مزایای صفحه های لمسی

0
2191

چکیده:
یکی از دغدغه های طراحان سیستمهای رایانه‌ای برای محصولاتشان داشتن یک رابط خوب با کاربران است به عبارت دیگر طراح باید سیستمی طراحی کند که علاوه بر داشتن عملکرد خوب، کاربر پسند نیز باشد و نیاز به صرف وقت و هزینه های زیاد برای آموزش کاربران آن سیستم نباشد و در نهایت نحوه ارتباطش با کاربران ساده و سریع باشد.از این رو فناوری "تاچ اسکرین" یا صفحه لمسی اهمیت پیدا کرده و برای برخی کاربردها به طور گسترده استفاده می شود.فناوری های ساخت صفحه لمسی و همچنین کاربرد آنها موضوع بحث این مقاله است.در این مقاله سعی شده تا انواع مختلف صفحه لمسی مانند Resistive و Infrared و Capacitive و[SAW[2 را توصیف کرده و به بررسی نحوه ی کار آنها بپردازیم.

مقدمه:
شاید تا به حال مانیتورهایی مجهز به صفحه نمایش لمسی را دیده باشید اینگونه صفحه نمایش ها دارای مزیتها و معایبی هستند که البته در منظورهای مختلف استفاده از آنها به نفع ماست به عنوان مثال در دستگاه های[ATM[3 یا عابر بانک نیاز شدیدی به این فناوری احساس می شود.کار با این دستگاهها بدین صورت است که کاربر بسته به اینکه صفحه لمسی با چه فناوری ساخته شده نقطه ی مورد نظر که نمایش یک کلید یا لینک می باشد را توسط قلم مخصوص یا انگشت لمس کرده و فرمان لازم یا درخواست خود را وارد سیستم می کند.همانطور که می دانید از مانیتور همیشه به عنوان یک دستگاه خروجی یاد می شد حال با افزودن Touch Screen به آن، می تواند جای موشواره[۴] یا صفحه کلید را گرفته و به عنوان یک دستگاه وروردی/خروجی به کار رود.
 
مزایای صفحه لمسی
رایانه های مجهز به صفحه لمسی دارای سه مزیت زیر هستند:
 
فضای کمی اشغال می کنند
قسمتهای متحرک کمتری دارند
می توان از آنها به عنوان یک دستگاه ثابت و جمع و جور در یک نقطه استفاده کرد.

 

انواع صفحه لمسی از لحاظ طریقه نصب
صفحه لمسی ها به دو شیوه در مانیتور ها استفاده می شوند:

Built-in
Add-on

در روش Built-in هنگامی که مانیتور در کارخانه تولید می شود به طور سازمانی صفحه لمسی را در آن جای می دهند.اینگونه صفحه لمسی ها مخصوص کارهای سنگین خلق شده و مستقیما روی تیوپ [CRT[5 سوار می شوند.
در روش Add-on صفحه لمسی را می توان بعدا روی مانیتور ها اضافه کرد.اینگونه صفحه لمسی ها قابهایی شفاف هستند که کنترلر آنها در داخل قاب جاسازی شده و روی صفحه ی مانیتور نصب می شوند.

 کاربردهای صفحه لمسی
 کیوسکهای اطلاعاتی از جمله نمایشگر راهنمای توریستی در فرودگاهها و ترمینالهای مسافرتی می توانند اطلاعات مربوط به هواشناسی و پروازها را به کاربران یا مردم عادی ارائه دهند، راهنمای عمارتهای بزرگ که ممکن است در گوشه و کنار عمارت نصب شده باشند مانند حرمسراها و اماکن زیارتی سیاحتی وسیع که استفاده از آن توسط مبتدی ترین کاربران میسر باشد، همینطور در موزه های بزرگ می توان برای اطلاع رسانی راجع به اجسام موجود در موزه استفاده کرد و …. که به کارگیری این ابزار اطلاع رسانی بستگی به ابتکار مسئولین می تواند در جای خود نقش بسیار موثری داشته باشد.
مکانهای فروش فوری یا POS[6] ، مثلا باجه های بلیط فروشی ، بوفه های فروش مواد خوراکی ، فروش نشریات و روزنامه ها و ….
سیستمهای کنترلی اتوماتیک و [PLC[7 ها، در کارخانه های تولیدی بزرگ برای کنترل دستگاههای عظیم ، نمایشگر وضعیت دستگاهها حین کار و امکان دخالت دستی در کار دستگاه و …
اهداف آموزشی ، به خاطر راحتی استفاده از آن می تواند در یادگیری کاربر موثر باشد به خاطر اینکه کاربر نیاز به داشتن اطلاعات مربوط به استفاده از رایانه را ندارد و تمرکز بیشتری روی موضاعات مخصوص به خود دارد و …
به واسطه راحت بودن کار با آنها برای افراد عادی اخیرا تلاشهای زیادی در جهت استفاده از این فناوری در سیستمهای رای گیری[۸] شده است مانند انتخابات سراسری.

 

 اجزاء صفحه لمسی

اغلب صفحه لمسی ها از سه جزء زیر تشکیل می شوند:
 ۱)      صفحه حساس به لمس که با توجه به فناوری آن اطلاعات مربوط به مکان لمس شده را به کنترلر می فرستد.
 ۲)   کنترلر صفحه لمسی که با دریافت سیگنالهای مخصوص از صفحه لمسی آنها را به علائمی معنا دار برای پردازنده تبدیل کرده و از طریق پورت USB‌ یا COM به رایانه منتقل می کند که این علائم معمولا اطلاعات مکان لمس شده روی صفحه می باشد.
 ۳)      یک درایور نرم افزاری برای برقراری ارتباط بین کنترلر و سیستم عامل برای تبدیل علائم دریافتی به رویدادهای موشواره
 
فناوری های موجود صفحه لمسی
بسته به کاربرد و محل کار سیستمهای مجهز به صفحه لمسی فناوریهای مختلفی وجود دارد که به ترتیب به ساختار آنها می پردازیم:

 

  Resistive Touch Screens

همینطور که از نام این نوع صفحه لمسی پیداست از مقاومت برای تولید مقادیر ولتاژ متفاوت در نقاط مختلف صفحه لمسی استفاده کرده و بدین طریق مکان لمس شده را به کنترلر اعلام می کند.
این گونه از صفحه لمسی ها به هر نوع فشاری حساس هستند و پاسخ مورد نظر را در خروجی تولید می کنند یعنی از هر وسیله ای اعم از قلم و انگشت می توان برای کار با آنها استفاده کرد و از این لحاظ محدودیتی برای کاربران بوجود نمی آورند.آنها معمولا دارای مواد پایه ی شیشه یا آکرلیک که با لایه هایی از مواد هادی و مقاومتی پوشیده شده اند ،هستند این لایه های نازک توسط نقاط غیرقابل مشاهده ای از هم جدا شده اند وقتی که صفحه لمسی در حالت عادی و روشن است هیچ گونه تماسی بین دو لایه ی هادی و مقاومتی وجود نداشته و هیچ جریانی بین آن دو رد و بدل نمی شود به محض اینکه لمسی اتفاق بیفتد فشار حاصل از لمس باعث تماس بین دو لایه هادی و مقاومتی خواهد شد و باعث ایجاد تغییر در جریان الکتریکی می شود این تغییر توسط کنترلر صفحه لمسی 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 فناوری ساخت ساده ای دارند ولی وضوح تصویری که به کاربران ارائه می دهند نسبت به دیگر انواع کمتر است.همچنین به خاطر پایا و پر عمر بودن آنها بیشتر به منظور کارهای سنگین در مکانهای نامساعد استفاده می شوند.
 
طرز کار یک صفحه لمسی در شکل زیر همراه با توضیحات مرحله به مرحله آمده است:
۱-      پرده ی نازکی از پولی استر
۲-      لایه مقاومتی فوقانی
۳-      پوشش هادی و شفاف فلزی
۴-      لایه مقاومتی پایینی
۵-      نقاط جدا کننده
۶-      زیرلایه ای از جنس شیشه یا آکرلیک
۷-      عمل لمس موجب اتصال دو لایه مقاومتی فوقانی و پایینی می شود
۸-      کنترلر صفحه لمسی که اختلاف پتانسیل بین دو لایه مقاومتی محل اتصال را گرفته و به مقادیر دیجیتالی X‌ و Y تبدیل می کند.
 
انواع صفحه لمسی های مقاومتی را اجمالاًمرور می کنیم:

 

 ۴-Wire Resistive Technology

اینگونه از صفحه لمسی های مقاومتی بیشتر در خانه،مدرسه،مراکز فروش اتوماتیک و محیطهای متنوع دیگر استفاده می شوند ولی وضوح تصویر خوبی ندارند و برای نمایشگرهای با سایز کمتر از ۱۰٫۴ اینچ استفاده می شوند.

 ۵-Wire Resistive Technology

پایداری این نوع از نوع ۴-Wire بیشتر است ولی وضوح تصویر خوبی ندارد.

 ۸-Wire Resistive Technology

برای نمایشگرهای بیشتر از ۱۰ اینچ استفاده می شوند و سرعت و دقت بیشتری نسبت به انواع     ۴-wire و ۵-wire آن دارند.
 مزایا:
بالا بودن دقت در تعیین نقطه لمس شده
بسیار حساس به فشار از سوی هر گونه شیء خارجی
کارایی خود را به واسطه وجود عناصری چون آب،گرد و غبار،نور و کثیفی از دست نمی دهد
ارزان قیمت و قابل دسترس
معایب:
وضوح تصویر ۷۵ درصدی
آسیب پذیری لایه های مقاومتی در مقابل اشیاء تیز و نوک دار

 Infrared

این نوع از صفحه لمسی ها توسط فناوری انقطاع پرتوی نور پایه ریزی شده اند.به جای استفاده از لایه های مختلف،از یک قاب حاوی یک برد مداری استفاده می شود که بر روی آن اپتو الکترونیک[۹] و IR[10] سوار شده در حقیقت این قاب یک جدول سراسری نوری است در یک طرف دیودهای ساطع کننده ی نور و در طرف دیگر تعدادی سنسورهای دریافت کننده نور قرار گرفته است.
زمانی که رویداد لمس اتفاق می افتد در محل لمس شده سنسورهای دریافت کننده ،دیگر نوری دریافت نمی کنند یا به عبارتی 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 ناملایمتهای محیط خارج مقاوم هستند همچنین سنسورهای آنها فقط در صورت آسیب فیزیکی از کار می افتند و در طولانی مدت فرسوده نمی شوند.
 

 

Surface Acoustic Wave (SAW)

این فناوری یکی از پیشرفته ترین گونه ها در صفحه لمسی هاست و بیشتر شبیه به انواع نوری هستند ولی به جای پرتوهای نوری از امواج صوتی استفاده می کنند.دو موج صوتی که یکی از سمت چپ و دیگری از بالای صفحه نمایش سرچشمه می گیرند روی صفحه نمایش حرکت می کنند و در طرف مقابل ،هر موج توسط سنسورهای گیرنده دریافت می شود.زمانی که صفحه لمسی توسط انگشت لمس می شود در نقطه لمس شده،امواج جذب می شوند و باعث ایجاد تاخیر در ،دریافت موج توسط گیرنده می شود که مدت زمان تاخیر بوجود آمده، نشان دهنده ی عمق فشار وارد شده می باشد از این رو این گونه از صفحه لمسی ها برخلاف انواع دیگر قادر به تشخیص میزان فشار وارده یا به عبارتی عمق لمس شده Z-axis هستند هرچه فشار بیشتری با انگشت وارد شود موج بیشتر جذب مایعات انگشت شده و تاخیر در رسیدن موج بیشتر می شود.
جنس این صفحه لمسی ها شیشه ای است و بهمین خاطر هیچ وقت فرسوده نخواهد شد و طول عمر زیاد و وضوح تصویر خوبی خواهد داشت.
این فناوری بیشتر برای رایانههای آموزشی و کیوسکهای اطلاعاتی در محیطهای شلوغ استفاده می شود.
 
مزایا:
بالا بودن دقت در تعیین نقطه لمس شده
بالا بودن وضوح تصویر
جنس شیشه ای و عدم نیاز به لایه های مختلف برای محافظت
 
معایب:
حتما باید توسط انگشت یا قلمهای نرم یا خودکار بدون جوهر لمس شود
ممکن است به واسطه وجود گرد و غبار،آب و کثیفی آسیب ببیند 

  Capacitive

این نوع صفحه لمسی ها از یک پنل شیشه ای حاوی یک عنصر خازنی که ذخیره کننده بار الکتریکی است تشکیل شده است.
برخلاف سایر صفحه لمسی ها در این فناوری شیء لمس کننده باید هادی جریان الکتریکی باشد مانند سر انگشت بدون پوشش یا یک قلم هادی الکتریسیته.
زمانی که صفحه نمایش با یک شیء هادی مناسب لمس شود جریان الکتریکی از سوی گوشه های صفحه لمسی به سمت نقطه تماس، جاری می شود این رویداد باعث می شود تا مدارهای نواسانسازی که در گوشه های صفحه لمسی قرارگرفته اند فرکانس خود را با توجه به نقطه تماس تغییر بدهند این تغییر فرکانس ،اندازه گیری شده و به تعیین مختصات نقطه لمس شده کمک می کند.
این گونه از صفحه لمسی ها بسیار مقاوم هستند و وضوح تصویر عالی دارند به همین خاطر در پهنه وسیعی از کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می گیرند.
مزایا:
بالا بودن دقت در تعیین نقطه لمس شده
بالا بودن وضوح تصویر
مقاوم در برابر رطوبت،چربی و کثیفی
 معایب:
فقط با انگشت باید آن را لمس کرد و با اشیاء غیر هادی کار نمی کند.

نتیجه:
علاوه بر کاربردهایی که قبلا توضیح داده شد در آینده سیستم رای گیری یا انتخابات، هم به کاربردهای صفحه لمسی اضافه خواهد شد.در تصویر ۳ نمونه ای از یک سیستم رای گیری را مشاهده خواهید کرد.
نکات سودمندی که باعث شده تا انتخابات هم از سیستم های صفحه لمسی بی بهره نماند از این قرار است:

– راحتی استفاده از اینگونه سیستمهای لمسی ،از این جهت که رای دهندگان شامل تمام اقشار جامعه با توانایی های مختلف هستند.
– اشتباهات در ثبت آراء به حداقل می رسد                
– عمل شمارش به سرعت پایان می یابد
– فرمهای رای گیری را می توان به چند زبان برای رای دهندگان نمایش داد
– دسترسی آسان و سریع به آراء ماخوذه
 

در پایان تصاویری از دستگاههای مجهز به صفحه لمسی به منظور آشنایی با حوزه کاری هر کدام آورده شده که توجه شما را به آنها جلب می کنم:

  
 
 

مراجع :

http://www.elotouch.com
http://www.co.alameda.ca.us
http://www.touchscreens.com
http://www.vartechsystems.com
http://www.tridentdisplays.nl
http://www.touchwindow.com
http://www.chassis-plans.com
http://www.ftgdata.com
http://www.ceroview.com
http://www.3mtouch.com

یادداشتها

[۱] Touch Screen Technologies

[۲] Surface Acoustic Wave سطوحی با امواج صوتی که یکی از انواع صفحه لمسی هاست
[۳] Automated Teller Machine دستگاههای خودپرداز در بانکها

[۴] Mouse

[۵] Cathode Ray Tube همین مانیتورهای معمولی که به روش پرتاب الکترون کار می کنند
[۶]  Point Of Sale مراکز فروش که به صورت رایانه‌ای کارمی کنند
 Programmable Logic Controller  [۷]کنترلرهایی با منطق قابل برنامه ریزی در اتوماسیون صنعتی

[۸] Voting Systems

[۹] عمل سخت افزاری برای تبدیل سیگنالهای الکتریکی به اشعه های نوری
[۱۰] فناوری مورد استفاده برای کنترل از راه دور تلویزیون ها یا فناوری انتقال اطلاعات بین دو جسم جدا از هم توسط نور

دیدگاه خود را بیان کنید

لطفا پیام خود را وارد نمایید
لطفا نام خود را در این قسمت وارد نمایید