Тачпад, или сенсорная панель, возник в 1988 году благодаря Джорджу Герфайду. Позже Apple запатентовала его решение и, начиная с 1994 года, внедрила в ноутбуках PowerBook. С тех пор тачпад стал самым распространённым способом управления ноутбуками. Как же он функционирует — об этом в сегодняшнем выпуске.
Тачпад — это плоская сенсорная панель, внутри которой размещён набор печатных плат. Обычно устройство имеет прямоугольную форму и площадь не более 50 квадратных сантиметров. Он расположен под клавиатурой и слегка утоплен в корпус ноутбука.
Принцип работы тачпада заключается в измерении ёмкости между пальцем и сенсором либо между двумя сенсорами. Ёмкостные датчики размещаются вдоль осей панели — вертикальной и горизонтальной, что обеспечивает требуемую точность определения положения пальца. Чувствительная поверхность представляет собой сетку из двух слоёв металлических проводников, разделённых тонким слоем лавсановой диэлектрической плёнки. Обкладки образуют два слоя проводников, промежуточный слой служит диэлектриком, а конденсаторы формируются на пересечении взаимно перпендикулярных проводников. Слои расположены так, что проводники одного слоя перпендикулярны проводникам другого.
После подачи питания между обкладками конденсатора возникает электрическое поле. Микроконтроллер подаёт напряжение на пару проводников, расположенных в разных слоях, измеряет сопротивление между ними и сохраняет полученное значение. Затем он активирует напряжение на другую пару проводников в разных слоях, и процесс повторяется до тех пор, пока микроконтроллер не зафиксирует сопротивления между всеми парами проводников. Время, за которое микроконтроллер успевает снять показания со всех датчиков, является одной из характеристик тачпадов. После этого устройство переходит в обычный режим работы.
Человек — хороший проводник. При приближении к чувствительной поверхности палец изменяет электрическое поле и ёмкость конденсаторов. Микроконтроллер измеряет сопротивление между парами проводников и сопоставляет полученные значения с сохранёнными в памяти. Анализируя отклонения, он определяет координаты места касания и давление, оказываемое на поверхность. Чем больше усилие или число касаний, тем выше суммарная ёмкость конденсатора, образуемого поверхностью и пальцами. Так как тачпад работает за счёт ёмкостного метода, пользоваться им ручкой или карандашом невозможно.
Стоит учитывать, что на ёмкость конденсаторов влияют не только пальцы, но и внешние электрические поля и другие физические эффекты. В результате ёмкость может постоянно изменяться или дрожать. Чтобы устранить дрожание, применяют фильтрующие алгоритмы. Они сглаживают резкие колебания. Чаще всего используется простой алгоритм усредняющего окна, согласно которому текущие координаты определяют путём усреднения двух последних не сглаженных значений.
Тачпады отличаются относительно невысоким разрешением. Разрешение тачпадов обычно подходит для офисных программ и веб‑браузеров, но не для работы с графическими пакетами.
