LES ECRANS TACTILES CAPACITIFS
La technologie des écrans tactiles s’est très largement déployée pour le grand public depuis quelques années.
Une interface tactile n’est en rien magique, derrière chaque périphérique interactif se cachent des techniques perfectionnées. L’une des technologies les plus répandues est basée sur le modèle d’écran tactile capacitif.
Fonctionnement de la technologie capacitive
La première question que l’on peut se poser est : comment fonctionne un écran capacitif ?
La technologie d’écrans tactiles capacitifs s’appuie sur une surface solide de type verre, laquelle est parcourue par une grille électriquement chargée et presque invisible à l’oeil nu. L’accumulation de charges électriques sur la plaque de verre lors du contact des doigts de l’utilisateur transfère une partie de ces charges dans les doigts. Cela provoque un déficit qu’il suffit ensuite de localiser pour traiter l’information.
Le traitement de l’information se fait au moyen d’un algorithme de calcul intégré directement dans le périphérique.
Il détermine le ou les points d’impact (dans le cas du multi touch), le sens du mouvement, parfois la pression exercée, et agit en conséquence.
schéma d’écran tactile capacitif
En termes un peu moins techniques, le ou les doigts posés sur un écran créent une perturbation électrique, que la grille placée sous le verre localise pour repérer les actions et mouvements.
Elle fait alors le rapport avec ce qui est affiché à l’écran à ce moment là, pour traduire les effets de l’utilisateur et agir un peu comme le fait une souris sur un écran « normal ».
Applications de la technologie d’écrans capacitifs
A quoi servent les écrans capacitifs et dans quelles applications sont-ils utilisés ?
On retrouve depuis plus de 10 ans des appareils utilisant les écrans capacitifs à destination publique :
- distributeurs de billets,
- bornes interactives et
- réservations de billets de train en sont quelques exemples familiers.
L’informatique profite également de ces technologies. On pensera notamment aux tablettes graphiques et incontournables pavés tactiles (touchpad) qui remplacent la traditionnelle souris sur certains ordinateurs portables.
Ces dernières années, ce sont sans conteste l’apparition et le développement massif des Smartphones qui ont médiatisés les écrans capacitifs.
Pour en savoir plus : applications pour les écrans tactiles.
Avantages et inconvénients du capacitif
La technologie capacitive offre une panoplie d’avantages qui lui donnent souvent le dessus par rapport aux autres techniques de mise en oeuvre d’un écran tactile.
l’interface d’un appareil utilisant un écran capacitif est beaucoup plus robuste de part son support : le verre est une surface dure qui redoute moins les chocs qu’un revêtement plus souple (utilisé pour les écrans résistifs)
des traitements de la matière sont possibles pour obtenir une dalle anti-rayures efficace.
Autre point non négligeable : les écrans tactiles capacitifs sont plus lumineux et garantissent une transparence très intéressante (plus de 90 %, contre 75 % pour les écrans résistifs), un avantage résultant de la faible épaisseur du support en verre. La sensibilité de l’écran est plus intéressante, il suffit d’effleurer la dalle tactile pour obtenir une réaction immédiate.
La technologie du multi touch (reconnaissance des points de contact multiples et simultanés) semble logiquement plus indiquée pour les écrans capacitifs que résistifs. Il est plus simple d’utiliser ses 10 doigts simultanément plutôt que plusieurs stylets qui nécessitent chacun plusieurs doigts pour une bonne prise en main…
Le capacitif souffre toutefois d’un certain nombre de contraintes.
on constate un tarif plus élevé pour les écrans capacitifs, qui ne sont donc pas accessibles à toutes les bourses. On note également une grande sensibilité de l’écran à la présence d’eau et d’humidité. Il est important d’en prendre grand soin : évitez la pluie et un nettoyage à l’éponge mouillée !
Le principe même de la technologie capacitive rend ces écrans difficilement utilisables autrement qu’à main nue, un corps conducteur étant capital à la réactivité de la dalle. Avez-vous déjà essayé de piloter un iPhone avec une autre surface que votre doigt ?
Gants et stylets sont à proscrire, bien qu’au fil des années on note une progression de leur prise en compte.
Déterminer la qualité d’un écran tactile capacitif
Cette vidéo compare la qualité de l’écran tactile capacitif de trois téléphones mobiles au moyen d’un test simple : la reproduction fidèle d’un tracé au doigt.
Deux cas de figure ont été pris en compte :
- un appui léger sur l’écran, avec le bord du doigt et
- un appui plus prononcé avec la pulpe du doigt. Le premier cas évalue le tracé avec un signal faible et peut conduire à un tracé plus hasardeux.
On constate que la mise en oeuvre d’un écran capacitif (choix des composants, contrôleur d’affichage, etc.) ne suffit pas à offrir une expérience utilisateur d’excellente qualité ; l’algorithme de traitement des signaux joue également un rôle prédominant.
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LES ECRANS TACTILES RESISTIFS
Les écrans tactiles résistifs : dossier complet de la rédaction (fonctionnement, applications, avantages, inconvénients).
Longtemps considérés dignes d’une technologie futile et inapplicable les écrans tactiles ont considérablement évolué depuis les années 1970. Ils sont devenus tout aussi habituels et instinctifs que l’utilisation d’une carte bleue ou une télévision.
Les nouvelles techniques de contrôle tactile, les limites affichées de certaines et l’évolution des applications ont mené la vie dure aux écrans tactiles. La bataille a vu deux systèmes principaux survivre et tirer leur épingle du jeu : capacitif et résistif. Ce dossier vous présente plus particulièrement les écrans tactiles résistifs et leurs technologies.
Fonctionnement de la technologie résistive
Comment fonctionne un écran résistif ?
La dalle tactile résistive est constituée de deux couches parcourues par un courant électrique. La première couche est un support en verre, au-dessus de laquelle se trouve une seconde épaisseur en plastique souple, qui est à la surface du téléphone.
Ces membranes sont conductrices par l’ajout d’une couche d’oxyde métallique, elles sont maintenues séparées par des minuscules patins isolants.
Lorsque l’utilisateur exerce une pression sur un point précis de l’écran, la surface en plastique souple entre en contact avec l’écran en verre. Les deux surfaces entrent en contact, ce qui entraine une variation dans les champs électriques des deux faces, qui sera retransmis en information et traité par l’algorithme de calcul intégré dans l’appareil.
Schéma écran tactile résistif
Applications de la technologie d’écrans résistifs
Quelle est l’utilisation faite des écrans résistifs ?
Les écrans résistifs font partie de notre quotidien depuis plus d’une dizaine d’années.
- distributeur de billets de banque ,
- bornes interactives
- caisses automatiques dans les supermarchés.
Les écrans tactiles résistifs connaissent également un grand succès dans le domaine de l’informatique, notamment les tablettes graphiques qui nécessitent une grande précision et l’utilisation d’un stylet. Une dalle résistive équipe également les fameuses consoles portables Nintendo DS.
La téléphonie mobile n’est pas en reste, bien que depuis l’avènement de l’iPhone les écrans tactiles capacitifs soient à la mode. Bon nombre de fabricants de téléphones portables continuent de mettre en avant la technologie résistive, sans nécessairement communiquer à ce sujet.
Pour déterminer si un téléphone portable fonctionne en résistif ou capacitif lorsque aucune indication n’est disponible, il existe une solution imparable : si l’appareil est livré avec un stylet, il utilise un écran résistif.
Avantages et inconvénients du résistif
La technologie résistive offre une panoplie d’avantages techniques qui font d’elle une solution d’écran tactile incontournable dans certains cas de figures. La plupart des GPS, agendas électroniques, caisses enregistreuses et consoles de jeux portables tactiles en sont munis.
La précision d’un écran tactile résistif est potentiellement plus élevée que pour un écran capacitif. Notamment grâce à l’utilisation d’un stylet qui s’avère un outil bien plus fin et donc plus précis qu’un doigt.
Si la technologie du multi touch favorise une utilisation sur écran tactile capacitif, il est néanmoins possible d’adapter le multi touch sur un écran résistif. Nous avons donc en théorie une égalité parfaite à ce sujet.
l’avantage est clairement donné aux écrans résistifs en matière de prix.Le coût de fabrication est nettement moins élevé que pour un écran capacitif. Cela a des répercussions non négligeables sur le prix de vente des appareils ou le ratio qualité/prix.
Contrairement à son confrère écran capacitif, l’écran tactile résistif peut être utilisé avec n’importe quelle surface de pointage. Avec un stylet, d’un ongle, d’une main nue ou gantée, une dalle résistive répondra positivement à toute forme de pression. On notera également une résistance de l’écran à la présence d’eau, de poussière ou de graisse.
Le capacitif souffre toutefois de contraintes à prendre en compte.
La conception souple de la première couche rend les écrans résistifs sensibles aux griffures, rayures et autres dégradations créées par des objets pointus.
Un autre point noir concerne la moyenne réactivité du résistif. En effet parfois il faut appuyer fort, ou répéter une même opération avant d’obtenir l’effet escompté. Cette sensation peut varier en fonction de l’ »âge de la dalle ».
Enfin la transparence d’un écran résistif n’est pas pour servir son image. Il consomme généralement 20 à 25 % de la luminosité de l’écran. Qui plus est l’accumulation de couches peut générer des reflets et nuire aux angles de vision de l’écran.
Complément d’information
Pour les amateurs de données techniques, voici une explication plus détaillée du fonctionnement de la technologie des écrans tactiles résistifs :
Ecran résistif : superposition des couches
Un courant électrique est induit dans les 2 faces conductrices pendant l’opération. Lorsque l’usager touche avec la pointe d’un stylet (ou d’un doigt), la pression exercée amorce un contact entre les 2 faces électrifiées.
La variation dans les champs électriques de ces deux faces conductrices permet de déterminer les coordonnées du point de contact. Une fois les coordonnées déterminées, le traitement logiciel par le système s’établit.
La conductivité électrique de ces deux faces s’use un peu lors de chaque contact entre elles ; (à cause des décharges électriques : micro étincelles). C’est pourquoi la précision de la détection des coordonnées du point touché se réduit avec l’usage. Cette technique oblige l’utilisateur à recalibrer le pavé tactile. Ce recalibrage consiste à masquer l’usure du tactile. On répartit sur toute sa surface, les erreurs des régions tactiles les plus usagées.
DIFFERENCE ENTRE UNE TABLETTE DURCIE ET UNE TABLETTE GRAND PUBLIC
On nous pose souvent la question : quelles sont les différences entre une tablette durcie et une tablette grand public ? Elles sont nombreuses, notamment en ce qui concerne la qualité de l’écran, le châssis, la solidité, la connectique, l’étanchéité, les normes de sécurité, le processeur utilisé, le système d’exploitation et la pérennité d’une tablette durcie comparée à une tablette grand public.
Pourquoi ces différences ? Elles reposent principalement sur deux facteurs : l’usage et l’environnement pour lesquels la tablette est destinée.
Une tablette grand public a pour objectif de répondre à un usage domestique (multimédia, jeux, internet, photos, …) quand une tablette durcie doit répondre à un usage professionnel en mobilité (applications métiers, suivi de production, relevé de données, dessin technique, …).
En ce qui concerne l’environnement, une tablette industrielle est principalement utilisée pour un usage professionnel dans des environnements « difficiles » qui sont rarement adapté à l’électronique : usine, chantier, entouré de produits chimiques, frigo, … qui sont souvent poussiéreux, très froids ou très chauds, qui peuvent amener des éclaboussures de liquides divers, …
La solidité
Les tablettes tactiles grand public répondent à de nombreux usages: Multimédia, surf sur Internet, jeux, apprentissage, applications, … Même si découvrir que sa tablette ne fonctionne plus après une chute n’est jamais plaisant, cela n’a pas les mêmes conséquences qu’avec une tablette durcie à usage professionnel.
Un châssis différent
Une des différences la plus notable entre une tablette industrielle et une tablette grand public est sans aucun doute le châssis. En effet le boitier qui entoure une tablette grand public est souvent composés de matériaux qui ont pour principal objectif de répondre à un besoin de légèreté et rendre le design de l’appareil agréable.
En ce qui concerne une tablette durcie le châssis a pour tout premier objectif la solidité. Les problématiques ne sont donc pas du tout les mêmes. Une tablette durcie doit être équipée d’un boitier qui résistera à une utilisation intensive dans le temps. Celui-ci résistera aussi aux environnements difficiles liés à un usage dans un domaine industriel par exemple.
Les tablettes professionnelles répondent à un usage et à un besoin quotidien du monde du travail. Que ce soit sur un chantier, dans une usine, une industrie ou encore sur la route, ces tablettes ont pour principal objectif de répondre toujours présent. C’est pourquoi la solidité de celles-ci est prise en compte dès la conception. A contrario pour un usage domestique, les principales caractéristiques sont le design, l’écran, les appareils photo et la batterie.
Il existe de nombreuses normes qui encadrent les caractéristiques de solidité du matériel informatique.
Il n’est, par exemple, pas rare de trouver des supports professionnels qui résistent à des chutes de 1 mètre, 1 mètre 20 voire presque 2 mètres pour les plus solides. De plus elles ont bien souvent pour caractéristiques de résister à de fortes vibrations, être utilisable dans des températures très basses ou très hautes, ou encore résister aux éclaboussures de liquides.
La norme MIL-STD-810
Certaines tablettes durcies répondent à une ou plusieurs versions de la norme MIL-STD-810. D’origine militaire Américaine, elle permet de noter la robustesse du matériel informatique. Elle représente une série de tests que doivent pouvoir passer les tablettes (par exemple) afin de résister à différents types de dommages comme:
- Haute température (Méthode 501)
- Basse température (Méthode 502)
- Choc thermique (Méthode 503)
- Humidité (Méthode 504)
- Résistance au brouillard salin (Méthode 509)
- Résistance aux vibrations (Méthode 514)
- Résistance aux chocs (Méthode 516)
- Tir de canon (Méthode 519)
Des constructeurs spécialisés
Certaines marques comme Getac ou durabook.net on fait leur spécialité de construire des tablettes qui répondent à ces normes.
Un écran lumineux
S’il y a bien une caractéristique très proche entre les tablettes professionnelles et celles du grand public, c’est bien l’écran. Alors qu’encore aujourd’hui c’est l’élément le plus fragile de ce type de matériel, le grand public et le monde industriel ont tous deux hérité des avancées technologiques des deux mondes.
Il n’est pas rare, quand on décortique les caractéristiques techniques de découvrir que les écrans utilisent la technologie Gorilla glass (quelle que soit sa version) pour la solidité et que la majorité des écrans sont traités chimiquement contre les rayures.
Cependant, une caractéristique n’est pas en reste côté tablette durcie, c’est la luminosité de l’écran. Certaines des tablettes possèdent un affichage pensé pour être totalement adapté à une très haute luminosité ambiante (en plein soleil par exemple) ou à une très faible luminosité. De plus les écrans sont aussi souvent traités avec un revêtement anti-reflet.
Encore une fois on recherche ici la performance et l’usage en toute circonstance.
Une connectique professionnelle accompagne une tablette durcie
Alors que la majorité des tablettes tactiles sont équipées au mieux d’un port mini/micro USB ou USB-C, un combo entrée/sortie son et d’un port mini HDMI, les tablettes pro sont bien plus fournies.
Il n’est pas rare de retrouver des tablettes qui proposent la même connectique avec en plus un ou plusieurs ports USB et une extension mémoire. Mais aussi on pourra retrouver suivant les modèles:
- un port série
- un port RJ45
- un slot mini PCIe pour accueillir des extensions GPS, 4G, RFID, …
- un lecteur RFID
- un lecteur NFC
- un lecteur code barre
Il faut noter que certaines tablettes sont même équipées de plusieurs batteries permettant un changement à chaud.
L’étanchéité
Une autre différence primordiale entre ces deux types de tablettes est l’étanchéité. En général, quand on évoque l’étanchéité on parle principalement de liquides. Cependant dans le domaine professionnel on prend en compte également la poussière.
Cette caractéristique possède une norme certifiante appelée Indice de protection (IP).
Alors qu’il est plutôt rare de retrouver des tablettes à usage domestique étanches, dans le domaine professionnel c’est tout l’inverse. On retrouve d’ailleurs majoritairement des tablettes certifiée IP65 (résistance à la poussière et aux jets d’eau), IP68 (résistance à la poussière et à l’immersion pendant une durée de maximum 30 minutes à moins d’un mètre de profondeur) et IP69 (résistance à la poussière et au nettoyage à très haute pression).
Les tablettes IP69 sont particulièrement adaptée à un usage dans le domaine de l’agro alimentaire et dans le domaine pharmaceutique. Nous proposons toute une gamme de ce type de tablettes.
Le processeur
Une autre différence fondamentale existe entre ces deux catégories de tablettes : le processeur. La majorité des tablettes Android sont équipées d’un processeur ARM, Snapdragon ou Tagra. Pour d’Apple, les tablettes sont équipées de processeurs maison AX. Les tablettes durcies sont majoritairement équipées de processeurs Intel Atom ou Intel iCore.
Sans parler de performance, les processeurs des tablettes durcies sont clairement orientés pour un usage professionnel, alors que ceux pour Android et iOS sont bien plus orientés sur des performances graphiques.
Mais alors, pourquoi utiliser de tels processeurs dans les tablettes durcies ? Ce choix s’explique principalement par rapport à la prochaine différence que nous présentons : le système d’exploitation.
le système d’exploitation
Comme vu juste avant, une différence existe en terme de processeurs utilisés au sein de ces supports. Et cette différence est encore une fois liée à un point particulier : l’usage.
Au sein des environnements professionnels, le système d’exploitation Windows est encore largement utilisé.
Alors qu’on peut remarquer depuis plusieurs années que les OS iOS (Apple) et Android (Google) ont majoritairement inondé le marché.
Pourquoi est-ce que Windows continue de s’imposer dans le domaine professionnel ? C’est pour deux raisons principales :
- Les drivers de communication qui sont majoritairement développés pour Windows. Même si on remarque une hausse des constructeurs qui fournissent des drivers sous Linux.
- Les éditeurs de solutions applicatives métiers qui développement pour Windows.
Mise à jour Mars 2019
La tendance de l’utilisation des tablettes dans le domaine professionnel uniquement avec Windows semble changer. Désormais il n’est pas rare de trouver des versions avec le système d’exploitation de Google: Android. Que ce soit sur Android KitKat, Lollipop ou Oreo, de nombreux constructeurs de tablettes se sont mis à produire des versions sur ce système.
Pour le moment les constructeurs se concentrent sur les tablettes durcies 7″ et 8″. La principale raison c’est qu’Android est bien plus adaptée pour l’expérience utilisateur sur ces formats que Windows même dans sa dernière version (Windows 10).
Mise à jour Mai 2019
Le système d’exploitation Android est de plus en plus demander dans le domaine de l’entreprise pour une raison importante: Aujourd’hui si vous souhaitez utiliser un lecteur RFID ou NFC, la fonctionnalité est présente de base dans le système d’exploitation Android et donc dans les applications associées. Ce n’est pas le cas pour les tablettes avec Windows 10 IoT enterprise ou Windows 10 Pro pour lesquels il faut développer une application.
Mise à jour 31 Mai 2019
Jusqu’à présent la version la plus récente d’Android qui équipait les tablettes durcies était la version 6.0 aussi appellée Android Marshmallow. Désormais les constructeurs vont fournir des versions avec Android 8.0 pré-installé.
Le prix
Une tablette tactile pour un usage domestique se retrouve bien souvent dans une tranche de prix comprise entre 300€ et 1 000€. Afin d’atteindre ce type de tarif les composants de ce type de tablette sont donc adaptés.
Une tablette durcie quant à elle trouvera un placement de prix compris entre 700€ et 3 000€. Cela s’explique par l’ensemble des points que nous avons vu plus haut. De plus elles sont bien souvent équipées et/ou compatibles avec les systèmes d’exploitation Windows, Linux et Android, peuvent posséder jusqu’à un processeur Intel Core i7, sont garanties 2 ans et plus et sont disponibles à la vente sur plusieurs années.
Certes, le tarif est plus élevé en fonction des options et besoins. Cependant la durabilité, l’utilisabilité et la solidité de celles-ci ne souffre d’aucune comparaison.