صفحه نمایش لمسی

در طراحی سیستم های رایانه ای کاربرپسند بودن سیستم و برقراری ارتباط ساده و سریع با کاربران بدون صرف وقت و هزینه های زیاد برای آموزش آنها همواره مورد توجه قرار گرفته است . یکی از فناوری های مدرن ، فناوری تاچ اسکرین یا صفحه لمسی است که در این مقاله مورد توجه قرار گرفته است.

از مانیتور همیشه به عنوان یک دستگاه خروجی یاد می شود ، اما امروزه با افزودن صفحه لمسی (Touch Screen) به آن ، می تواند جای موشواره یا صفحه کلید را گرفته و به عنوان یک دستگاه ورودی /خروجی به کار رود . این صفحه نمایش برای تشخیص محل یک تماس بر روی سطح خود طراحی شده است

پس از برقراری تماس با صفحه نمایش کاربر می تواند یک انتخاب داشته باشد و یا مکان نما را حرکت دهد . استند لمسی یک دستگاه ورودی مشابه موس و trackpad است وکارکردهای موس مانند کلیک چپ،کلیک دوبل و … را شبیه سازی می کند . (برای کلیک راست وجود نرم افزارهای خاص ضروری به نظر می رسد). واسط لمس الکترونیکی در ۱۹۷۱ توسط Dr.samuel C.Hurst اختراع شد و HP-150 یکی از قدیمی ترین کامپیوترهای دارای صفحه لمسی است .

مزایای صفحه لمسی

۱) فضای کمی اشغال می کند.
۲) قسمتهای متحرک کمتری دارد.

بایستی توجه داشت که مونیتورهای معمولی توانایی تشخیص لمس صفحه را ندارند ، پس از طریق نرم افزار نمی توان این قابلیت را ایجاد کرد ، بلکه باید قطعه سخت افزاری نصب شود .در روش Built-in هنگامی که مونیتور در کارخانه تولید می شود به طور سازمانی کیوسک لمسی را در آن جای می دهند. در روش Add-on صفحه لمسی را می توان بعدا روی مانیتور اضافه کرد . این گونه استند تاچ ها قابهایی شفاف هستند که کنترلر آنها در داخل قاب جاسازی شده و روی صفحه مانیتور نصب می شوند .

اجزاءصفحه لمسی

۱- صفحه حساس به لمس (A touch sensor) :یک قاب شیشه ای شفاف با سطح حساس به لمس است . قاب لمسی برروی صفحه نمایش به نحوی قرار می گیرد که منطقه حساس قاب، منطقه قابل مشاهده ی صفحه نمایش را بپوشاند .گیرنده حساس عموما دارای یک جریان الکتریکی است و لمس باعث تغییر سیگنال ها می شود . تغییر ولتاژ جهت تشخیص محل لمس روی صفحه نمایش مورد استفاده قرار می گیرد.

۲- کنترلر(controller) : یک pc card کوچک است که ارتباط میان گیرنده لمس و رایانه را برقرار می کند. با دریافت سیگنال های مخصوص از کیوسک تاچ ، آنها را به علائمی معنادار برای پردازنده تبدیل کرده و از طریق پورت USB یا serial به رایانه منتقل می کند .

۳- درایو نرم افزاری (software driver) : چگونگی تفسیر اطلاعات دریافت شده از کنترلر را برای سیستم عامل مشخص می کند .

در کلیه فناوری های موجود اطلاعات از گیرنده حساس به کنترلر منتقل شده و کنترلر آنها را به علائم معنادار برای رایانه تبدیل نموده و درایو نرم افزاری چگونگی تفسیر اطلاعات فرستاده شده از کنترلر را مشخص می کند.

فناوری های صفحه لمسی

بسته به کاربرد سیستم های مجهز به صفحه لمسی فناوریهای مختلفی وجود دارد که به ترتیب به ساختار آنها می پردازیم:

Resistive

متشکل از یک قاب شیشه ای است که با لایه هایی از مواد هادی و مقاومتی پوشیده شده اند .این دولایه توسط نقاط غیرقابل مشاهده ای از هم جدا شده اند . در حالت عادی هیچ گونه تماسی بین دو لایه ی هادی و مقاومتی وجود نداشته و هیچ جریانی بین آن دو ردوبدل نمی شود. وقتی لمسی اتفاق می افتد، در آن نقطه خاص دو لایه به هم برخورد می کنند و باعث ایجاد تغییر در جریان الکتریکی می شود . این تغییر توسط کنترلر کشف شده و با اندکی پردازش روی اطلاعات حاصل از لمس ، آنها را تبدیل به یک مختصات افقی و عمودی می کند و به عنوان یک رویداد لمس آن را ثبت می کند .

نوع مقاومتی صفحه لمسی به هر نوع فشاری حساس هستند و ساخت ساده ای دارند اما وضوح تصویری که به کاربران ارائه می دهند نسبت به دیگر انواع کمتر است ، در حدود ۷۵ درصد و لایه های مقاومتی در مقابل اشیاء تیز و نوک دار آسیب پذیرند . این نوع از صفحه لمسی ها کارآیی خود را به واسطه وجود عناصری چون رطوبت و گرد و غبار از دست نمی دهند و به دلیل قیمت کم، دقت بالاو قابل دسترس بودن امروزه پراستفاده ترین فناوری است .

Capacitive
متشکل از قاب شیشه ای حاوی عنصر خازنی ذخیره کننده بار الکتریکی است . زمانی که صفحه نمایش با یک شیء هادی مناسب مثل سرانگشت لمس می شود ، مقداری از بار الکتریکی به کاربر منتقل می شود و بار الکتریکی بر روی عنصر خازنی کاهش می یابد .این کاهش توسط مدارهایی که در گوشه های صفحه نمایش قرار دارند ، اندازه گیری می شود. رایانه از تغییرات نسبی بار در هر گوشه مکان دقیق لمس را محاسبه نموده و اطلاعات را به درایو نرم افزاری می فرستد.

در این فناوری شیء لمس کننده باید هادی جریان الکتریکی باشد مثل سرانگشت بدون پوشش یا یک قلم هادی الکتریسیته.این گونه صفحه لمسی ها در برابر عواملی چون رطوبت و گرد و غبار بسیار مقاوم هستند و وضوح تصویر عالی (در حدود ۹۰ درصد)دارند.به همین جهت در کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می گیرند.

Infrared
متشکل از یک آرایش افقی و عمودی از گیرنده های مادون قرمز است . در یک طرف دیودهای ساطع کننده نور و در طرف دیگر تعدادی سنسورهای دریافت کننده نور قرار گرفته است. زمانی که رویداد لمس اتفاق می افتد ، در محل لمس شده یک وقفه در دریافت نور ایجاد شده که از همین تغییر در سنسورهای دریافت کننده در جهت کشف مختصات مکان لمس شده استفاده می شود .

صفحه لمسی های نوری از جهت طول عمر و پایداری در برابر محیط خارج مقاوم هستند و سنسورهای آن ها فقط در صورت آسیب فیزیکی از کار می افتد و در بسیاری از کاربردهای نظامی که نیاز به صفحه لمسی دارند به کار می روند .

(Surface Acoustic Wave (SAW

یکی از پیشرفته ترین فناوری های صفحه لمسی است و بسیار شبیه به انواع نوری است ولی به جای پرتوهای نوراز امواج صوتی استفاده می کند . دو موج صوتی از امتداد محورهای x و y سرچشمه می گیرند و روی صفحه نمایش حرکت می کنند و در طرف مقابل ، هر موج توسط سنسورهای گیرنده دریافت می شود . زمانی که صفحه لمس می شود ، در نقطه لمس شده امواج جذب می شوند و باعث ایجاد تاخیر در دریافت موج توسط گیرنده می شود که مدت تاخیر به وجود آمده ، نشان دهنده عمق فشار وارد شده می باشد . این گونه صفحه لمسی ها بر خلاف انواع دیگر قادر به تشخیص میزان فشار وارده یا عمق لمس شده z-axis هستند .

این سیستم فاقد لایه های فلزی روی صفحه نمایش است و۱۰۰درصد نور را عبور داده و در نتیجه تصویری با وضوح کامل نمایان می شود . لمس با هر وسیله ای (به جز وسایل تیز و کوچک مثل سرخودکار )را تشخیص داده می شود اما ممکن است توسط عناصری چون گرد و غبار و رطوبت آسیب ببیند.SAW بهترین گزینه برای نمایش تصاویر با جزئیات زیاد در نظر گرفته می شود .این فناوری برای کیوسک های اطلاعاتی در محیط های شلوغ و رایانه های آموزشی کاربرد دارد .