báo

cáo và thiết kế Power Point 18 35%

Vũ Đức Hải Tìm hiểu về màn hình cảm

Vũ Ngọc Hinh

Tìm hiểu về cách đọc giá trịđiện trở dựa trên các vòngmàu được in trên điện trở

Vũ Mạnh Hiếu Tìm hiểu về màn hình cảm

• CẤU TẠO

Cấu tạo của loại màn hình cảm ứng điện trở bao gồm 2 bộ phận chính là tấm cảm ứng vàmàn hình hiển thị Tấm cảm ứng được đặt phía trên màn hình hiển thị, bao gồm nhiều lớprất mỏng trong đó có lớp nhựa dẻo polyethylene chống xước và lớp thủy tinh (hoặc lớp

nhựa acrylic cứng) là hai lớp tương tác rất quan trọng Hai lớp này đối diện nhau, đượcphân tách bởi một lớp đệm gồm các điểm và khoảng trống mà mắt thường không thể nhìnthấy được Trên bề mặt của mỗi lớp tương tác được phủ một hợp chất dẫn điện gọi là ITO(chủ yếu là Indium Tin Oxide - Oxit Thiếc Indi), dòng điện với các mức điện thế khácnhau sẽ được truyền qua hai lớp này khi chúng được chạm với nhau

Sở dĩ ITO được sử dụng bởi đặc tính dẫn điện, độ trong suốt quang học và sự tiện lợi khiITO có thể được kết tủa lên màn hình dưới dạng một tấm phim mỏng

• ĐẶC ĐIỂM

• Loại màn hình này chỉ hiển thị 85% độ sáng màn hình và chỉ hỗ trợ đơn điểm

• Màn cảm ứng điện trở là loại công nghệ mà chúng ta phải dùng lực để tác động lênmàn hình để hai lớp vật liệu chạm vào nhau Chính vì thế nó sẽ không nhạy bén bằngloại cảm ứng điện dung trên điện thoại bây giờ Và mật độ các điểm cảm ứng cũngkhông thể quá sát nhau vì dùng lực nhấn nó sẽ dễ lẫn sang điểm khác

• Những loại màn hình điện trở đầu tiên chỉ cho phép thao tác nhấn được khoảng 1 triệulần, về sau công nghệ nâng lên 3 lớp vật liệu thì tuổi thọ được được tăng đến 35 triệulần thao tác nhấn

• Loại màn hình cảm ứng này cản đến 30 % ánh sáng nên nó sẽ làm tối màn hình nền ởbên trong và nó có khả năng phản xạ ánh sáng nhiều dẫn đến bị lóa khi nhìn ngoàitrời

• Tuy với giá thành rẻ, hoạt động tốt trong một số môi trường đặc thù nên loại cảm ứngnày vẫn được sử dụng trên những thiết bị không đòi hỏi sự chính xác điểm cảm ứngcao như máy cơ khí, máy in, thiết bị y tế đời cũ… nhưng đời mới những loại này dầndần đi vào quên lãng

• NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

Màn hình cảm ứng điện trở sử dụng công nghệ cảm ứng dựa trên áp lực của các

loại đầu vào cảm ứng (như ngón tay, găng tay, bút cảm ứng hay bất kì thiết bị trỏ nào) tác

động lên màn hình Nguyên lý của loại cảm ứng này dựa trên việc dùng một lực cố địnhtác động vào màn hình gây nên sự thay đổi điện trở giữa các điểm cảm ứng Khi ngườidùng chạm vào một điểm, hai lớp tương tác trong cấu tạo màn hình sẽ “chạm” vào nhau

làm nảy sinh tín hiệu, mạch điện sẽ được kết nối, đồng thời cường độ dòng điện chạy quamỗi lớp cũng sẽ thay đổi Lớp dẫn xuất điện sẽ lấy điện thế từ lớp cảm ứng điện trở phíadưới và ngược lại lớp dưới lấy điện trở lớp trên Nhờ đó, bộ điều khiển sẽ phân tích, tínhtoán để có thể xác định được tọa độ (X,Y) của điểm cảm ứng, hiểu được yêu cầu củangười chạm và cuối cùng hiển thị thông tin lên màn hình

• MÀN HÌNH CẢM ỨNG ĐIỆN TRỞ MA TRẬN KĨ THUẬT SỐ

Màn hình cảm ứng điện trở ma trận kĩthuật số (Digital Matrix Resistive Touch Screen) thường được gọi là màn hình cảm ứng

Ma trận XY Lớp ITO (Indium Tin Oxide - Oxit Thiếc Indi) có độ dẫn điện tốt, được phủ

để tạo thành các hàng ở lớp bên dưới và tạo thành các cột ở lớp bên trên đối diện Khiđược lắp ráp, các hàng và các cột giao nhau tạo thành một ma trận công tắc điểm Mỗicông tắc điểm ứng với một vị trí chạm khác nhau và riêng lẻ Độ phân giải phụ thuộc vào

số hàng và số cột trên 2 lớp màn hình Khi được nhấn, các giao điểm của các lớp ITO tiếpxúc với nhau và các điểm tiếp xúc đó được gọi là vị trí cảm ứng Mỗi vị trí cảm ứnggiống như một công tắc độc lập Dưới đây là mô phỏng về màn hình cảm ứng ma trận kĩthuật số gồm 6 hàng và 4 cột

Sau khi lắp ráp 2 lớp màn hình lại sẽ có 24 vị trí cảm ứng riêng lẻ và mỗi vị trí sẽ ứng vớimột chức năng hay một nhiệm vụ nhất định Khi thực hiện thao tác chạm, màn hình sẽnhận diện được vị trí mà chúng ta chạm, từ đó thực hiện chức năng hay nhiệm vụ đượcyêu cầu.

• MÀN HÌNH CẢM ỨNG ĐIỆN TRỞ TƯƠNG TỰ

Màn hình cảm ứng điện trở tương tự (Analog Resistive Touch Screen) là loại mànhình hoạt động với nhiều loại đầu vào cảm ứng, yêu cầu độ phân giải của các công tắcđiểm cao hơn nhiều so với loại màn hình cảm ứng điện trở kĩ thuật số Màn hình cảm ứngđiện trở tương tự được chia làm ba công nghệ chính là 4, 5 và 8 dây Trong đó công nghệ

5 dây được sử dụng nhiều nhất

Công nghệ cảm ứng điện trở tương tự 4dây cũng bao gồm 2 lớp vật liệu chính, được ghép vào nhau và ngăn cách bởi khoảngtrống Mỗi lớp có một cặp điện cực đối diện nằm bên trong lớp phủ ITO Lớp bên trênđược gắn quy chiếu theo trục X, gồm 2 điện cực X1, X2 và lớp dưới được gắn quy chiếutheo trục Y gồm 2 điện cực Y1 ,Y2 Hiệu điện thế được đặt vào các điện cực ở các lớp.Khi chạm vào màn hình cảm ứng này, hai lớp màn hình sẽ tiếp xúc với nhau Tại điểmtiếp xúc, 2 lớp sẽ cùng đo điện áp của nhau, sau đó bộ xử lí sẽ xác định được tọa độ(X,Y) của điểm cảm ứng nhờ sự thay đổi điện áp.

Loại màn hình cảm ứng 5 dây được cải tiến hơn dựa trên loại màn hình cảm ứng 4dây Cấu tạo của các lớp màn hình này tương tự loại màn hình cảm ứng 4 dây, gồm 2 lớp

vật liệu đối diện nhau và có khoảng trống giữa 2 lớp Tuy nhiên, lớp bên dưới lại gồm 4điện cực A,B,C,D được gắn ở 4 góc và được dẫn điện, không như loại màn hình 4 dây chỉ

có 2 điện cực ở mỗi lớp Điện áp tại điểm chạm sẽ được phát hiện và đo bằng lớp bêntrên nhờ dây dẫn E

Loại màn hình cảm ứng 8 dâycũng được cải tiến nâng cao dựa trên loại màn hình cảm ứng 4 dây Về cấu trúc vàphương pháp xác định điểm cảm ứng giống như công nghệ màn hình cảm ứng 4 dây Tuynhiên, 4 dây được thêm vào giúp cho việc tính toán, xác định được tọa độ điểm cảm ứngđược chính xác hơn.

Hệ thống 8 dây thường được sử dụng cho màn hình lớn (từ 8 inch trở lên) Bên cạnh đó,người ta còn chế tạo ra loại màn hình có 3 lớp nhằm nâng tuổi thọ của loại màn hình nàylên 35 triệu lần chạm thay vì 1 triệu lần chạm như loại 2 lớp truyền thống

• ƯU, NHƯỢC ĐIỂM

• Ưu điểm:

• Có độ phân giải và độ chính xác cao

• Mức tiêu thụ điện năng thấp

• Giá thành sản xuất, gia công rẻ, công nghệ màn hình cảm ứng tiết kiệm chi phínhất do có cấu tạo đơn giản

• Hoạt động với nhiều loại đầu vào cảm ứng như ngón tay, găng tay, bút cảm ứnghay bất kì thiết bị trỏ nào

• Giá thành màn hình cảm ứng điện trở rẻ hơn gần 50% so với màn hình cảm ứngđiện dung.

• Hoạt động tốt ở trong các môi trường khắc nghiệt ( -15 độ C -> 45 độ C ), có khảnăng chống bụi bẩn, chống ẩm và độ ẩm cao

• Do có cấu tạo gồm 2 lớp điện trở là chính nên màn hình cảm ứng điện trở rất dễthay thế linh kiện

• Nhược điểm:

• Có độ nhạy kém

• Ít chính xác hơn khi chạm vào các vị trí cạnh màn hình

• Các lớp điện trở dễ bị hư hỏng bởi những vật sắc nhọn

• Độ sáng không được tốt do lớp màng điện trở làm cho màn hình cảm ứng bị giảm30% độ sáng nên khi ra nắng dường như rất khó thấy màn hình

• Chỉ hỗ trợ cảm ứng đơn điểm Một màn hình cảm ứng điện trở có thể được thiết kếcho cảm ứng đa điểm, nhưng khi hai đồng thời chịu áp lực, áp lực của màn hìnhtrở nên không cân bằng, dẫn đến sai sót liên lạc, và do đó mức độ cảm ứng đađiểm là khó khăn hơn

• Lớp ITO rất dễ vỡ và thiếu độ dẻo nên khi tác động một lực quá mạnh sẽ rất dễlàm hỏng màn hình

• Khi tác động một đủ mạnh để 2 lớp có thể chạm vào nhau và màn hình có thể ghinhận được vị trí đang nhấn, lâu dần ở các vị trí được sử dụng nhiều nó sẽ tạo racác vết hằn xuống

• ỨNG DỤNG

Hiện nay, công nghệ màn hình cảm ứng này đang được sử dụng ít dần, tuy nhiênvới giá thành rẻ nên nó vẫn còn được sử dụng trong rất nhiều các thiết bị

Màn hình cảm ứng điện trở bền và hoạtđộng tốt ở các môi trường khắc nghiệt nên thông thường được sử dụng ở các thiết bị côngcộng như cây ATM, các máy tính quân đội, các thiết bị cảm ứng ở vùng lạnh hay trongcác nhà máy, xí nghiệp Ngoài ra màn hình cảm ứng điện trở còn khả năng hoạt độngtrong môi trường ẩm được sử dụng nhiều ở nhiều thiết bị trong các nhà hàng, bệnh viện

Một số thiết bị có sử dụng công nghệ cảm ứng điện trở như: điện thoại Nokia N800,Nokia N97, HTC Tattoo và Samsung Jet hay một số thiết bị chơi game đời đầu nhưNintendo DS,…

Nokia N800 Máy chơi game Nintendo DS

Điện trở là một linh kiện dùng trong ngành điện tử Nó thường được gắn vào các vimạch trong máy móc công nghệ, có chức năng cản trở dòng điện Mỗi điện trở sẽ có mộttrị số khác nhau với đơn vị đo là Ω (Ohm) Điện trở càng lớn thì cản trở dòng điện càngnhiều Đối với các điện trở công suất có kích thước lớn, người ta có thể ghi trực tiếp giátrị lên thân điện trở Nhưng đối với các điện trở nhỏ hơn cỡ từ 1/4W trở xuống thì việc ingiá trị lên thân điện trở không còn khả thi nữa vì nó quá nhỏ để có thể đọc được Do vậy,bảng quy ước các giá trị cho các vòng màu dưới đây sẽ khắc phục hạn chế này:

THỪA

SAI SỐ

(%)

HỆ SỐ NHIỆT ĐỘ

Các loại điện trở có vòng màu gồm loại 3 vòng, 4 vòng, 5 vòng hay 6 vòng

Trong thực tế, để đọc được giá trị của một điện trở thì ngoài việc nhà sản xuất in trị sốcủa nó lên linh kiện thì người ta còn dùng một qui ước chung để đọc trị số điện trở và cáctham số cần thiết khác Giá trị được tính ra thành đơn vị Ohm (sau đó có thể viết lại thành

ký lô hay mega cho tiện)

• ĐỐI VỚI LOẠI ĐIỆN TRỞ CÓ 3 VÒNG MÀU

Thông thường một điện trở sẽ có tối thiểu 4 vòng màu Nhưng đôi khi các vòng cuối sẽ bị bỏ qua Nó chỉ thể hiện sai số, lúc đó cũng có thể hiểu là giá trị sai số cao nhất là 20%

• Vòng màu thứ nhất: định nghĩa cho giá trị hàng chục trong giá trị điện trở

• Vòng màu thứ hai: định nghĩa cho giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở

• Vòng màu thứ ba: định nghĩa cho số lũy thừa của 10 dùng nhân với giá trị điện trở

Ví dụ: Một điện trở có các vòng màu cam, cam, đỏ tương ứng với các chữ số 3, 3, 2với sai số là 20% Hai chữ số đầu tiên tạo số 33, chữ số thứ ba (2) biểu thị lũy thừacủa 10 là 102

• ĐỐI VỚI LOẠI ĐIỆN TRỞ CÓ 4 VÒNG MÀU

• Vòng màu thứ nhất: định nghĩa cho giá trị hàng chục trong giá trị điện trở

• Vòng màu thứ hai: định nghĩa cho hàng đơn vị trong giá trị điện trở

• Vòng màu thứ ba: định nghĩa cho số lũy thừa của 10 dùng nhân với giá trị điện trở

• Vòng màu thứ tư: định nghĩa cho giá trị sai số của điện trở

Ví dụ: Một điện trở có các vòng màu đỏ, tím, cam, nhũ vàng tương ứng với các chữ

số 2, 7, 3, sai số là 5% Hai chữ số đầu tiên tạo số 27, chữ số thứ ba (3) biểu thị lũythừa của 10 là 103

Cách tính sẽ như sau: 27x103 ± 5% = 27000 Ω ± 5% = 27kΩ ± 5%

• ĐỐI VỚI LOẠI ĐIỆN TRỞ CÓ 5 VÒNG MÀU

• Vòng màu thứ nhất: định nghĩa cho giá trị hàng trăm trong giá trị điện trở

• Vòng màu thứ hai: định nghĩa cho giá trị hàng chục trong giá trị điện trở

• Vòng màu thứ ba: định nghĩa cho giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở

• Vòng màu thứ tư: định nghĩa cho số lũy thừa của 10 dùng nhân với giá trị điện trở

• Vòng màu thứ năm: định nghĩa cho giá trị sai số của điện trở

Ví dụ: Một điện trở có các vòng màu vàng, tím, đen, đỏ, nâu tương ứng với các chữ

số 4, 7, 0, 2, sai số là 1% Ba chữ số đầu tiên tạo số 470, chữ số thứ tư (2) biểu thị lũythừa của 10 là 102

Cách tính sẽ như sau: 470x102 Ω ± 1% = 47000 Ω ± 1% = 47kΩ ± 1%

• ĐỐI VỚI LOẠI ĐIỆN TRỞ CÓ 6 VÒNG MÀU

• Vòng màu thứ nhất: định nghĩa cho giá trị hàng trăm trong giá trị điện trở

• Vòng màu thứ hai: định nghĩa cho giá trị hàng chục trong giá trị điện trở

• Vòng màu thứ ba: định nghĩa cho giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở

• Vòng màu thứ tư: định nghĩa cho số lũy thừa của 10 dùng nhân với giá trị điện trở

• Vòng màu thứ năm: định nghĩa cho giá trị sai số của điện trở

• Vòng màu thứ sáu: định nghĩa cho hệ số nhiệt độ - Temperature Coefficient(ppm/K)

Các điện trở 6 vòng màu luôn luôn dùng cho các điện trở có độ chính xác cao, nó

có thêm vòng màu thứ 6 để chỉ hệ số nhiệt độ - Temperature Coefficient (ppm/K).Màu sắc phổ biến cho vòng thứ 6 thường là màu nâu (100ppm/K) Điều này có nghĩarằng với một nhiệt độ thay đổi 10ºC giá trị của điện trở có thể thay đổi 0,1% Nó rấtquan trọng, màu sắc chỉ thị hệ số nhiệt độ là then chốt và quyết định hơn các màu sắckhác

Ví dụ: Một điện trở có các vòng màu xanh lục, xanh lam, đen, cam, tím, đỏ tương ứngvới các chữ số 5, 6, 0, 3, sai số là 0,1% và 50ppm/K Ba chữ số đầu tiên tạo số 560,chữ số thứ tư (3) biểu thị lũy thừa của 10 là 103

Cách tính sẽ như sau: 560x103 Ω ± 0,1% 50ppm/K = 560000 Ω ± 0,1% 50ppm/K =560kΩ ± 0,1% 50ppm/K

Vòng số 1 vòng số 2 vòng số 3 vòng số 4 vòng số 5 vòng số 6

Màu lục Màu lam Màu đen Màu cam Màu tím Màu đỏ

5 6 0 x 103 Ω ± 0,1% 50ppm/K

= 560kΩ ± 0,1% 50ppm/K

Lưu ý: Để tránh lẫn lộn trong khi đọc giá trị của các điện trở, đối với các điện trở có

tổng số vòng màu từ 5 trở xuống thì có thể không bị nhầm lẫn vì vị trí bị trống không

có vòng màu sẽ được đặt về phía tay phải trước khi đọc giá trị Còn đối với các điệntrở có độ chính xác cao và có thêm tham số thay đổi theo nhiệt độ thì vòng màu tham

số nhiệt sẽ được nhìn thấy có chiều rộng lớn hơn và phải được xếp về bên tay phảitrước khi đọc giá trị