صفحه لمسی یا اسکرین تاچ فناوری مدرنی است که در همه جا کاربرد داشته و یکی از موارد مصرف پر کاربرد آن در مانیتور لمسی خانه هوشمند می باشد. امروزه در طراحی سیستم های رایانه ای که دارای صفحه نمایش هستند، استفاده ی آسان سیستم توسط کاربر و ایجاد ارتباط ساده و سریع بدون صرف وقت و هزینه زیاد برای آموزش آنها ازجمله موارد مهمی است که همواره باید به آن توجه داشت.

از مانیتور همیشه به عنوان یک دستگاه خروجی یاد می شود، اما امروزه با گسترش تکنولوژی و با افزودن صفحه لمسی(Touch Screen)به آن، می توان گفت که کاربری این دستگاه به یک سیستم ورودی /خروجی تغییر یافته و صفحه لمسی به عنوان موس یا صفحه کلید نیز فعالیت می نماید. این صفحه نمایش برای تشخیص محل یک تماس بر روی سطح خود نیز طراحی شده است. صفحه لمسی یک دستگاه ورودی مشابه موس و trackpad است وکارکردهایی مشابه موس،با زدن کلیک چپ یا کلیک دوبل و … را شبیه سازی می نماید.

واسط کاربری، لمس الکترونیکی در سال ۱۹۷۱ توسط Dr.samuel C.Hurst اختراع شد و HP-150 یکی از قدیمی ترین کامپیوترهای دارای صفحه لمسی محسوب می گردد .

از ویژگی های مثبت صفحه لمسی می توان به موارد زیر اشاره نمود:
۱) فضای کمتری را اشغال می نماید.
۲) بخش های متحرک کمتری دارد.

باید توجه داشت که مانیتورهای معمولی توانایی تشخیص لمس صفحه را نداشته، بنابراین از طریق نرم افزار نمی توان این قابلیت را ایجاد نمود، بلکه باید قطعه سخت افزاری نصب شود.

در روش Built-in هنگامی که مانیتور در کارخانه تولید می گردد، به طور سازمانی صفحه لمسی را در آن جای می دهند. در روش Add-on صفحه لمسی را می توان بعدا روی مانیتور اضافه نمود . این گونه صفحه لمسی ها قاب هایی شفاف هستند که، کنترلر آنها در داخل قاب جاسازی شده و بر روی صفحه مانیتور نصب می گردند .

 اجزای تشکیل دهنده صفحه لمسی

صفحه حساس به لمس (A touch sensor)

یک قاب شیشه ای شفاف با سطحی حساس به لمس می باشد و نحوه ی قرار گیری قاب لمسی برروی صفحه نمایش به صورتی است که ناحیه حساس قاب، با بخش قابل مشاهده ی صفحه نمایش همپوشانی داشته باشد .گیرنده حساس عموما دارای یک جریان الکتریکی می باشد که لمس باعث تغییر سیگنال ها در آن می گردد. تغییر ولتاژ جهت تشخیص محل لمس روی صفحه نمایش مورد استفاده قرار می گیرد.

کنترلر(controller)

یک pc card کوچک می باشدکه ارتباط میان گیرنده لمس و رایانه را برقرار می نماید. با دریافت سیگنال های مخصوص از صفحه لمسی، آنها را به علائمی معنادار برای پردازنده تبدیل نموده و از طریق پورت USBیا serial به رایانه منتقل می کند .

درایو نرم افزاری (software driver)

چگونگی تفسیر اطلاعات دریافت شده از کنترلر را برای سیستم عامل مشخص می کند. 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 ساخت صفحه لمسی

بسته به کاربرد سیستم های مجهز به صفحه لمسی فناوری های مختلفی وجود دارد که به ترتیب به ساختار آنها می پردازیم :

صفحه لمسی با ساختار مقاومتی

متشکل از قابی 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 می شوند. در حالت عادی هیچ گونه تماسی بین دو لایه ی هادی و مقاومتی وجود نداشته وهیچ جریانی بین آن دو منتقل نمی گردد. وقتیکه لمسی اتفاق می افتد، در آن نقطه خاص دو لایه به هم برخورد می کنند و باعث ایجاد تغییر در مقدار عبوری جریان الکتریکی میگردند. 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 نماید و به عنوان یک رویداد لمس آن را ثبت می کند .

صفحه لمسی در خانه هوشمند

نوع مقاومتی صفحه لمسی به هر نوع فشاری حساس می باشد و ساخت ساده ای دارند اما وضوح تصویری که به کاربران ارائه می دهند نسبت به دیگر انواع کمتر است ، این عدد در حدود ۷۵ درصد می باشد 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 بالا و قابل دسترس بودن امروزه از پراستفاده ترین فناوری ها محسوب می گردند.

صفحه لمسی خازنی

متشکل از قاب شیشه ای حاوی عنصر خازنی ذخیره کننده بار الکتریکی می باشد. زمانی که صفحه نمایش با یک شیء هادی مناسب مثل سرانگشت لمس گردد ، مقداری از بار الکتریکی به کاربر منتقل شده 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 شوند. رایانه از تغییرات نسبی بار در هر گوشه مکان دقیق لمس را محاسبه می نماید و اطلاعات را به درایو نرم افزاری می فرستد.

در این فناوری شیء لمس کننده باید هادی جریان الکتریکی باشد، مانند سرانگشت بدون پوشش، یا یک قلمی که هادی الکتریسیته باشد. این گونه صفحه لمسی ها در برابر عواملی چون رطوبت و گرد و غبار بسیار مقاوم هستند و وضوح تصویر ارائه شده توسط آنها عالی می باشد (در حدود ۹۰ درصد)، از این رو درکاربردهای مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند.

مادون قرمز

صفحه لمسی در خانه هوشمند

از یک آرایش افقی و عمودی از گیرنده های مادون قرمز تشکیل شده است. در یک طرف دیودهای ساطع کننده نور و در طرف دیگر تعدادی سنسورهای دریافت کننده نور قرار دارند. زمانی که رویداد لمس اتفاق می افتد، در محل لمس شده یک وقفه در دریافت نور ایجاد شده که در صورت ایجاد این تغییر در سنسورهای دریافت کننده کشف مختصات مکان لمس شده اتفاق می افتد.

صفحه لمسی هایی که نوری هستند از جهت طول عمر و پایداری در برابر محیط خارج مقاوم می باشند و سنسورهای آنها فقط در صورت بروز آسیب فیزیکی از کار می افتد بنابراین در بسیاری از کاربردهای نظامی که نیاز به صفحه لمسی دارند از این تکنولوژی برای ساخت صفحه ها بهره می برند.

صفحه لمسی (Surface Acoustic Wave (SWA

صفحه لمسی در خانه هوشمند

یکی از پیشرفته ترین فناوری های صفحه لمسی بوده و بسیار شبیه به انواع نوری می باشد ولی به جای پرتوهای نور از امواج صوتی بهره می برد. دو موج صوتی از امتداد محورهای x و y سرچشمه می گیرند و روی صفحه نمایش حرکت می نمایند و در طرف مقابل، هر موج توسط سنسورهای گیرنده دریافت می شود. زمانی که صفحه لمس می گردد، در نقطه لمس شده امواج جذب خواهند شد و باعث ایجاد تاخیر در دریافت موج توسط گیرنده می گردند که این مدت زمان 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 می دهد و در نتیجه تصویری با وضوح کامل نمایان می گردد. لمس با هر وسیله ای (به جز وسایل تیز و کوچک مثل سرخودکار ) تشخیص داده می شود اما ممکن است توسط عناصری چون گرد و غبار و رطوبت آسیب ببیندSAW بهترین گزینه موجود برای نمایش تصاویر با جزئیات زیاد در نظر گرفته می شود. از این فناوری برای کیوسک های اطلاعاتی که در محیط های شلوغ هستند و در ساخت رایانه های آموزشی کاربرد فراوانی دارد.