نحوه کارکرد صفحه لمسی و انواع آن

این روز ها گوشی‌های لمسی به عنوان رایج ترین و محبوب ترین نوع گوشی تلفن همراه بین مصرف کنندگان شناخته شدن. اما آیا می‌دونین که صفحه لمسی گوشی یا به قول تعمیر کار‌ها تاچ گوشی چگونه کار می‌کنه؟ در این مقاله ساختنی به روش کار تاچ گوشی می‌پردازیم و سعی می‌کنیم با زبانی ساده توضیح دهیم که چگونه گوشی تلفن همراه شما با لمس شدن صفحه اش از خود عکس العمل نشون می‌ده.حالا با انواع صفحه های لمسی آشنا می شیم:

صفحه لمسی مقاومتی

این فناوری صفحه لمسی که از چند لایه تشکیل شده‌ و مهم‌ترین‌ شان، دو لایه فلزیه. لایه‌های مقاومتی (حساس به فشار) با فاصله کمی از هم جدا شدهن. وقتی این صفحه در نقطه خاصی توسط شی ای، لمس شه، صفحات مقاومتی تو اون نقطه به همدیگه متصل می‌ شن. در این حالت صفحه به صورت مقاومت عمل کرده و جریان الکتریکی صفحه تغییر می‌کنه که توسط یک کنترلر، پردازش می‌شه. تغییر جریان به این نحوس که برچسب تعداد سیم‌های استفاده شده و مکان اتصال، مقاومت بین صفحات متفاوت هست.

خروجی تختهٔ لمسی معمولاً چهار، پنج و هشت‌سیمه‌ و مکان لایه‌های مقاومتی برچسب تعداد خروجی مورد استفاده متفاوت هست. در حالت چهارسیمه، شیء می‌تونه در چپ، راست، بالا و پایین باشه. در حالت پنج سیمه، نقطه‌های قابل تشخیص شامل پنج گوشه و نقطه وسط هست.

صفحات لمسی مقاومتی معمولاً قیمت مناسبی دارند؛ ولی دارای قدرت تفکیک ٪۷۵ هستن (که با اضافه کردن فیلم‌های پلاستیکی و شیشه‌ای تا ٪۸۵ قابل افزایشه) . در مقابل این‌گونه صفحات از عوامل بیرونی مثل، آب و گرد و خاک دریافت نمی کنن و این روزا بیشترین استفاده رو دارن.

برای کیوسکهای اطلاع رسانی یا ماشینهای خودپرداز (بانک، سینما، فروشگاه) بطور گسترده‌ای استفاده می‌شن.

این فناوری پرکاربردترین فناوری در صفحه‌های لمسی برای تولید گوشی‌های موبایله و در گوشی‌های ویندوز موبایل مانند HTC TyTN II و HTC Touch Diamond متداول‌تره.

موج آکوستیک سطح

یکی از پیشرفته ترین فناوری های صفحه لمسیه و بسیار شبیه به انواع نوریه ولی به جای پرتوهای نور از امواج صوتی استفاده می کنه. دو موج صوتی از امتداد محورهای x و y سرچشمه می گیرن و روی صفحه نمایش حرکت می کنن و در طرف مقابل، هر موج توسط سنسور های گیرنده دریافت می شن. زمانی که صفحه لمس می شه، در نقطه لمس شده امواج جذب می شن و باعث ایجاد تاخیر در دریافت موج توسط گیرنده می شن که مدت تاخیر به وجود آمده، نشون دهنده عمق فشار وارد شدس. این نوع صفحه لمسی ها بر خلاف انواع دیگر می تونن میزان فشار وارده یا عمق لمس شده z-axis رو بفهمن.

این سیستم فاقد لایه های فلزی روی صفحه نمایش است و ۱۰۰درصد نور رو عبور میده و در نتیجه تصویری با وضوح کامل دیده می شه. لمس با هر وسیله ای (به جز وسایل تیز و کوچک مثل سر خودکار ) رو تشخیص میده اما ممکنه توسط عناصری مثل گرد و غبار و رطوبت آسیب ببینه.SAW بهترین گزینه برای نمایش تصاویر با جزئیات زیاد در نظر گرفته می شه. این فناوری برای کیوسک های اطلاعاتی در محیط های شلوغ و رایانه های آموزشی کاربرد داره.

صفحه لمسی خازنی

اینکه که کاربرد‌ های لمس خازنی می‌تونه بسیار خاص باشه، قوانین اساسی علمی‌ این فناوری به اندازه کافی سادس . اگر شما با پدیده خازن به حد کافی آشنا باشین و با عوامل مختلفی که روی ظرفیت یک خازن تاثیر گذارن تا حدودی آشنایی داشته باشین برای این که بدونین تاچ خازنی یک گوشی چگونه کار می‌کنه آماده هستین !

تاچ گوشی‌های خازنی به دو دسته کلی تقسیم می‌شن : پیکربندی ظرفیت مشترک و پیکربندی ظرفیت انفرادی. مدل اول که در آن خازن حسگر به شکل دو پایه الکترود گیرنده و فرستنده ساخته می‌شه بیشتر برای نشانگر‌ های حساس به لمس استفاده می‌شن.

اما مدل دیگر تاچ خازنی که در آن یکی از پایه‌های خازن به زمین متصله،نوعی ساده از حسگر لمسی است که برای دکمه‌های لمسی ، اسلایدر‌ها و اسکرول‌های لمسی استفاده می‌شه.

فاصله ایزوله کننده بین دکمه لمسی طراحی شده ما با بقیه صفحه مسی ، به معنای ساخته شدن یک خازنه. در این مورد ، ما قسمت مسی احاطه کننده دکمه رو به زمین متصل کردیم و به همین دلیل می‌تونیم خازن ساخته شده رو به شکل خازنی مدل کنیم که یکی از پایه‌هاش به زمین متصل شده و دیگری آماده برای دریافت بار الکتریکیه.

شاید از خودتان بپرسید که مگر چنین خازنی که با جدا کردن تکه ای از یک صفحه PCB درست می‌شه، چقدر ظرفیت می تونه داشته باشه ؟یا این که این مقدار رو اصلا چگونه باید محاسبه کرد ؟ پاسخ اولین سوال شما این است ، ظرفیت بسیار پایینه. شاید چیزی کم تر از ۱۰ پیکو فاراد (۱۰pF) و در جواب سوال دوم شما باید بگیم که اصلا نگران این مورد نباشین. در حقیقت اندازه خازن هیچ تاثیری در کار ما نداره ! ما به دنبال تغییر در ظرفیت هستیم و یافتن تغییر در ظرفیت خازن نیازی به دونستن اندازه اولیه آن نخواهد داشت.

فروسرخ

این صفحات از یکی از دو

کاملاً متفاوت استفاده می‌کنن. در یکی از این روش‌ها تغییرات دمایی سطح صفحه که توسط عوامل خارجی ایجاد شوه رو مورد استفاده قرار می‌ده. این روش گاهی کند بوده و به دست‌هایی گرم نیاز دارن.

در روش دیگر آرایه‌ای از حسگرهای فروسرخ عمودی و افقی مورد استفاده قرار می‌گیره که تغییرات در پرتوهای تنظیم‌شده نور فروسرخ نزدیک سطح صفحه رو تشخیص می‌دن. این صفحات مقاوم‌ترین سطح رو دارن و در کاربردهای نظامی که نیاز به صفحه نمایش لمسی دارن مورد استفاده قرار می‌گیرن.

کشش‌سنجی

در پیکربندی سطح این صفحات، چهار فنر در چهار گوشه آن به‌کار رفته‌ که کشش‌سنجی اونا در تشخیص خمیدگی سطح هنگام تماس، استفاده می‌شه و می‌تونن در جهت Z هم به کار گرفته بشن. این صفحات بیشتر به خاطر مقاومتشان در لوازم عمومی بدون پوشش مثل دستگاه‌های بلیط استفاده می‌شن.

تصویرسازی نوری (پردازش تصویر)

در این روش، تعداد دو عدد یا بیشتر حسگر (سنسور) تصویر در دور صفحه جای میگیرن و نورهای زمینهٔ فروسرخ (مادون قرمز) در طرف دیگر صفحه در زاویه دید دوربین قرار میگیرن. یک تماس به صورت سایه بر روی هر جفت از دوربین‌ها می‌افته که می‌تواند با مثلثی کردن برای پیدا کردن مکان تماس مورد استفاده قرار گیرن.

فناوری پخش کنندگی سیگنال

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

از آنجا که نوسانات مکانیکی جهت تشخیص لمس به کار می رن، هر وسیله ای اعم از انگشت یا قلم جهت ایجاد لمس می تونه به کار بره. از این فناوری در رستوران ها و مکانهای بازی کودکان که امکان نظارت دقیق وجود نداره استفاده می شه.

تشخیص پالس صوتی

این فناوری در سال ۲۰۰۶ مطرح شد و تشکیل شده از یک قاب شیشه ای خالص با ۴ مبدل پیزو الکتریکه. این مبدل ها در گوشه های صفحه جایگزین شدن و انرژی مکانیکی حاصل از لمس رو به سیگنال الکتریکی تبدیل کرده و سپس این سیگنال به یک فایل صوتی تبدیل می شه و این فایل با فایل های صوتی موجود برای هر موقعیت صفحه مقایسه می شه.

عوامل محیطی مثل گرد و غبار و خراش بر این فناوری تاثیر نداشته، از صحت بالایی برخورداره و به جسم هادی برای فعال سازی آن احتاجی نداریم. از کاربردهاش می تونیم به خودکار سازی رستوران ها، داروخانه ها، مکانهای تجاری و اداری، مکان های فروش فوری و … اشاره کنیم.