اليوم، لا يمكن لأحد أن يفاجأ بهاتف مزود بشاشة تعمل باللمس. أصبحت أدوات التحكم اليدوية عصرية، لكن القليل من الناس يفكرون فيما يحدث عند لمس الشاشة. سأغطي كيفية عمل الأنواع الأكثر شيوعًا من شاشات اللمس. تعتمد سهولة وإنتاجية العمل مع التكنولوجيا الرقمية في المقام الأول على أجهزة إدخال المعلومات المستخدمة، والتي من خلالها يتحكم الشخص في المعدات ويقوم بتنزيل البيانات. الأداة الأكثر انتشارًا وعالمية هي لوحة المفاتيح، والتي أصبحت الآن منتشرة على نطاق واسع. ومع ذلك، فإنه ليس من المناسب دائما استخدامه. على سبيل المثال، أبعاد الهواتف المحمولة لا تسمح بتركيب مفاتيح كبيرة، ونتيجة لذلك تقل سرعة إدخال المعلومات. تم حل هذه المشكلة من خلال استخدام شاشات اللمس. وفي غضون سنوات قليلة فقط، أحدثت ثورة حقيقية في السوق وبدأ تنفيذها في كل مكان - من الهواتف المحمولة والكتب الإلكترونية إلى الشاشات والطابعات.

بداية الطفرة الحسية

شراء جديد هاتف ذكي، الذي لا يحتوي جسمه على زر واحد أو عصا تحكم، فمن غير المرجح أن تفكر في كيفية التحكم فيه. من وجهة نظر المستخدم، لا يوجد شيء معقد في هذا: فقط المس الرمز الموجود على الشاشة بإصبعك، الأمر الذي سيؤدي إلى بعض الإجراءات - فتح نافذة لإدخال رقم الهاتف، رسالة قصيرةأو دفتر العناوين. وفي الوقت نفسه، قبل 20 عاما، لم يكن بوسع المرء إلا أن يحلم بمثل هذه الفرص.

تم اختراع شاشة اللمس في الولايات المتحدة الأمريكية في النصف الثاني من الستينيات من القرن الماضي، ولكن حتى أوائل التسعينيات، تم استخدامها بشكل أساسي في المعدات الطبية والصناعية لتحل محل أجهزة الإدخال التقليدية، والتي يكون استخدامها محفوفًا بالصعوبات في ظل ظروف معينة. ظروف التشغيل. ومع تناقص حجم أجهزة الكمبيوتر وظهور أجهزة المساعد الرقمي الشخصي، برز السؤال حول تحسين أنظمة التحكم الخاصة بها. وفي عام 1998، ظهر أول جهاز محمول بشاشة تعمل باللمس ونظام التعرف على الإدخال والكتابة اليدوية أبل نيوتن ميساج بادوقريباً أجهزة اتصال بشاشات اللمس.

في عام 2006، بدأت جميع الشركات المصنعة الكبرى تقريبًا في إنتاج الهواتف الذكية المزودة بشاشات تعمل باللمس، وبعد ظهورها ابل اي فونفي عام 2007، بدأت طفرة اللمس الحقيقية - ظهرت شاشات من هذا النوع في الطابعات وأجهزة القراءة الإلكترونية وأنواع مختلفة من أجهزة الكمبيوتر، وما إلى ذلك. ماذا يحدث عندما تلمس شاشة تعمل باللمس، وكيف "يعرف" الجهاز المكان الذي ضغطت عليه بالضبط؟

مبدأ عمل شاشة اللمس المقاومة

على مدى 40 عامًا من تاريخ شاشات اللمس، تم تطوير عدة أنواع من أجهزة الإدخال هذه، استنادًا إلى مبادئ فيزيائية مختلفة تُستخدم لتحديد موقع اللمس. يوجد حاليًا نوعان من شاشات العرض الأكثر انتشارًا - المقاومة والسعة. بالإضافة إلى ذلك، هناك شاشات يمكنها تسجيل نقرات متعددة في وقت واحد ( متعدد اللمس) أو واحدة فقط.

تتكون الشاشات المصنوعة باستخدام تقنية المقاومة من جزأين رئيسيين - طبقة عليا مرنة وطبقة سفلية صلبة. يمكن استخدام أفلام بلاستيكية أو بوليستر مختلفة كالأولى والثانية مصنوعة من الزجاج. يتم تطبيق طبقات من الغشاء المرن والمواد المقاومة (ذات المقاومة الكهربائية) التي توصل التيار الكهربائي على الجوانب الداخلية لكلا السطحين. تمتلئ المساحة بينهما بمادة عازلة.

توجد عند حواف كل طبقة صفائح معدنية رفيعة - أقطاب كهربائية. في الطبقة الخلفية من المواد المقاومة توجد عموديًا وفي الطبقة الأمامية - أفقيًا. في الحالة الأولى، يتم تطبيق جهد ثابت عليهم، ويتدفق تيار كهربائي من قطب كهربائي إلى آخر. في هذه الحالة، يحدث انخفاض في الجهد يتناسب مع طول قسم الشاشة.

عند لمس شاشة اللمس تنحني الطبقة الأمامية وتتفاعل مع الطبقة الخلفية مما يتيح لوحدة التحكم تحديد الجهد عليها وحساب الإحداثيات باستخدامها نقاط اللمسأفقيا (المحور X). لتقليل تأثير مقاومة الطبقة المقاومة الأمامية، يتم تأريض الأقطاب الكهربائية الموجودة فيها. ثم يتم إجراء العملية العكسية: يتم تطبيق الجهد على أقطاب الطبقة الأمامية، ويتم تأريض تلك الموجودة في الطبقة الخلفية - هذه هي الطريقة التي يمكن بها حساب الإحداثيات الرأسية لنقطة اللمس (المحور Y). هذا هو مبدأ تشغيل شاشة تعمل باللمس مقاومة بأربعة أسلاك (سميت على اسم عدد الأقطاب الكهربائية).

بالإضافة إلى الشاشات ذات الأربعة أسلاك، هناك أيضًا شاشات تعمل باللمس بخمسة وثمانية أسلاك. هذا الأخير لديه مبدأ تشغيل مماثل، ولكن أعلى دقة تحديد الموقع.

يختلف مبدأ التشغيل وتصميم شاشات اللمس المقاومة بخمسة أسلاك إلى حد ما عن تلك الموصوفة أعلاه. يتم استبدال طبقة الطلاء المقاومة الأمامية بطبقة موصلة وتستخدم فقط لقراءة قيمة الجهد على الطبقة المقاومة الخلفية. تحتوي على أربعة أقطاب كهربائية مدمجة في زوايا الشاشة، والقطب الخامس هو مخرج الطبقة الموصلة الأمامية. في البداية، يتم تنشيط جميع الأقطاب الكهربائية الأربعة للطبقة الخلفية، وعلى الطبقة الأمامية تكون صفرًا. بمجرد لمس شاشة اللمس هذه، يتم توصيل الطبقات العلوية والسفلية عند نقطة معينة، ويستشعر جهاز التحكم التغير في الجهد على الطبقة الأمامية. هذه هي الطريقة التي يكتشف بها أن الشاشة قد تم لمسها. بعد ذلك، يتم تأريض القطبين الكهربائيين الموجودين في الطبقة الخلفية، ويتم حساب إحداثيات المحور X لنقطة اللمس، ثم يتم تأريض القطبين الآخرين، ويتم حساب إحداثيات المحور Y لنقطة اللمس.

مبدأ عمل شاشة اللمس بالسعة

يعتمد مبدأ تشغيل شاشات اللمس السعوية على قدرة جسم الإنسان على توصيل التيار الكهربائي، مما يدل على وجود السعة الكهربائية. في أبسط الحالات، تتكون هذه الشاشة من ركيزة زجاجية متينة يتم تطبيق طبقة من المواد المقاومة عليها. يتم وضع أربعة أقطاب كهربائية في زواياه. يتم تغطية المادة المقاومة بفيلم موصل في الأعلى.

يتم تطبيق جهد متناوب صغير على جميع الأقطاب الكهربائية الأربعة. عندما يلمس الشخص الشاشة، تتدفق شحنة كهربائية عبر الجلد إلى الجسم، مما يولد تيارًا كهربائيًا. وتتناسب قيمته مع المسافة من القطب (زاوية اللوحة) إلى نقطة الاتصال. تقوم وحدة التحكم بقياس القوة الحالية عبر جميع الأقطاب الكهربائية الأربعة، وبناءً على هذه القيم، تحسب إحداثيات نقطة اللمس.

دقة تحديد موضع الشاشات السعوية هي تقريبًا نفس دقة الشاشات المقاومة. وفي الوقت نفسه، فإنها تنقل المزيد من الضوء (ما يصل إلى 90%) المنبعث من جهاز العرض. وغياب العناصر المعرضة للتشوه يجعلها أكثر موثوقية: يمكن للشاشة السعوية أن تتحمل أكثر من 200 مليون نقرة عند نقطة واحدة ويمكن أن تعمل في درجات حرارة منخفضة (تصل إلى -15 درجة مئوية). ومع ذلك، فإن الطبقة الموصلة الأمامية المستخدمة لتحديد الموضع حساسة للرطوبة والأضرار الميكانيكية والملوثات الموصلة. بالسعة شاشاتيتم تشغيلها فقط عندما يتم لمسها بواسطة جسم موصل (بيد بدون قفازات أو قلم خاص). الشاشات من هذا النوع المصنوعة باستخدام التكنولوجيا الكلاسيكية غير قادرة أيضًا على تتبع النقرات المتعددة في نفس الوقت.

تتمتع شاشات اللمس السعوية المسقطة، المستخدمة في أجهزة iPhone والأجهزة المماثلة، بهذه الإمكانية. لديها هيكل أكثر تعقيدا مقارنة بالشاشات السعوية التقليدية. يتم تطبيق طبقتين من الأقطاب الكهربائية على الركيزة الزجاجية، مفصولة بمادة عازلة وتشكل شبكة (توجد الأقطاب الكهربائية في الطبقة السفلية عموديًا، وفي الطبقة العليا - أفقيًا). تشكل شبكة الأقطاب الكهربائية مع جسم الإنسان مكثفًا. عند نقطة التلامس مع الإصبع، يحدث تغيير في سعته، وتكتشف وحدة التحكم هذا التغيير، وتحدد عند أي تقاطع للأقطاب الكهربائية حدث، وتحسب إحداثيات نقطة التلامس من هذه البيانات.

هذه الشاشات لديها أيضا ارتفاع الشفافيةوتكون قادرة على العمل في درجات حرارة أقل (تصل إلى -40 درجة مئوية). وتؤثر عليها الملوثات الموصلة للكهرباء بدرجة أقل؛ فهي تتفاعل مع اليد التي ترتدي القفاز. تسمح الحساسية العالية باستخدام طبقة سميكة من الزجاج (تصل إلى 18 ملم) لحماية هذه الشاشات.

مبدأ العمل لشاشة اللمس المقاومة بأربعة أسلاك

1. تنحني الطبقة المقاومة العليا وتتلامس مع الطبقة السفلية.
2. تكتشف وحدة التحكم الجهد عند نقطة اللمس في الطبقة السفلية وتحسب إحداثيات المحور السيني لنقطة اللمس.
3. تكتشف وحدة التحكم الجهد عند نقطة اللمس في الطبقة العليا وتحدد إحداثيات نقطة اللمس على طول المحور Y.

مبدأ العمل لشاشة اللمس المقاومة بخمسة أسلاك

1. يمكن لمس الشاشة بأي جسم صلب.
2. تنثني الطبقة الموصلة العلوية وتتصل بالجزء السفلي، مما يشير إلى لمس الشاشة.
3. يتم تأريض اثنين من الأقطاب الكهربائية الأربعة للطبقة السفلية، وتحدد وحدة التحكم الجهد عند نقطة الاتصال وتحسب إحداثيات النقطة على طول المحور X.
4. يتم تأريض القطبين الآخرين، وتحدد وحدة التحكم الجهد عند نقطة الاتصال وتحسب إحداثيات النقطة على طول المحور Y.

مزايا

• تكلفة منخفضة
• مقاومة عالية للبقع
• يمكن لمسها بأي جسم صلب

عيوب

• متانة منخفضة (مليون نقرة عند نقطة واحدة للسلك ذو الأربعة أسلاك، و35 مليون نقرة للسلك ذو الخمسة أسلاك) ومقاومة للتخريب
• انتقال الضوء المنخفض (لا يزيد عن 85%)
• لا يدعم اللمس المتعدد

أمثلة على الأجهزة

• الهواتف (على سبيل المثال، Nokia 5800، NTS Touch Diamond)، وأجهزة المساعد الرقمي الشخصي، وأجهزة الكمبيوتر (على سبيل المثال، MSI Wind Top AE1900)، والمعدات الصناعية والطبية.

مبدأ التشغيل

1. يتم لمس الشاشة بجسم موصل (إصبع، قلم خاص).
2. يتدفق التيار من الشاشة إلى الكائن.
3. تقوم وحدة التحكم بقياس التيار في زوايا الشاشة وتحدد إحداثيات نقطة اللمس.

مزايا

• متانة عالية (تصل إلى 200 مليون نقرة)، والقدرة على العمل في درجات حرارة منخفضة (تصل إلى -15 درجة مئوية)

عيوب

• عرضة للرطوبة والملوثات الموصلة
• لا يدعم اللمس المتعدد

أمثلة على الأجهزة

• الهواتف ولوحات اللمس (على سبيل المثال، في مشغل iRiver VZO)، وأجهزة المساعد الرقمي الشخصي، وأجهزة الصراف الآلي، والأكشاك.

مبدأ التشغيل

1. يتم لمس جسم موصل أو تقريبه من الشاشة، مما يؤدي إلى تكوين مكثف به.
2. عند نقطة الاتصال تتغير السعة الكهربائية.
3. تسجل وحدة التحكم التغيير وتحدد عند تقاطع القطب الكهربائي الذي حدث فيه. وبناء على هذه البيانات، يتم حساب إحداثيات نقطة الاتصال.

مزايا

• متانة عالية (تصل إلى 200 مليون نقرة)، والقدرة على العمل في درجات حرارة منخفضة (تصل إلى -40 درجة مئوية)
• مقاومة عالية للتخريب (يمكن تغطية الشاشة بطبقة من الزجاج تصل سماكتها إلى 18 ملم)
• نفاذية الضوء العالية (أكثر من 90%)
• اللمس المتعدد مدعوم

عيوب

• التفاعل مع لمسة جسم موصل فقط (الإصبع، القلم الخاص)

أمثلة على الأجهزة

• الهواتف (على سبيل المثال، iPhone)، ولوحات اللمس، والكمبيوتر المحمول وشاشات الكمبيوتر (على سبيل المثال، HP TouchSmart tx2)، والأكشاك الإلكترونية، وأجهزة الصراف الآلي، ومحطات الدفع.

ويندوز 7

أصبح من الممكن التحكم في الكمبيوتر باستخدام إيماءات "التمرير" و"الأمام/الخلف" و"التدوير" و"التكبير/التصغير". تم تكييف نظام التشغيل Windows 7 بشكل أفضل للعمل مع شاشات اللمس مقارنة بجميع الإصدارات السابقة. 06 يتضح ذلك من خلال الواجهة المعدلة وشريط المهام، حيث ظهرت أيقونات مربعة بدلاً من الأزرار المستطيلة التي ترمز إلى البرامج قيد التشغيل - فهي أكثر ملاءمة للضغط بإصبعك. بالإضافة إلى ذلك، ظهرت ميزة جديدة - قوائم الانتقال، مما يتيح لك العثور بسرعة على الملفات المفتوحة مؤخرًا أو العناصر التي تم تشغيلها بشكل متكرر. لتفعيل هذه الميزة، ما عليك سوى سحب أيقونة البرنامج إلى سطح المكتب.

ولأول مرة، تمت إضافة خيار إلى نظام التشغيل Windows للتعرف على إيماءات اللمس المرتبطة بتنفيذ الوظائف الفردية. وهكذا، في نظام التشغيل Windows 7، ظهر التمرير باللمس، كما هو الحال، على سبيل المثال، في Apple iPhone، القدرة على تكبير الصور أو المستندات عن طريق تحريك إصبعين في اتجاهات مختلفة. كانت هناك أيضًا حركة مسؤولة عن تدوير الصورة. يمكن أيضًا تخصيص إيماءات منفصلة لعمليات مثل النسخ والحذف واللصق. تضيء أزرار لوحة المفاتيح التي تظهر على الشاشة عند لمسها، مما يسهل استخدامها على شاشة اللمس. وتتيح لك القدرة على التعرف على النص المكتوب بخط اليد إدخال الرسائل الصغيرة بسرعة.

لا تستطيع شاشات الأجهزة الحديثة عرض الصور فحسب، بل تسمح لك أيضًا بالتفاعل مع الجهاز من خلال أجهزة الاستشعار.

في البداية، تم استخدام شاشات اللمس في بعض أجهزة كمبيوتر الجيب، واليوم تُستخدم شاشات اللمس على نطاق واسع في الأجهزة المحمولة والمشغلات وكاميرات الصور والفيديو وأكشاك المعلومات وما إلى ذلك. علاوة على ذلك، يمكن لكل جهاز من الأجهزة المدرجة استخدام نوع أو آخر من شاشات اللمس. حاليًا، تم تطوير عدة أنواع من لوحات اللمس، وبالتالي فإن لكل منها مزاياه وعيوبه. في هذه المقالة سوف نلقي نظرة على أنواع شاشات اللمس الموجودة، ومزاياها وعيوبها، وأي نوع من شاشات اللمس أفضل.

هناك أربعة أنواع رئيسية من شاشات اللمس: مقاوم، سعوي، مع الكشف عن الموجات الصوتية السطحية والأشعة تحت الحمراء . في الأجهزة المحمولة، يوجد اثنان فقط الأكثر انتشارًا: مقاوم وسعوي . الفرق الرئيسي بينهما هو حقيقة أن الشاشات المقاومة تتعرف على الضغط، بينما تتعرف الشاشات السعوية على اللمس.

شاشات اللمس المقاومة

هذه التكنولوجيا هي الأكثر انتشارا بين الأجهزة المحمولة، وهو ما يفسر بساطة التكنولوجيا وانخفاض تكاليف الإنتاج. الشاشة المقاومة هي شاشة LCD يتم فيها تركيب لوحين شفافين، مفصولتين بطبقة عازلة. تتميز اللوحة العلوية بالمرونة، حيث يضغط عليها المستخدم، بينما يتم تثبيت اللوحة السفلية بشكل صارم على الشاشة. يتم تطبيق الموصلات على الأسطح التي تواجه بعضها البعض.

شاشة تعمل باللمس مقاوم

يقوم المتحكم الدقيق بتزويد الجهد على التوالي إلى الأقطاب الكهربائية الموجودة في الصفائح العلوية والسفلية. عند الضغط على الشاشة، تنثني الطبقة العليا المرنة ويلامس سطحها الموصل الداخلي الطبقة الموصلة السفلية، وبالتالي تتغير مقاومة النظام بأكمله. يتم تسجيل التغير في المقاومة بواسطة المتحكم الدقيق وبالتالي يتم تحديد إحداثيات نقطة اللمس.

تشمل مزايا الشاشات المقاومة البساطة والتكلفة المنخفضة والحساسية الجيدة والقدرة على الضغط على الشاشة إما بالإصبع أو بأي شيء. من بين العيوب، من الضروري ملاحظة ضعف نقل الضوء (نتيجة لذلك، سيتعين عليك استخدام إضاءة خلفية أكثر سطوعًا)، ودعم ضعيف للنقرات المتعددة (اللمس المتعدد)، ولا يمكنهم تحديد قوة الضغط، فضلاً عن السرعة إلى حد ما التآكل الميكانيكي، على الرغم من أن هذا العيب ليس مهمًا جدًا بالمقارنة مع عمر الهاتف، حيث أن الهاتف عادةً ما يفشل بشكل أسرع من شاشة اللمس.

طلب: الهواتف المحمولة، وأجهزة المساعد الرقمي الشخصي، والهواتف الذكية، وأجهزة الاتصال، ومحطات نقاط البيع، وأجهزة الكمبيوتر اللوحية، والمعدات الطبية.

شاشات تعمل باللمس بالسعة

تنقسم شاشات اللمس بالسعة إلى نوعين: بالسعة السطحية والسعة المتوقعة . شاشات اللمس السطحية بالسعة وهي عبارة عن زجاج يتم وضع طبقة رقيقة موصلة وشفافة على سطحه، ويتم وضع طبقة واقية فوقه. توجد على طول حواف الزجاج أقطاب كهربائية مطبوعة تطبق جهدًا متناوبًا منخفض الجهد على الطبقة الموصلة.

شاشة تعمل باللمس بالسعة السطحية

عندما تلمس الشاشة، يتم توليد نبضة تيار عند نقطة الاتصال، يتناسب حجمها مع المسافة من كل ركن من أركان الشاشة إلى نقطة الاتصال، وبالتالي، من السهل جدًا على وحدة التحكم حساب إحداثيات نقطة الاتصال ومقارنة هذه التيارات. تشمل مزايا الشاشات السعوية السطحية ما يلي: انتقال جيد للضوء، ووقت استجابة قصير، وعمر لمس طويل. ومن العيوب: الأقطاب الكهربائية الموضوعة على الجوانب غير مناسبة للأجهزة المحمولة، فهي تتطلب درجة حرارة خارجية، ولا تدعم اللمس المتعدد، يمكنك لمسها بأصابعك أو بقلم خاص، ولا يمكنها تحديد الضغط قوة.

طلب: أكشاك المعلومات في المناطق الآمنة، في بعض أجهزة الصراف الآلي.

شاشات اللمس بالسعة المتوقعة وهي عبارة عن زجاج به خطوط أفقية رائدة من مادة موصلة وخطوط تعريف عمودية من مادة موصلة مطبقة عليه، مفصولة بطبقة عازلة.

المتوقعة شاشة تعمل باللمس بالسعة

تعمل هذه الشاشة على النحو التالي: يطبق المتحكم الدقيق الجهد بشكل تسلسلي على كل قطب من الأقطاب الكهربائية في المادة الموصلة ويقيس سعة نبض التيار الناتج. ومع اقتراب الإصبع من الشاشة، تتغير سعة الأقطاب الكهربائية الموجودة أسفل الإصبع، وبالتالي يحدد جهاز التحكم مكان اللمس، أي أن إحداثيات اللمس هي أقطاب كهربائية متقاطعة ذات سعة متزايدة.

تتمثل ميزة شاشات اللمس السعوية المسقطة في سرعة الاستجابة السريعة للمس، ودعم اللمس المتعدد، وتحديد الإحداثيات الأكثر دقة مقارنة بالشاشات المقاومة، واكتشاف الضغط. ولذلك، يتم استخدام هذه الشاشات بدرجة أكبر في أجهزة مثل iPhone وiPad. ومن الجدير بالذكر أيضًا الموثوقية الأكبر لهذه الشاشات، ونتيجة لذلك، عمر خدمة أطول. من بين العيوب أنه في مثل هذه الشاشات يمكنك فقط اللمس بأصابعك (الرسم أو الكتابة بأصابعك غير مريح للغاية) أو بقلم خاص.

طلب: محطات الدفع، وأجهزة الصراف الآلي، والأكشاك الإلكترونية في الشوارع، ولوحات اللمس لأجهزة الكمبيوتر المحمولة، وأجهزة iPhone، وiPad، وأجهزة الاتصال وما إلى ذلك.

شاشات اللمس SAW (الموجات الصوتية السطحية)

تكوين ومبدأ تشغيل هذا النوع من الشاشات هو كما يلي: يتم وضع عناصر كهرضغطية في زوايا الشاشة، والتي تقوم بتحويل الإشارة الكهربائية الموردة إليها إلى موجات فوق صوتية وتوجيه هذه الموجات على طول سطح الشاشة. يتم توزيع العاكسات على طول حواف أحد جوانب الشاشة، والتي تعمل على توزيع الموجات فوق الصوتية عبر الشاشة بأكملها. على الحواف المقابلة للشاشة من العاكسات توجد أجهزة استشعار تركز الموجات فوق الصوتية وتنقلها إلى محول الطاقة، والذي بدوره يحول الموجة فوق الصوتية مرة أخرى إلى إشارة كهربائية. وبالتالي، بالنسبة لوحدة التحكم، يتم تمثيل الشاشة كمصفوفة رقمية، كل قيمة منها تتوافق مع نقطة محددة على سطح الشاشة. عندما يلمس الإصبع الشاشة في أي نقطة، يتم امتصاص الموجات، ونتيجة لذلك، يتغير النمط العام لانتشار الموجات فوق الصوتية ونتيجة لذلك، ينتج محول الطاقة إشارة كهربائية أضعف، مقارنة بالمصفوفة الرقمية للشاشة. الشاشة المخزنة في الذاكرة، وبالتالي يتم حساب إحداثيات لمس الشاشة.

رأى شاشة تعمل باللمس

تشمل المزايا شفافية عالية، حيث أن الشاشة لا تحتوي على أسطح موصلة، والمتانة (ما يصل إلى 50 مليون لمسة)، وشاشات اللمس السطحية تسمح لك بتحديد ليس فقط إحداثيات الضغط، ولكن أيضا قوة الضغط.

من بين العيوب، يمكننا أن نلاحظ انخفاض دقة تحديد الإحداثيات مقارنة بالسعة، أي أنك لن تتمكن من الرسم على مثل هذه الشاشات. العيب الكبير هو حدوث أعطال عند التعرض للضوضاء الصوتية أو الاهتزازات أو عندما تكون الشاشة متسخة، أي. أي أوساخ على الشاشة ستمنع تشغيلها. كما أن هذه الشاشات تعمل بشكل صحيح فقط مع الأجسام التي تمتص الموجات الصوتية.

طلب: توجد شاشات SAW التي تعمل باللمس بشكل أساسي في أكشاك المعلومات الآمنة والمؤسسات التعليمية وأجهزة الألعاب وما إلى ذلك.

شاشات تعمل باللمس بالأشعة تحت الحمراء

مبدأ تصميم وتشغيل شاشات اللمس بالأشعة تحت الحمراء بسيط للغاية. توجد على طول الجانبين المتجاورين من شاشة اللمس مصابيح LED تنبعث منها الأشعة تحت الحمراء. وعلى الجانب الآخر من الشاشة توجد ترانزستورات ضوئية تستقبل الأشعة تحت الحمراء. وبذلك تكون الشاشة بأكملها مغطاة بشبكة غير مرئية من الأشعة تحت الحمراء المتقاطعة، وإذا لمست الشاشة بإصبعك، تتداخل الأشعة ولا تصطدم بالترانزستورات الضوئية، والتي يتم تسجيلها على الفور بواسطة جهاز التحكم، وبالتالي إحداثيات الشاشة يتم تحديد اللمس.

شاشة تعمل باللمس بالأشعة تحت الحمراء

طلب: تستخدم شاشات اللمس بالأشعة تحت الحمراء بشكل رئيسي في أكشاك المعلومات وآلات البيع والمعدات الطبية وما إلى ذلك.

من بين المزايا يمكننا ملاحظة الشفافية العالية للشاشة والمتانة والبساطة وسهولة صيانة الدائرة. من بين العيوب: إنهم يخافون من الأوساخ (وبالتالي يتم استخدامها فقط في الداخل)، ولا يمكنهم تحديد قوة الضغط، ودقة تحديد الإحداثيات متوسطة.

ملاحظة. لذلك، نظرنا إلى الأنواع الرئيسية لتقنيات الاستشعار الأكثر شيوعا (على الرغم من وجود تقنيات أقل شيوعا، مثل البصرية، ومقياس الضغط، والحث، وما إلى ذلك). ومن بين كل هذه التقنيات، تُستخدم التقنيات المقاومة والسعوية على نطاق واسع في الأجهزة المحمولة، حيث تتمتع بدقة عالية في تحديد نقطة الاتصال. من بينها، تتمتع شاشات اللمس السعوية المسقطة بأفضل الخصائص.

تم إعداد النص بناءً على مواد من مصادر مفتوحة بواسطة علماء المنهجيات التكنولوجية Karabin A.S, L.V. جافريك، إس. يوساتشيف

طلب

تُستخدم شاشات اللمس في محطات الدفع، وأكشاك المعلومات، ومعدات أتمتة التجارة، وأجهزة كمبيوتر الجيب، والهواتف المحمولة، ووحدات التحكم في الألعاب، ولوحات التشغيل في الصناعة.

مزايا وعيوب الأجهزة المحمولة

مزايا

• بساطة الواجهة.
• يمكن للجهاز الجمع بين الأبعاد الصغيرة والشاشة الكبيرة.
• الاتصال السريع في بيئة مريحة.
• تم توسيع إمكانيات الوسائط المتعددة للجهاز بشكل خطير.

عيوب

مزايا وعيوب الأجهزة الثابتة

مزايا

في المعلومات وآلات البيع ولوحات التشغيل والأجهزة الأخرى التي لا تحتوي على مدخلات نشطة، أثبتت شاشات اللمس أنها وسيلة مريحة جدًا للبشر للتفاعل مع الآلات. مزايا:

• زيادة الموثوقية.
• مقاومة التأثيرات الخارجية القاسية (بما في ذلك التخريب)، ومقاومة الغبار والرطوبة.

عيوب

هذه العيوب تمنع الاستخدام فقطشاشة تعمل باللمس في الأجهزة التي يعمل بها الشخص لساعات. ومع ذلك، في جهاز مصمم جيدًا، قد لا تكون شاشة اللمس هي جهاز الإدخال الوحيد - على سبيل المثال، في مكان عمل أمين الصندوق، يمكن استخدام شاشة اللمس لتحديد عنصر بسرعة، ويمكن استخدام لوحة المفاتيح لإدخال الأرقام.

كيف تعمل شاشات اللمس

هناك العديد من الأنواع المختلفة لشاشات اللمس التي تعمل وفقًا لمبادئ فيزيائية مختلفة.

شاشات اللمس المقاومة

شاشة بأربعة أسلاك

مبدأ تشغيل شاشة اللمس المقاومة بأربعة أسلاك

تتكون شاشة اللمس المقاومة من لوحة زجاجية وغشاء بلاستيكي مرن. يتم تطبيق طلاء مقاوم على كل من اللوحة والغشاء. تمتلئ المساحة بين الزجاج والغشاء بالعوازل الدقيقة، والتي يتم توزيعها بالتساوي على المنطقة النشطة من الشاشة وتعزل الأسطح الموصلة بشكل موثوق. عند الضغط على الشاشة، يتم إغلاق اللوحة والغشاء، وتقوم وحدة التحكم، باستخدام محول تناظري إلى رقمي، بتسجيل التغير في المقاومة وتحويلها إلى إحداثيات اللمس (X و Y). بشكل عام، خوارزمية القراءة هي كما يلي:

1. يتم تطبيق جهد +5 فولت على القطب العلوي، ويتم تأريض القطب السفلي. يتم قصر الدائرة الكهربائية على اليسار واليمين، ويتم فحص الجهد الكهربي عليهما. يتوافق هذا الجهد مع الإحداثي Y للشاشة.
2. وبالمثل، يتم توفير +5 فولت والأرض إلى الأقطاب الكهربائية اليسرى واليمنى، ويتم قراءة إحداثي X من الأعلى والأسفل.

هناك أيضًا شاشات تعمل باللمس بثمانية أسلاك. إنها تعمل على تحسين دقة التتبع، ولكنها لا تعمل على تحسين الموثوقية.

شاشة بخمسة أسلاك

تعتبر الشاشة ذات الخمسة أسلاك أكثر موثوقية نظرًا لحقيقة أن الطبقة المقاومة الموجودة على الغشاء يتم استبدالها بطبقة موصلة (تستمر الشاشة ذات 5 أسلاك في العمل حتى مع وجود غشاء مقطوع). يحتوي الزجاج الخلفي على طبقة مقاومة بأربعة أقطاب كهربائية في الزوايا.

في البداية، يتم تأريض جميع الأقطاب الكهربائية الأربعة، ويتم "سحب" الغشاء بواسطة المقاوم إلى +5V. تتم مراقبة مستوى الجهد عبر الغشاء باستمرار بواسطة محول تمثيلي إلى رقمي. عندما لا يلمس أي شيء شاشة اللمس، يكون الجهد الكهربي 5 فولت.

بمجرد الضغط على الشاشة، يكتشف المعالج الدقيق التغير في جهد الغشاء ويبدأ في حساب إحداثيات اللمس كما يلي:

1. يتم تطبيق جهد +5V على القطبين الأيمنين، بينما يتم تأريض القطبين الأيسرين. يتوافق الجهد الكهربي الموجود على الشاشة مع الإحداثي X.
2. تتم قراءة الإحداثي Y عن طريق توصيل كلا القطبين الكهربائيين العلويين بـ +5 فولت وتأريض كلا القطبين السفليين.

الخصائص

شاشات اللمس المقاومة رخيصة الثمن ومقاومة للتلوث. تستجيب الشاشات المقاومة للمس بأي جسم صلب وناعم: يد (عارية أو مرتدية قفاز)، قلم، بطاقة ائتمان، معول. يتم استخدامها حيثما يكون التخريب ودرجات الحرارة المنخفضة ممكنًا: لأتمتة العمليات الصناعية، في الطب، في قطاع الخدمات (محطات نقاط البيع)، في الإلكترونيات الشخصية (PDA). توفر أفضل العينات دقة تبلغ 4096 × 4096 بكسل.

عيوب الشاشات المقاومة هي انخفاض انتقال الضوء (لا يزيد عن 85٪ للنماذج ذات 5 أسلاك وحتى أقل للنماذج ذات 4 أسلاك)، وانخفاض المتانة (لا يزيد عن 35 مليون نقرة لكل نقطة) وعدم كفاية المقاومة للتخريب (الفيلم) من السهل قطعها).

شاشات ماتريكس التي تعمل باللمس

مبدأ التصميم والتشغيل

التصميم مشابه للمقاوم، ولكنه مبسط إلى الحد الأقصى. يتم تطبيق الموصلات الأفقية على الزجاج، ويتم تطبيق الموصلات الرأسية على الغشاء.

عندما تلمس الشاشة، تلمس الموصلات. تحدد وحدة التحكم الموصلات التي تم قصرها وتنقل الإحداثيات المقابلة إلى المعالج الدقيق.

الخصائص

لديهم دقة منخفضة للغاية. يجب أن يتم وضع عناصر الواجهة بشكل خاص مع الأخذ بعين الاعتبار خلايا شاشة المصفوفة. الميزة الوحيدة هي البساطة والرخص والبساطة. عادةً ما يتم الاستعلام عن شاشات المصفوفات صفًا تلو الآخر (على غرار مصفوفة الزر)؛ هذا يسمح لك بإعداد اللمس المتعدد. يتم استبدالها تدريجياً بأخرى مقاومة.

شاشات تعمل باللمس بالسعة

مبدأ التصميم والتشغيل

تستفيد الشاشة السعوية (أو السعوية السطحية) من حقيقة أن جسمًا عالي السعة يوصل تيارًا متناوبًا.

شاشة اللمس السعوية عبارة عن لوحة زجاجية مطلية بمادة مقاومة شفافة (عادةً عبارة عن سبيكة من أكسيد الإنديوم وأكسيد القصدير). تطبق الأقطاب الكهربائية الموجودة في زوايا الشاشة جهدًا متناوبًا صغيرًا (نفس الشيء بالنسبة لجميع الزوايا) على الطبقة الموصلة. عندما تلمس الشاشة بإصبعك أو أي جسم موصل آخر، يتسرب التيار. علاوة على ذلك، كلما اقترب الإصبع من القطب، انخفضت مقاومة الشاشة، مما يعني زيادة التيار. يتم تسجيل التيار في جميع الزوايا الأربع بواسطة أجهزة الاستشعار ونقله إلى وحدة التحكم، التي تحسب إحداثيات نقطة اللمس.

في النماذج السابقة من الشاشات السعوية، تم استخدام التيار المباشر - مما أدى إلى تبسيط التصميم، ولكن إذا كان لدى المستخدم اتصال ضعيف بالأرض، فقد أدى ذلك إلى حدوث أعطال.

تعتبر شاشات اللمس السعوية موثوقة، حوالي 200 مليون نقرة (حوالي 6 سنوات ونصف من النقرات مع فاصل زمني قدره ثانية واحدة)، ولا تسرب السوائل وتتحمل الملوثات غير الموصلة جيدًا. الشفافية بنسبة 90%. ومع ذلك، فإن الطبقة الموصلة الموجودة مباشرة على السطح الخارجي لا تزال ضعيفة. لذلك، يتم استخدام الشاشات السعوية على نطاق واسع في الأجهزة المثبتة فقط في غرفة محمية من الطقس. إنهم لا يستجيبون لليد القفاز.

تجدر الإشارة إلى أنه نظرًا للاختلافات في المصطلحات، غالبًا ما يتم الخلط بين الشاشات ذات السعة السطحية والمسقطة. وفقًا للتصنيف المستخدم في هذه المقالة، فإن شاشة جهاز iPhone، على سبيل المثال، هي بالسعة المتوقعة، لكن لا بالسعة.

شاشات اللمس بالسعة المتوقعة

مبدأ التصميم والتشغيل

يتم تطبيق شبكة من الأقطاب الكهربائية داخل الشاشة. يشكل القطب مع جسم الإنسان مكثفًا. تقيس الإلكترونيات سعة هذا المكثف (توفر نبضة حالية وتقيس الجهد).

الخصائص

تصل شفافية هذه الشاشات إلى 90٪، ونطاق درجة الحرارة واسع للغاية. متينة للغاية (عنق الزجاجة هو الإلكترونيات المعقدة التي تعالج النقرات). يمكن لـ PESE استخدام زجاج يصل سمكه إلى 18 مم، مما يؤدي إلى مقاومة شديدة للتخريب. فهي لا تتفاعل مع الملوثات غير الموصلة، ويمكن قمعها بسهولة باستخدام طرق برمجية. لذلك، تُستخدم شاشات اللمس السعوية المسقطة على نطاق واسع في الأجهزة الإلكترونية الشخصية وفي آلات البيع، بما في ذلك تلك المثبتة في الشارع.

تجدر الإشارة إلى أنه نظرًا للاختلافات في المصطلحات، غالبًا ما يتم الخلط بين الشاشات ذات السعة السطحية والمسقطة. وبحسب التصنيف المستخدم في هذا المقال، فإن شاشة الآيفون (مؤسس "الطفرة التكنولوجية" عام 2007 تقريباً) هي شاشة سعوية مسقطة.

شاشات اللمس السطحية ذات الموجات الصوتية

مبدأ التصميم والتشغيل

الشاشة عبارة عن لوحة زجاجية بها محولات طاقة كهرضغطية (PETs) موجودة في الزوايا. يوجد على حواف اللوحة أجهزة استشعار عاكسة ومستقبلة. مبدأ تشغيل هذه الشاشة هو كما يلي. تقوم وحدة تحكم خاصة بتوليد إشارة كهربائية عالية التردد وإرسالها إلى المسبار. يقوم المسبار بتحويل هذه الإشارة إلى مادة خافضة للتوتر السطحي، وتعكسها أجهزة الاستشعار العاكسة وفقًا لذلك. يتم استقبال هذه الموجات المنعكسة بواسطة أجهزة الاستشعار المقابلة وإرسالها إلى المسبار. وتستقبل المجسات بدورها الموجات المنعكسة وتحولها إلى إشارة كهربائية، والتي يتم بعد ذلك تحليلها بواسطة جهاز التحكم. عندما تلمس الشاشة بإصبعك، يتم امتصاص بعض الطاقة من الموجات الصوتية. تسجل أجهزة الاستقبال هذا التغيير، ويقوم المتحكم الدقيق بحساب موضع نقطة اللمس. يتفاعل مع جسم قادر على امتصاص الموجة (الإصبع، اليد التي ترتدي القفاز، المطاط المسامي).

الخصائص

رئيسي كرامةالشاشة على الموجات الصوتية السطحية (SAW) هي القدرة على تتبع ليس فقط إحداثيات نقطة ما، ولكن أيضًا قوة الضغط (هنا، بدلاً من ذلك، القدرة على تحديد نصف قطر أو منطقة الضغط بدقة)، بسبب حقيقة أن درجة امتصاص الموجات الصوتية تعتمد على الضغط عند نقطة التلامس (الشاشة لا تنحني تحت ضغط الإصبع ولا تتشوه، وبالتالي فإن قوة الضغط لا تنطوي على تغييرات نوعية في معالجة وحدة التحكم للبيانات على الإحداثيات من التأثير، والذي يسجل فقط المنطقة التي تتداخل مع مسار النبضات الصوتية). يتمتع هذا الجهاز بشفافية عالية جدًا لأن الضوء الصادر من جهاز التصوير يمر عبر الزجاج الذي لا يحتوي على طبقات مقاومة أو موصلة. وفي بعض الحالات، لا يتم استخدام الزجاج على الإطلاق لمكافحة الوهج، ويتم ربط الباعثات وأجهزة الاستقبال والعاكسات مباشرة بشاشة جهاز العرض. على الرغم من تعقيد التصميم، فإن هذه الشاشات متينة للغاية. ووفقا لشركة Tyco Electronics الأمريكية وشركة GeneralTouch التايوانية، على سبيل المثال، فإنهما تستطيعان تحمل ما يصل إلى 50 مليون لمسة في نقطة واحدة، وهو ما يتجاوز عمر شاشة مقاومة مكونة من 5 أسلاك. تُستخدم الشاشات القائمة على الفاعل بالسطح بشكل أساسي في ماكينات القمار وأنظمة المعلومات الآمنة والمؤسسات التعليمية. كقاعدة عامة، يتم تقسيم شاشات الفاعل بالسطح إلى شاشات عادية - بسمك 3 مم، ومقاومة للتخريب - 6 مم. ويمكن للأخير أن يتحمل ضربة من قبضة رجل عادي أو سقوط كرة معدنية تزن 0.5 كجم من ارتفاع 1.3 متر (وفقًا لشركة Elo Touch Systems). يوفر السوق خيارات للاتصال بجهاز كمبيوتر عبر واجهة RS232 وعبر واجهة USB. في الوقت الحالي، تعد وحدات التحكم الخاصة بشاشات اللمس ذات الفاعل بالسطح والتي تدعم كلا النوعين من الاتصال - التحرير والسرد (بيانات من Elo Touch Systems) أكثر شيوعًا.

رئيسي العيبقد تتعطل الشاشات القائمة على المواد الخافضة للتوتر السطحي في حالة وجود اهتزاز أو عند التعرض لضوضاء صوتية، وكذلك عندما تكون الشاشة متسخة. أي جسم غريب يتم وضعه على الشاشة (على سبيل المثال، العلكة) يمنع تشغيلها تمامًا. بالإضافة إلى ذلك، تتطلب هذه التقنية الاتصال بجسم يمتص بالضرورة الموجات الصوتية - أي، على سبيل المثال، البطاقة المصرفية البلاستيكية غير قابلة للتطبيق في هذه الحالة.

دقة هذه الشاشات أعلى من الشاشات المصفوفية، ولكنها أقل من الشاشات السعوية التقليدية. وكقاعدة عامة، لا يتم استخدامها لرسم النص وإدخاله.

شاشات تعمل باللمس بالأشعة تحت الحمراء

مبدأ تشغيل لوحة اللمس بالأشعة تحت الحمراء بسيط - تتم مقاطعة الشبكة التي تتكون من الأشعة تحت الحمراء الأفقية والرأسية عندما يلمس أي كائن الشاشة. تحدد وحدة التحكم الموقع الذي انقطع فيه الشعاع.

الخصائص

تعتبر شاشات اللمس التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء حساسة للتلوث، ولذلك يتم استخدامها عندما تكون جودة الصورة مهمة، على سبيل المثال، في الكتب الإلكترونية. نظرًا لبساطته وسهولة صيانته، يحظى هذا المخطط بشعبية لدى الجيش. غالبًا ما يتم تصنيع لوحات مفاتيح الاتصال الداخلي وفقًا لهذا المبدأ. يُستخدم هذا النوع من الشاشات في الهواتف المحمولة Neonode.

شاشات اللمس البصرية

تم تجهيز اللوحة الزجاجية بإضاءة بالأشعة تحت الحمراء. عند حدود الزجاج مع الهواء، يتم الحصول على انعكاس داخلي كلي؛ عند حدود الجسم الزجاجي الغريب، ينتشر الضوء. كل ما تبقى هو التقاط نمط التشتت، ولهذا هناك تقنيتان:

الخصائص

إنها تسمح لك بالتمييز بين الضغط اليدوي والضغط بأي كائن، وهناك لمسة متعددة. من الممكن استخدام الأسطح الكبيرة التي تعمل باللمس، بما في ذلك السبورة.

شاشات اللمس لقياس الضغط

الرد على تشوه الشاشة. دقة شاشات قياس الضغط منخفضة، لكنها شديدة المقاومة للتخريب. يشبه التطبيق تلك التي تعمل بالسعة المتوقعة: أجهزة الصراف الآلي وآلات التذاكر والأجهزة الأخرى الموجودة في الشارع.

شاشات اللمس DST

المقال الرئيسي: تكنولوجيا الإشارة المشتتة

تستجيب شاشة اللمس DST (تقنية الإشارة المشتتة) لتشوه الزجاج. من الممكن الضغط على الشاشة بيدك أو بأي شيء. السمة المميزة هي سرعة رد الفعل العالية والقدرة على العمل في ظروف الشاشات المتسخة بشدة.

شاشات اللمس الحثية

شاشة اللمس الاستقرائية عبارة عن جهاز لوحي للرسومات مزود بشاشة مدمجة. هذه الشاشات تستجيب فقط لقلم خاص.

يتم استخدامها عندما تكون الاستجابة مطلوبة على وجه التحديد للضغط باستخدام قلم (وليس باليد): الأجهزة اللوحية الفنية المتطورة، وبعض نماذج أجهزة الكمبيوتر اللوحية.

جدول محوري

	مطر	4-سلك	5-سلك	يومك	العلاقات العامة يومك	التوتر السطحي	شبكة الأشعة تحت الحمراء	بالجملة	تينزو	التوقيت الصيفي	جند
وظائف
اليد في القفازات	نعم	نعم	نعم		نعم	نعم	نعم	نعم	نعم	نعم
جسم موصل صلب	نعم	نعم	نعم	نعم	نعم		نعم	نعم	نعم	نعم
جسم صلب غير موصل	نعم	نعم	نعم				نعم	نعم	نعم	نعم
متعدد اللمس	نعم 1		نعم 7	نعم	نعم		نعم 1	نعم
قياس الضغط					نعم	نعم		نعم	نعم		نعم
الشفافية المطلقة %2	85	75	85	90	90	100	100	100	95		90
الدقة 3	قاع	عالي	عالي	عالي	عالي	الأربعاء	قاع	الأربعاء	قاع	عالي	عالي
مصداقية
مدى الحياة، مليون نقرة	35	10	35	200	∞ 4	50	∞ 5	∞ 4	???	∞ 4	∞ 4
الحماية من الأوساخ والسوائل	نعم	نعم	نعم	نعم	نعم			نعم	نعم	نعم	نعم
مقاومة التخريب					نعم			نعم	نعم
التطبيق 6	أوجران	أوجران	أوجران	وضعت	شارع	وضعت	وضعت	وضعت	شارع	وضعت	أوجران

1 مدعوم مع القيود.
2 إذا كنت تحتاج فقط إلى لوح زجاجي، بدون أي أفلام موصلة شفافة - حوالي 95%. إذا لم تكن بحاجة إليه (يمكنك استخدام غطاء الشاشة القياسي) - مشروط 100%
3 عالية - تصل إلى بكسل (تتبع بدقة قلم حاد). متوسط ​​- ما يصل إلى عدة بكسلات (يكفي لنقرات الإصبع). كتل شاشة كبيرة منخفضة (الرسم مستحيل، مطلوب عناصر واجهة كبيرة جدًا).
4 محدودة بموثوقية الإلكترونيات
5 محدودة بسبب تلوث أجهزة الاستشعار
6 أوغران - معدات الوصول المقيدة (الإلكترونيات الشخصية، المعدات الصناعية). المباني - الوصول العام إلى منطقة محمية. الشارع - الوصول العام إلى الشارع.
7 محاكاة البرامج، تعالج نقرتين كحد أقصى.

أنظر أيضا

• هاتف اللمس

في فيلم "Die Hard"، تدرس شخصية بروس ويليس باهتمام كبير الابتكار التقني في ذلك الوقت - لوحة اللمس للزوار في ناكاتومي بلازا.

روابط

• استبدال شاشة اللمس إرشادات لاستبدال شاشات اللمس

ملحوظات

1. شاشة اللمس - تاريخ واجهة الكمبيوتر التي تعمل باللمس
2. تاريخ الشركة من Elographics إلى Elo TouchSystems، 1971 - حتى الآن - Elo TouchSystems - Tyco Electronics
3. تاريخ HP: الثمانينات (الإنجليزية)
4. توجد في الشاشات المقاومة ردود فعل عند الضغط عليها - مما يجعل العمل بيديك أكثر راحة. بالإضافة إلى ذلك، في بعض الهواتف، يتم تأكيد الضغط الناجح عن طريق الاهتزاز. لكن مثل هذه التعليقات، بالطبع، ليست كافية لتمييز عنصر واجهة عن الآخر عن طريق اللمس.
5. موخين آي.أ.

20/07/2016 14/10/2016 بواسطة لماذا

تاريخ إنشاء شاشة اللمس.

اليوم، شاشة تعمل باللمس، أو بالأحرى شاشة ذات إمكانية إدخال المعلومات عن طريق اللمس، لن تفاجئ أحدا. تقريبًا جميع الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر اللوحية الحديثة وبعض أجهزة القراءة الإلكترونية وغيرها من الأدوات الحديثة مجهزة بأجهزة مماثلة. ما هو تاريخ جهاز إدخال المعلومات الرائع هذا؟

ويعتقد أن والد أول جهاز يعمل باللمس في العالم هو المدرس الأمريكي في جامعة كنتاكي صامويل هيرست. في عام 1970، واجه مشكلة قراءة المعلومات من عدد كبير من أشرطة التسجيل. أصبحت فكرته في أتمتة هذه العملية بمثابة قوة دافعة لإنشاء أول شركة لشاشات اللمس في العالم، Elotouch. كان التطور الأول الذي قام به هيرست ورفاقه يسمى Elograph. تم إصداره في عام 1971 واستخدم طريقة مقاومة بأربعة أسلاك لتحديد إحداثيات نقطة اللمس.

كان أول جهاز محوسب مزود بشاشة تعمل باللمس هو نظام PLATO IV، الذي ولد في عام 1972 بفضل الأبحاث التي تم إجراؤها كجزء من تعليم الكمبيوتر في الولايات المتحدة الأمريكية. وكان يحتوي على لوحة لمس مكونة من 256 قطعة (16×16)، وتعمل باستخدام شبكة من الأشعة تحت الحمراء.

في عام 1974، أعلن صامويل هيرست عن وجوده مرة أخرى. أصدرت الشركة التي أسسها، Elographics، لوحة لمس شفافة، وبعد ثلاث سنوات في عام 1977 طورت لوحة مقاومة بخمسة أسلاك. وبعد بضع سنوات، اندمجت الشركة مع أكبر شركة لتصنيع الإلكترونيات سيمنز وفي عام 1982، أصدرتا بشكل مشترك أول تلفزيون في العالم مزود بشاشة تعمل باللمس.

في عام 1983، أصدرت شركة تصنيع أجهزة الكمبيوتر Hewlett-Packard جهاز الكمبيوتر HP-150، المجهز بشاشة تعمل باللمس تعمل على مبدأ شبكة الأشعة تحت الحمراء.

أول هاتف محمول مزود بجهاز إدخال يعمل باللمس كان Alcatel One Touch COM، والذي تم إصداره في عام 1998. كانت هي التي أصبحت النموذج الأولي للهواتف الذكية الحديثة، على الرغم من أنها تتمتع بقدرات متواضعة للغاية وفقًا لمعايير اليوم - شاشة صغيرة أحادية اللون. محاولة أخرى للحصول على هاتف ذكي بشاشة تعمل باللمس كانت إريكسون R380. كما أنها تحتوي على شاشة أحادية اللون وكانت قدراتها محدودة للغاية.

ظهرت شاشة اللمس بشكلها الحديث عام 2002 في طراز Qtek 1010/02 XDA الذي أصدرته شركة HTC. لقد كانت شاشة كاملة الألوان بدقة جيدة إلى حد ما، وتدعم 4096 لونًا. يستخدم تقنية استشعار اللمس المقاومة. لقد جلبت Apple شاشات اللمس إلى مستوى أعلى. بفضل جهاز iPhone الخاص بها، اكتسبت الأجهزة ذات الشاشات التي تعمل باللمس شعبية لا تصدق، كما أدى تطويرها لتقنية اللمس المتعدد (الكشف عن اللمس بإصبعين) إلى تبسيط إدخال المعلومات بشكل كبير.

ومع ذلك، فإن ظهور شاشات اللمس لم يكن ابتكارًا مناسبًا فحسب، بل كان ينطوي أيضًا على بعض المضايقات. تعد الأجهزة الإلكترونية المجهزة بجهاز استشعار أكثر حساسية للتعامل مع الإهمال وبالتالي تتعطل في كثير من الأحيان. حتى شاشات الايفون تنكسر. لحسن الحظ، حتى متخصص غير مؤهل يمكن أن يحل محلهم.

كيف تعمل شاشة اللمس؟

إن هذا الفضول مثل شاشة اللمس - وهي شاشة تتمتع بالقدرة على إدخال المعلومات بمجرد الضغط على سطحها باستخدام قلم خاص أو مجرد إصبع - لم يعد يفاجئ مستخدمي الأدوات الإلكترونية الحديثة منذ فترة طويلة. دعونا نحاول معرفة كيف يعمل.

في الواقع، هناك عدد كبير جدًا من أنواع شاشات اللمس. إنهم يختلفون عن بعضهم البعض في المبادئ التي يقوم عليها عملهم. في الوقت الحاضر، يستخدم سوق الإلكترونيات الحديثة ذات التقنية العالية بشكل أساسي أجهزة استشعار مقاومة وسعوية. ومع ذلك، هناك أيضًا مصفوفة ذات سعة إسقاطية تستخدم الموجات الصوتية السطحية والأشعة تحت الحمراء والبصرية. خصوصية الأولين، الأكثر شيوعا، هو أن المستشعر نفسه منفصل عن الشاشة، لذلك إذا انكسر، فيمكن استبداله بسهولة حتى كهربائي مبتدئ. كل ما عليك فعله هو شراء شاشة تعمل باللمس لهاتفك الخلوي أو أي جهاز إلكتروني آخر.

شاشة تعمل باللمس مقاوم يتكون من غشاء بلاستيكي مرن، نضغط عليه بإصبعنا، ولوحة زجاجية. يتم تطبيق مادة مقاومة، وهي في الأساس موصل، على الأسطح الداخلية للوحتين. يقع العازل الصغير بالتساوي بين الغشاء والزجاج. عندما نضغط على إحدى مناطق المستشعر، تنغلق الطبقات الموصلة للغشاء واللوحة الزجاجية في هذا المكان ويحدث اتصال كهربائي. تقوم دائرة التحكم بالحساس الإلكتروني بتحويل الإشارة من الضغط إلى إحداثيات محددة على منطقة العرض ونقلها إلى دائرة التحكم الخاصة بالجهاز الإلكتروني نفسه. يعد تحديد الإحداثيات، أو بالأحرى خوارزميته، أمرًا معقدًا للغاية ويعتمد على الحساب المتسلسل للإحداثيات الرأسية ثم الأفقية لجهة الاتصال.

تعتبر شاشات اللمس المقاومة موثوقة تمامًا لأنها تعمل بشكل طبيعي حتى لو كانت اللوحة العلوية النشطة متسخة. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لبساطتها، فهي أرخص في الإنتاج. ومع ذلك، لديهم أيضا عيوب. أحد أهمها هو نفاذية الضوء المنخفضة للمستشعر. وهذا هو، نظرا لأن المستشعر ملتصق بالشاشة، فإن الصورة ليست مشرقة للغاية ومتناقضة.

الشاشة التي تعمل باللمس بالسعة. يعتمد عملها على حقيقة أن أي جسم له سعة كهربائية، في هذه الحالة إصبع المستخدم، يوصل تيارًا كهربائيًا متناوبًا. المستشعر نفسه عبارة عن لوح زجاجي مطلي بمادة مقاومة شفافة تشكل طبقة موصلة. يتم توفير التيار المتردد لهذه الطبقة باستخدام الأقطاب الكهربائية. بمجرد أن يلمس الإصبع أو القلم إحدى مناطق الاستشعار، يتسرب التيار في ذلك الموقع. تعتمد قوتها على مدى قرب الاتصال من حافة المستشعر. تقوم وحدة تحكم خاصة بقياس تيار التسرب، وبناءً على قيمته، تحسب إحداثيات جهة الاتصال.

المستشعر السعوي، مثل المستشعر المقاوم، لا يخاف من التلوث، كما أنه لا يخاف من السائل. ومع ذلك، بالمقارنة مع السابق، فهو يتمتع بشفافية أعلى، مما يجعل الصورة على الشاشة أكثر وضوحًا وسطوعًا. عيب جهاز الاستشعار بالسعة يأتي من ميزات التصميم الخاصة به. والحقيقة هي أن الجزء النشط من المستشعر موجود في الواقع على السطح نفسه، وبالتالي فهو عرضة للتآكل والتلف.

الآن دعونا نتحدث عن مبادئ تشغيل أجهزة الاستشعار الأقل شعبية اليوم.

أجهزة استشعار المصفوفة إنهم يعملون على مبدأ المقاومة، لكنهم يختلفون عن الأول في التصميم الأكثر بساطة. يتم تطبيق خطوط موصلة عمودية على الغشاء، ويتم تطبيق خطوط موصلة أفقية على الزجاج. أو العكس. عند تطبيق الضغط على منطقة معينة، يتم إغلاق شريطين موصلين ومن السهل جدًا على وحدة التحكم حساب إحداثيات جهة الاتصال.

عيب هذه التكنولوجيا واضح للعين المجردة - دقة منخفضة للغاية، وبالتالي عدم القدرة على توفير درجة عالية من المستشعر. ولهذا السبب، قد لا تتطابق بعض عناصر الصورة مع موقع خطوط الموصل، وبالتالي فإن النقر على هذه المنطقة قد يؤدي إما إلى أداء الوظيفة المطلوبة بشكل غير صحيح أو عدم العمل على الإطلاق. الميزة الوحيدة لهذا النوع من أجهزة الاستشعار هي تكلفتها المنخفضة، والتي، بالمعنى الدقيق للكلمة، تأتي من بساطتها. بالإضافة إلى ذلك، فإن أجهزة استشعار المصفوفة ليست صعبة الاستخدام.

شاشات اللمس بالسعة المتوقعة إنها نوع من السعة، لكنها تعمل بشكل مختلف قليلاً. يتم تطبيق شبكة من الأقطاب الكهربائية على الجزء الداخلي من الشاشة. عندما يلمس الإصبع بين القطب الكهربائي المقابل وجسم الإنسان، يتم إنشاء نظام كهربائي - أي ما يعادل المكثف. توفر وحدة التحكم بالمستشعر نبضة تيار مصغر وتقيس سعة المكثف الناتج. نتيجة لحقيقة أن العديد من الأقطاب الكهربائية يتم تنشيطها في وقت واحد في لحظة اللمس، يكفي أن يقوم جهاز التحكم ببساطة بحساب الموقع الدقيق للمس (باستخدام أكبر سعة).

تتمثل المزايا الرئيسية لأجهزة الاستشعار السعوية المسقطة في شفافية أكبر للشاشة بأكملها (تصل إلى 90%)، ونطاق واسع للغاية من درجات حرارة التشغيل والمتانة. عند استخدام هذا النوع من أجهزة الاستشعار، يمكن أن يصل سمك الزجاج الداعم إلى 18 ملم، مما يجعل من الممكن صنع شاشات مقاومة للصدمات. بالإضافة إلى ذلك، فإن المستشعر مقاوم للتلوث غير الموصل.

أجهزة استشعار الموجات الصوتية السطحية – انتشار الموجات على سطح الجسم الصلب . المستشعر عبارة عن لوحة زجاجية بها محولات طاقة كهرضغطية موجودة في الزوايا. جوهر كيفية عمل هذا المستشعر هو كما يلي. تقوم أجهزة الاستشعار الكهرضغطية بتوليد واستقبال موجات صوتية تنتشر بين أجهزة الاستشعار عبر سطح الشاشة. إذا لم يكن هناك اتصال، يتم تحويل الإشارة الكهربائية إلى موجات، ومن ثم العودة إلى إشارة كهربائية. في حالة حدوث لمسة، سيتم امتصاص جزء من طاقة الموجة الصوتية بواسطة الإصبع، وبالتالي لن تصل إلى المستشعر. ستقوم وحدة التحكم بتحليل الإشارة المستلمة، وباستخدام خوارزمية، تحسب موقع اللمس.

تتمثل مزايا هذه المستشعرات في أنه باستخدام خوارزمية خاصة، من الممكن تحديد ليس فقط إحداثيات اللمس، ولكن أيضًا قوة الضغط - وهو مكون معلومات إضافي. بالإضافة إلى ذلك، يتمتع جهاز العرض النهائي بشفافية عالية جدًا نظرًا لعدم وجود أقطاب كهربائية موصلة شفافة في مسار الضوء. ومع ذلك، أجهزة الاستشعار لديها أيضا عدد من العيوب. أولا، هذا تصميم معقد للغاية، وثانيا، تتداخل الاهتزازات بشكل كبير مع دقة تحديد الإحداثيات.

شاشات تعمل باللمس بالأشعة تحت الحمراء. يعتمد مبدأ عملها على استخدام شبكة إحداثيات الأشعة تحت الحمراء (بواعث الضوء وأجهزة الاستقبال). تقريبًا كما هو الحال في خزائن البنوك من الأفلام الروائية عن الجواسيس واللصوص. عندما تلمس المستشعر عند نقطة معينة، تتم مقاطعة بعض الأشعة، وتستخدم وحدة التحكم البيانات من أجهزة الاستقبال الضوئية لتحديد إحداثيات جهة الاتصال.

العيب الرئيسي لهذه المستشعرات هو موقفها النقدي للغاية تجاه نظافة السطح. أي تلوث يمكن أن يؤدي إلى عدم صلاحيته الكاملة للتشغيل. وعلى الرغم من بساطة التصميم، إلا أن هذا النوع من أجهزة الاستشعار يستخدم للأغراض العسكرية، وحتى في بعض الهواتف المحمولة.

تعد شاشات اللمس الضوئية استمرارًا منطقيًا للشاشات السابقة. يتم استخدام ضوء الأشعة تحت الحمراء كإضاءة المعلومات. إذا لم يكن هناك كائنات خارجية على السطح، ينعكس الضوء ويدخل الكاشف الضوئي. وفي حالة حدوث اتصال، يتم امتصاص بعض الأشعة، ويحدد جهاز التحكم إحداثيات الاتصال.

عيب التكنولوجيا هو تعقيد التصميم بسبب الحاجة إلى استخدام طبقة إضافية حساسة للضوء من الشاشة. تشمل المزايا القدرة على تحديد المادة التي تم اللمس بها بدقة إلى حد ما.

يعمل مقياس ضغط التوقيت الصيفي وشاشات اللمس على مبدأ تشوه الطبقة السطحية. دقتها منخفضة جدًا، لكنها تتحمل الضغط الميكانيكي جيدًا، لذلك يتم استخدامها في أجهزة الصراف الآلي وآلات التذاكر وغيرها من الأجهزة الإلكترونية العامة.

تعتمد الشاشات الحثية على مبدأ توليد مجال كهرومغناطيسي أسفل الجزء العلوي من المستشعر. عند لمسها بقلم خاص، تتغير خاصية الحقل، وتقوم وحدة التحكم بدورها بحساب الإحداثيات الدقيقة لجهة الاتصال. يتم استخدامها في أجهزة الكمبيوتر اللوحية الفنية من أعلى فئة، لأنها توفر دقة أكبر في تحديد الإحداثيات.