التكنولوجيا داخل الألواح التي تعمل باللمس

في الربع الثالث من عام 2013 وحده ، باعت Apple 31.2 مليون جهاز iPhone. من الآمن أن نقول إن هناك الملايين والملايين من المنتجات النهائية التي تستخدم لوحات اللمس لتصفح المستخدم. لقد قطعنا شوطا طويلا في التكنولوجيا ولكن كيف تعمل لوحات اللمس هذه في الواقع؟

 

 

لوحات اللمس المقاومة

يوجد اليوم أكثر من 20 تقنية مختلفة تدور حول لوحات اللمس. نوع شائع من لوحات اللمس هي لوحات اللمس المقاومة (RTPs) والتي شكلت في عام 2012 حوالي 26٪ من السوق. تعمل هذه من خلال الجمع بين طبقتين من الأقطاب الكهربائية الموصلة مفصولة بفواصل عازلة شفافة صغيرة جدًا تُعرف أيضًا باسم نقاط المباعدة. عندما يتم الضغط من إصبع أو قلم ، فإنه يجعل الطبقتين في حالة تلامس. ينتج عن هذا انخفاض في الجهد عند نقطة الاتصال والتي يتم اكتشافها بعد ذلك بواسطة وحدة تحكم. هناك ثلاثة أنواع من لوحات اللمس المقاومة لكل منها سماتها الفريدة ، 4 أسلاك ، 5 أسلاك ، و 8 أسلاك.

 

على الرغم من وجود ثلاثة أنواع مختلفة من لوحات اللمس المقاومة ، يعمل كل منها وفقًا لنفس المبدأ ، إلا أن الضغط المطبق يجمع طبقتين موصلة معًا. يتكون الهيكل المكون من 4 أسلاك من طبقتين منفصلتين ؛ طبقة واحدة تحمل X والأخرى التي تحمل Y. اللمسة (الضغط المطبق) ستجمع الطبقتين معًا وسيتم بعد ذلك حساب نقطة الاتصال. عيب 4 أسلاك هو أنه إذا تم خدش الطبقة العليا أو تمزق ، فلن يعمل إحداثي X وسيتعين استبداله. يتم إنشاء لوحة تعمل باللمس من 5 أسلاك مع فيلم معلق فوق الطبقة العليا ويتم قياس الجهد في نفس الوقت في كل زاوية. عندما يلمس المستخدم السطح العلوي يصبح ملامسًا للطبقة السفلية مما يتسبب في حدوث تغيير في المقاومة يتم حسابه بعد ذلك بواسطة وحدة التحكم. نظرًا لأن الطبقة العليا تعمل فقط كمسبار ، فستظل تعمل إذا تعرض السطح العلوي للخدش أو التمزق على عكس الأسلاك الأربعة مما يجعلها تصميمًا أكثر متانة.

النوع الأخير هو 8 أسلاك وهذا يعتمد على مبدأ تقنية 4 أسلاك عن طريق إضافة مجموعة 4 أسلاك إضافية. يؤدي الحصول على المجموعة الإضافية إلى مضاعفة مستوى الأقطاب الكهربائية ، وبالتالي سيزيد من الدقة الكلية ويقلل من الانجرافات ، لذا لن تضطر إلى إعادة المعايرة كما تفعل مع لوحة اللمس المكونة من 4 أو 5 أسلاك. تشمل الفوائد العامة للوحات اللمس المقاومة أقل التكاليف مقارنة بالأنواع الأخرى من لوحات اللمس. بالإضافة إلى ذلك ، فإنها توفر استهلاكًا منخفضًا للطاقة ويتم تشغيلها بالضغط بإصبع ، والقفازات ، والقلم وما إلى ذلك. كما أنها مقاومة للعوامل الخارجية مثل الماء والغبار ، لذلك إذا كان المنتج النهائي سيُستخدم في تطبيق خارجي أو في ورشة ماكينات ، لن تخلق تشغيل خاطئ. فيما يلي بعض القيود التي يجب مراعاتها عند تحديد ما إذا كانت RTPs مناسبة لتطبيقك أم لا. قد تكون أكثر دراية بلوحات اللمس المتعدد ولكن معيار لوحات اللمس المقاومة هو لمسة واحدة. هناك بعض شركات التحكم التي تعمل على تقنية اللمس المتعدد مع لوحات اللمس المقاومة ولكن مرة أخرى ، هذا ليس هو المعيار.

 

يتمثل أحد القيود الأخرى في انتقال الضوء المنخفض نسبيًا والذي يعمل تقريبًا بين 76 – 82٪ ، لذا إذا كانت الرسومات الخاصة بك داخل المنتج النهائي تمثل أولوية ، فقد ترغب في إعادة النظر في نوع آخر من اللوحات. عمر اللمس أقل بالنسبة للوحات التي تعمل باللمس المقاومة لأنها تستخدم فيلم ITO كمادة موصلة أقل متانة من الخيارات الأخرى. سيؤدي الدفع والاختيار المتكرر بمرور الوقت إلى حدوث كسور ويمكن أن يقلل من قدرة لوحات اللمس على العمل. مع وجود 4 أسلاك و 8 أسلاك ، توقع مليون عملية تشغيل في موقع واحد لأن كلاهما يشتركان في نفس التكنولوجيا. ستسمح الأسلاك الخمسة بـ 10 ملايين عملية تشغيل. تتراوح الأحجام القياسية للجميع من 2.8 “- 21” مع توفر أحجام مخصصة إضافية.

 

 

لوحات اللمس بالأشعة تحت الحمراء

نوع آخر من لوحات اللمس ، هي لوحات اللمس بالأشعة تحت الحمراء (ITPs). تتكون تقنية الأشعة تحت الحمراء من مصابيح LED تعمل بالأشعة تحت الحمراء (الصمام الثنائي الباعث للضوء) وأجهزة استشعار الضوء الموضوعة على محيط الإطار. ترسل مصابيح LED حزمًا من الضوء تعمل بالتوازي مع مستشعر الضوء المخصص لإنشاء شبكة ضوئية. أي شيء يعطل الضوء أو يقلل من الضوء مثل الإصبع أو القلم سوف يسجل لمسة  ؛ ستحدد وحدة التحكم مكان إجراء الاتصال

تبدأ الفوائد التي تأتي مع استخدام لوحات اللمس بالأشعة تحت الحمراء بالحجم. تعمل هذه التقنية بشكل أفضل مع الشاشات الأكبر حجمًا. الأحجام القياسية بين 15 “- 46” مع خيارات للأحجام المخصصة. لوحات اللمس التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء قادرة على اللمس المتعدد بنقطتي اتصال تعملان مع أي كائن غير شفاف. لا يوجد انثناء للطبقات مثل تلك داخل الألواح المقاومة ، لذا فإن المتانة وعمر اللمس أعلى بكثير. يكون انتقال الضوء أكبر دون الحاجة إلى ركيزة زجاجية. نظرًا لعدم وجود حاجة لطبقة إضافية من الفيلم أو الزجاج فوق الجزء العلوي من التطبيق ، فلن تتأثر عتامة الضوء كثيرًا. هناك بعض القيود. أحدهما هو ارتفاع الملف الشخصي ، نظرًا لأن مصابيح LED وأجهزة استشعار الضوء لها ارتفاع معين لها ، لذا سيكون الإطار أعلى من التقنيات الأخرى. علاوة على ذلك ، قد يكون من الصعب قراءة ITPs تحت الضوء الساطع ، وخاصة ضوء الشمس ، لذلك يتم استخدام لوحات اللمس بالأشعة تحت الحمراء بشكل عام في الداخل.

 

 

سعوية السطح

تعمل سعوية السطح عن طريق قياس التيار. يتم وضع غطاء واقي فوق فيلم الإلكترود الشفاف الذي يقع فوق الطبقة السفلية الزجاجية. يتم تطبيق الجهد على الزوايا وعندما يتلامس إصبع أو قلم مع السطح فإنه يعطل التيار. ثم تقوم وحدة التحكم بتسجيل وتحديد نقطة الاتصال.

 

يشيع استخدام هذا النوع من التكنولوجيا في صناعة الألعاب. فيما يلي بعض الفوائد والقيود. معدل انتقال الضوء 90٪ أو أعلى. لا يتأثر التطبيق بالرطوبة ودرجة الحرارة والغبار. نظرًا لعدم وجود ثني للسطح ، تكون عمليات التشغيل عالية جدًا ، ويمكن أن تصل إلى أكثر من 100 مليون. الجانب السلبي للتكنولوجيا هو أنها مجرد لمسة واحدة. سيتعين على المستخدم أيضًا استخدام إصبع أو قلم موصل ؛ لن يسجل القفاز جهة اتصال. قد يتطلب هذا أيضًا القليل من المعايرة بسبب التداخل الذي قد يكون حول الشاشة / LCD. يتراوح الحجم القياسي بين 5 “- 24” مع إمكانية الأحجام المخصصة.

 

 

السعة المتوقعة

تعد تقنية السعة المسقطة (PCAP) القوة الجديدة في السوق. هذه هي نفس التكنولوجيا المستخدمة في أجهزة iPhone و iPad وما إلى ذلك. في عام 2012 ، استحوذت PACPs على ما يقرب من 64 ٪ من السوق وستستمر في اكتساب قوة الدفع فقط. الطريقة التي تعمل بها هذه التقنية هي أن هناك 1 أو 2 طبقة موصلة متوازية تشكل صفيف XY من الخطوط التي تشكل شبكة من الأقطاب الكهربائية. ثم يتم فحص تقاطعات X / Y هذه بشكل مستمر. يُسقط حقل إلكتروني فعليًا من خلال الطبقة العليا من الزجاج ، وبالتالي فإن الطاقة تخلق مجالًا كهربائيًا ثابتًا. عندما يصبح الإصبع قريبًا أو يلامس الجزء العلوي من السطح ، سيتم اكتشاف التغيير في الأقطاب الكهربائية والذي سيحسب بعد ذلك مكان إجراء اللمسة الأولية.

كل تقنية لها مزاياها وقيودها الخاصة اعتمادًا على الاستخدام المقصود. عادة ما تكون الطبقة العلوية عبارة عن زجاج متين مقاوم للخدش. التكنولوجيا السعوية المسقطة قادرة على 2-10 اللمس المتعدد في وقت واحد اعتمادًا على وحدة التحكم المستخدمة. ستبقى إحداثيات اللمس خالية من الانجراف وموقع دقيق. الإضاءة ممتازة مع انتقال الضوء بنسبة 90٪ أو أكثر. تسمح التقنية أيضًا بتصميم بدون إطار ، وليست هناك حاجة لأي وحدة سكنية إضافية.

 

تعد المعايرة التلقائية واحدة من أبرز الميزات. العيب هو التكلفة الأعلى مقارنة بالتقنيات الأخرى. القيد الآخر الوحيد هو أنه إذا كان المستخدم يرتدي قفازات ، فمن المحتمل ألا تقوم وحدة التحكم بتسجيل اللمس. تعمل الأحجام المتوفرة حاليًا من 7 “- 21” مع أكثرها شيوعًا هي 7 “و 10.1”.

 

 

وحدات التحكم والواجهات وأنظمة التشغيل

من أجل إكمال دائرة كاملة ، تحتاج لوحات اللمس إلى وحدة تحكم وواجهة ونظام تشغيل لتعمل. تعمل وحدة التحكم كمترجم للغة إلى نظام التشغيل (السائق) عندما يتم الاتصال بالسطح العلوي للوحة اللمس. تتضمن بعض أنواع وحدات التحكم المختلفة PCBA و Chipset و COF (Chip on Flex). تعمل الواجهة كواجهة اتصال ؛ هذه هي الطريقة التي يتم بها توصيل لوحة اللمس بنظام التشغيل. من أمثلة الواجهات USB و RS232 و I2C. نظام التشغيل هو الكمبيوتر / اللوحة الأم. تتضمن بعض أنظمة التشغيل المتوفرة Windows و Linux و Android.

 

 

استنتاج

يجب أن تكون هذه المقالة بمثابة أساس متين لأي شخص يشارك في عملية اختيار تقنية لوحة اللمس لمنتجك النهائي. تأكد من الإجابة على بعض الأسئلة العامة للمساعدة في تبسيط العملية. ابدأ بتحديد الصناعة. هل سيتم استخدام هذا في صناعة الطيران أو الطب أو الجيش أو أي صناعة أخرى؟ قد تكون بعض المواصفات إلزامية حسب الصناعة. قد يؤدي تحديد الحجم وحده إلى فرض قيود على أساس قيود تقنية معينة. ثم فكر في نوع البيئة التي من المحتمل أن يستخدم فيها المنتج النهائي ؛ هل سيرتدي المستخدم قفازات؟ سؤال آخر ما هو نوع المتانة المطلوب؟ عدد اللمسات وقوة السطح ومتطلبات الختم كلها عوامل مهمة. آخر وربما يفسد الصفقة هو التكلفة. لن يكون من المنطقي وضع تقنية عالية التكلفة في منتج نهائي منخفض التكلفة والعكس صحيح. ستوجه مجموعة الأسئلة هذه أي شخص في الاتجاه الصحيح في اختيار منتجك (منتجاتك) النهائية وستساعد في توصيل منتجك النهائي إلى السوق بشكل أسرع.

نحن نستخدم ملفات تعريف الارتباط لنمنحك أفضل تجربة ممكنة على موقعنا. بالمتابعة في استخدام هذا الموقع، فإنك توافق على استخدامنا لملفات تعريف الارتباط.
قبول