تكنولوژي نمايشگرهاي لمسي (Touch Screen)

● چکیده:

نمايشگرهاي لمس فناوري خاصي است كه در زندگي امروز ما راه پيدا كرده است. و از آن در سيستم هاي گوناگون مانند دستگاه هاي خودپرداز بانك ها يا گشوده شدن يك در با شناسايي اثر انگشت شما و نيز در سيستم هاي امنيتي و... بهره مي گيرند. 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 نمايشگرهاي لمسي به عنوان يك دستگاه ورودي ـ خروجي به کار رود كه با ساير اجزاي شبكه هماهنگ مي باشد.

اين فناوري بر پايه نشان دهنده هاي معمولي مجهز به كريستال مايع طراحي شده است. و ساختاراصلي آن عبارتند از :

الف) حسگر لمسي كه اطلاعات ورودي را دريافت مي كند.

ب) كنترل كننده كه اطلاعات مربوط به تماس را از حسگر دريافت كرده و به پردازنده مي دهد

ج) پردازنده اصلي كه مهم ترين بخش سيستم است و اطلاعات ارسال شده از كنترل كننده را تفسير مي كند. در مجموع نيز تكنولوژي نمايشگرهاي لمسي به 4 دسته طبقه بندي مي شود كه به بررسي آن ها مي پردازيم.

۱ـ نوع خازني: در اين نوع، لايه بيروني حسگر بارهاي الكتريكي را ذخيره مي كند و با تماس فرد، مقداري بار الكتريكي به او منتقل مي شود و بار صفحة خازني در محل تماس كم مي شود. اين كاهش توسط مدارهاي جانبي اندازه گيري شده و اطلاعات به كنترل كننده ارسال مي شود.

در اين روش، سيستم فقط با اثر انگشت شما فعال مي شود.

۲ـ مقاومتي: اين نوع حسگر از يك لايه بيروني و يك لايه دروني تشكيل شده است. و اين لايه هاي مقاومتي اعمال ولتاژ به صفحه را آسان مي كنند. و اين بخش توسط يك لايه واسط جدا مي شود.

هر گونه فشار به صفحه خارجي تماس الكتريكي بين لايه هاي مقاومتي ايجاد مي كند و ولتاژ را در يك نقطه تغيير مي دهد و مختصات نقطه تماس به كنترل كننده مي رود و سرانجام اطلاعات به پردازنده رفته و پردازش مي شود. اين نوع حسگر در برابر رطوبت، گرد و غبار، نور و خراشيدگي دوام بسيار زيادي دارد و نمايشگر لمس بعضي گوشي هاي موبايل از اين نوع مي باشد. (مثل سوني اريكسون)

۳ـ امواج صوتي: در اين نوع حسگر، امواج صوتي از مقابل نمايشگر عبور داده مي شود و مبدل مخصوص انرژي در صفحه آن را دريافت كرده و با توجه به اختلال در دريافت، سيگنال تماس را با دقت بالايي شناسايي مي كند. در اين نوع حسگر شفافيت بالا بوده و گران ترين نوع مي باشد.

۴ـ مادون قرمز: در اين نوع حسگر يك پرتوي نور نامرئي از جلوي نمايشگر عبور داده مي شود و هركجا متوقف شود، محل و موقعيت تماس مشخص مي شود و به كنترل كننده مي رود. اين حسگر مقداري از نور را از خود عبور داده و كاربرد كمتري دارد.

● 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 .

● 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 صفحه لمسی ، 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 میکند . 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 .

انواع صفحه لمسی های مقاومتی به شرح زیر است :

▪ wire Resistive Technology

بیشتر برای مصارف شخصی در خانه ، مدرسه،محل ها ، مکان های فروش اتوماتیک و رستوران ها .

▪ wire Resistive Technology

پایداری آنها از ۴-wire بیشتر است و در مکان های فروش فوری ، رستوران ها ، کنترل های تجاری و... به کار می رود.

▪ wire Resistive Technology

سرعت و دقت بیشتری نسبت به انواع ۴-wire و ۵-wire دارند .

▪ 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 .

▪ Dispersive signal Technology

این تکنولوژی در سال ۲۰۰۲ معرفی شده است . از گیرنده هایی جهت تشخیص انرژی مکانیکی (انرژی نوسانی)وارد شده توسط لمس بهره می گیرد . الگوریتم های پیچیده ای این اطلاعات را تفسیر کرده و محل دقیق لمس را تعیین می نمایند . این تکنولوژی از گرد و غبار و سایر عوامل بیرونی ،حتی خراشیدگی تاثیر نمی پذیرد. به این جهت که نیازی به وجود عنصر مازادی بر روی صفحه نیست ، وضوح تصویر بالایی را فراهم می آورد

از آنجا که نوسانات مکانیکی جهت تشخیص لمس به کار می روند ، هر وسیله ای اعم از انگشت یا قلم جهت ایجاد لمس می تواند به کار رود . از این فناوری در رستوران ها و مکانهای بازی کودکان که امکان نظارت دقیق وجود ندارد استفاده می نمایند .

▪ Acoustic Pulse Recognition

این فناوری در سال ۲۰۰۶ مطرح شد و متشکل از یک قاب شیشه ای خالص با ۴ مبدل پیزوالکتریک است . این مبدل ها در گوشه های صفحه جایگزین شده اند و انرژی مکانیکی حاصل از لمس را به سیگنال الکتریکی تبدیل کرده ، سپس این سیگنال به یک فایل صوتی تبدیل می شود و این فایل با فایل های صوتی موجود برای هر موقعیت صفحه مقایسه می شود .

عوامل محیطی مثل گرد و غبار و خراش بر این فناوری تاثیر نداشته ، از صحت بالایی برخوردار است و به جسم هادی برای فعال سازی آن نیازی نیست . از کاربردهای آن می توان به خودکارسازی رستوران ها ، داروخانه ها ، مکانهای تجاری و اداری ، مکان های فروش فوری و ... اشاره کرد .

● کاربردهای صفحه لمسی:

۱) نمایشگرهای اطلاعات عمومی ، کیوسکهای اطلاعاتی ، نمایشگر توریستی ، اطلاعات تجاری و سایر نمایشگرهای الکترونیکی قابل استفاده توسط افراد متعدد با دانش رایانه ای محدود.

۲) رستوران ها و سیستم خرده فروشی جهت انجام کار با سرعت بیشتر ، خودپرداز بانک ها (ATM) ،سیستم حمل و نقل و باجه های فروش بلیط.

۳) سیستم های نظارت و خودکارسازی ، از سیستم های نظارت تجاری گرفته تا خودکارسازی داخلی استفاده می شوند و مدیران می توانند با استفاده از واسط های گرافیکی ، نظارت بر کارکردهای پیچیده را در زمان معین با یک لمس ساده صفحه نمایش انجام دهند .

۴)آموزش رایانه که باعث برقراری آموزش تعاملی و سرگرم کننده می شود و زمان آموزش در نتیجه هزینه آن کاهش می یابد .

۵) تکنولوژی یاریگر، زمانی که به همراه نرم افزارهایی مثل صفحه کلیدهای روی صفحه نمایش و یا سایر تکنولوژی های یاریگر به کار روند ،می توانند منابع رایانه ای را برای افرادی که قادر به استفاده از سایر ابزارهای ورودی مثل موشواره یا صفحه کلید نیستند ، دسترس پذیر گرداند.

در این کاربرد بهتر است برای هر لمس یک پاسخ گرافیکی یا صوتی در نظر گرفته شود تا کاربر از پذیرفته شدن دستور خود اطمینان حاصل نماید .

۶)سایر کاربردها مثل بازیهای کامپیوتری ، سیستم های ثبت نام دانش آموزان ، صفحه گرامافون خودکار و ...

علاوه بر کاربردهای ذکر شده می توان کاربرد این فناوری را در سیستم کتابخانه ای دانشگاه NEW Jersey City به عنوان نمونه ذکر کرد.

در کتابخانه ای به نام Congressman Frank J.GUARINI در این دانشگاه از فناوری صفحه لمسی برای به دست آوردن اطلاعات اولیه از سیستم کتابخانه ای مثل بررسی موجودی کتابخانه استفاده می شود .

با توجه به مطالب ارائه شده می توان نتیجه گیری کرد که استفاده از این تکنولوژی در سیستم کتابخانه ای ایران با توجه به نیازهای گروههای مختلف کاربران دارای فواید بسیاری است. استفاده از این فناوری باعث جذابیت محیط برای کودکان و تشویق نمودن آنها به کسب اطلاعات در مورد مجموعه کتابخانه می شود ومی توان در کنار آن با قرار دادن امکاناتی چون بازیهای کامپیوتری در محیط کتابخانه شوق ورود به این محیط را در کودکان ایجاد نمود.

این فناوری، سهولت کسب اطلاعات را برای سالمندان که معمولا در استفاده از موشواره و صفحه کلید با مشکل مواجه اند، فراهم می آورد وهمچنین با طراحی واسط های صوتی به همراه این فناوری می توان محیط را جهت استفاده افراد کم بینا سازگار نمود.

www.atcce.com