Dokunmatik Ekranlar Nasıl Çalışır?

0
20

Dokunmatik ekranlar?n çal??ma prensipleri, kullan?m amaçlar?na ve bulunacaklar? yere göre birkaç farkl? çe?itte olabiliyor. Bu tür ekranlarda günümüzde kullan?lan üç temel teknoloji mevcut: Dirençli (Rezistif) Teknoloji, Yüzey Dalgas? (Surface Wave) Teknolojisi ve K?z?lötesi (Infrared) teknolojisi.

Dirençli Teknoloji
Rezistif ve kapasitif teknolojiler, dokunmay? alg?lamak için bir nevi devre anahtarlama sistemiyle çal???rlar. ?çi aç?lm?? bir uzaktan kumanda veya hesap makinesi gördüyseniz, tu?lar?n temas?n? sa?lamak üzere bas?nç noktalar?nda birbirine çok yak?n iki yüzey yerle?tirildi?ini ve bunlar?n
üzerine bask? uyguland???nda temas ederek devreyi tamamlad?klar?n? görmü?sünüzdür. ??te rezistif ve kapasitif dokunmatik ekran teknolojilerinin de dokunulan yeri alg?lamak için kulland?klar? prensip
ayn?d?r.

Rezistif teknolojide önemli olan, öncelikle tüm ekran? bas?nçla çal??an bir anahtarlama sistemi haline dönü?türebilmek. Bunun için özel bir yap?ya sahip kaplama ekran üzerine s?k? bir ?ekilde yerle?tirilir. Bu kaplama iki katmandan olu?ur: Üstte d?? etkilere dayan?kl? polyester panel, altta ise direnç özelli?i gösteren panel. Üstteki panelin de ön ve arka yüzeyleri de farkl? özelliklere sahiptir. Ön yüzey d?? etkilere dayan?kl? bir yap? sunarken, arka yüzey ise yar? iletkendir. Dokunma i?leminin alg?lanmas? için, öncelikle üst kaplamadaki iletken yüzey ve alttaki dirençli kaplaman?n bir ?ekilde birbiriyle temas etmesi gerekir. Ancak bunun bir dokunma etkisiyle olmas? gerekti?inden dolay?, her iki kaplama aras?na yerle?tirilen yüzlerce ?effaf ay?raç sayesinde paneller aras?ndan bir hava bo?lu?u olu?turarak iki kaplaman?n durup dururken birbiriyle temas etmesini engellenir.

Ekran? kocaman bir anahtar haline getirdikten sonra s?ra dokunulan pozisyonun nas?l alg?lanaca??n? ayarlamaya gelir. Alttaki dirençli kaplama, dört adet tel taraf?ndan sürekli olarak s?rayla dü?ey ve yatay eksenler üzerinde hareket eden +5 volt gerilimle beslenmektedir ve kaplaman?n direnç özelli?i sayesinde bu voltaj bir taraftan di?er tarafa do?ru azalan bir de?erle ilerler. Yani dirençli kaplamaya voltaj? verdi?inizde bir tarafta +5 volt ile yola ç?kan voltaj, di?er tarafa do?ru yol al?rken giderek azal?r ve di?er uçta topraklamayla sonlanor. Ancak X ve Y eksenlerinde dönü?ümlü olarak verilen bu elektrik ak?m?n?n voltaj?ndaki azalma, dirençli kaplaman?n özelli?i sayesinde ekran üzerinde öyle düzenli bir da??l?m olu?turur ki, örne?in X ekseni üzerinden ak?m verilirken +2.5 volt ölçüm yapt???n?z bir noktan?n ekran?n X ekseni üzerinde tam olarak nereye denk geldi?i konusunda tutarl? bir tahmin yapabilir hale gelirsiniz.

Gelelim iletken kaplamaya. Herhangi bir dokunma olmad??? zaman iletken kaplama üzerindeki voltaj de?eri do?al olarak s?f?rd?r ve bu de?er bir kontrolcü taraf?ndan sürekli olarak takip edilir. Ancak ekran?n herhangi bir yerine dokunarak iletken ve dirençli kaplamalar aras?ndaki temas?
sa?lad???n?zda, bir anda iletken yüzey üzerindeki voltaj de?i?ir ve kontrolcü bunun fark?na var?r. Daha sonra kontrolcü, koordinatlar? belirlemek için s?rayla ?u i?lemleri gerçekle?tirir:

1- Öncelikle X ekseni üzerinde hareket eden bir elektrik ak?m? olu?turarak iletken yüzeye ba?l? kontrolcüde beliren voltaj de?erini okunur ve kontrol kart?ndaki i?lemci taraf?ndan X konumu belirlenir.
2- ?kinci olarak ayn? i?lem bu kez Y ekseni üzerinde hareket eden bir elektrik ak?m? üzerinde gerçekle?tirilir ve Y konumu belirlenir.

Özetle elde edilen X ve Y konumlar?na dair elde edilen voltaj ölçümleri kontrolcü taraf?ndan ölçülüp yorumland???nda, iletken kaplaman?n dirençli kaplamaya hangi noktada de?di?i anla??l?r ve bu bilgi say?sal hale çevrilerek ilgili yaz?l?ma gönderilip, ilgili i?lemin yap?lmas?
sa?lan?r.

Bu teknolojinin kulland??? kaplama görüntü kalitesini bir miktar etkilemekle birlikte, yine kaplaman?n özelliklerinden ileri gelen ciddi avantajlar? mevcuttur. Örne?in kaplama olarak ullan?lan polyester malzeme, d?? ortam ko?ullar?na ve a??r kirlilik ?artlar?na camdan daha fazla dayan?kl?l?k gösterebilir. Ayr?ca üzerine yap??an toz, kir gibi etkenler dokunma etkisi yaratmad???ndan dolay? ve eldiven, kalem gibi ekrana bask? uygulayabilece?iniz her türlü dokunma etkisiyle çal??abilirler. Bu özelli?i nedeniyle aç?k alan uygulamalar?nda ve a??r kirlilik ko?ullar?nda çal???lmas? gereken durumlarda; örne?in endüstride, hastanelerde, sürekli yan?n?zda dere tepe gezdirece?iniz el bilgisayarlar?n?n ekranlar?nda ve kamuya aç?k alanlarda kullan?lan cihazlarda bu teknolojiden faydalan?l?r.

Yüzey dalgas? Teknolojisi
Yüzey dalgas? teknolojisi, dokunmay? alg?lamak için nispeten daha ilginç bir prensip kullan?r: Ekran yüzeyini ultrasonik ses dalgalar?ndan olu?an bir ?zgarayla kaplamak ve olas? bir dokunman?n ?zgarada olu?turaca?? kesintinin yerini tespit ederek konum belirlemek.
Bu ilginç prensip, yine ta??d??? fikirle paralel olarak ilginç bir ?ekilde i?ler. Öncelikle ekran üzerine yüzey dalga sistemini olu?turmak üzere, özel bir ?ekilde üretilmi? cam bir plaka yerle?tirilir. Bu cam plakan?n her iki taraf?nda, X ve Y eksenleri üzerinde iki adet yakla??k
5,53KHz’lik ultrasonik ses dalgalar? olu?turan vericiler yerle?tirilir. Cam kaplaman?n dört bir yan?na ise, gelen ultrasonik ses dalgas?n? direkt ekran üzerine yönlendirecek ?ekilde 45 derece aç?yla yerle?tirilmi? gümü? kabartma yans?t?c?lar bulunur. Bu kabartma yans?t?c?lar, ayn? zamanda üzerlerine gelen ses dalgas?n?n yakla??k %99’unu geçirirken, geri kalan %1’lik bir k?sm? ekran?n üzerine yans?tma özelli?ine sahiptirler. Böylece s?ra s?ra dizilmi? yans?t?c?lardan, ilk s?rada olan?n?n sesin bütününü yans?tmas? engellenmi? olur.
Vericiden ç?kan ses dalgas?, yans?t?c?ya çarp?p ekran?n üzerinde bir uçtan di?er uca geçerek kar?? tarafa ula?t???nda bu kez ters aç?yla yerle?tirilmi? di?er bir yans?t?c? grubuyla kar??la??r ve ekran?n bir di?er ucundaki al?c?ya yönlendirilir. Bu verici ve al?c? sisteminden hem X ekseni için, hem de Y ekseni için birer tane mevcuttur. Böylece ekran üzerinde ultrasonik seslerden bir ?zgara olu?ur.

Yüzey dalgalar?n?n X ekseninde nas?l dola?t???n? gösteren ?ema. Ayn?s? Y ekseninde de tekrarlan?r
Gelelim alg?laman?n nas?l yap?ld???na… Vericiden yans?t?c?lara gönderilen tek bir ultrasonik ses dalgas?, tek tek tüm yans?t?c?lardan geçerek al?c?ya ula??r. Ancak her yans?t?c?, ultrasonik ses kayna??na olan uzakl???na ba?l? olarak de?i?en sürelerde bu cevab? al?c?ya ula?t?r?r. Örne?in ekran üzerinde toplam 10 adet yans?t?c? oldu?unu dü?ünürseniz; vericiye en yak?n yans?t?c?dan ekrana yönlendirilen ultrasonik ses dalgas?n?n al?c?ya ula?mas? di?erlerine oranla en k?sa zaman? al?r ve en uzaktaki yans?t?c?dan gelen ses dalgas? vericiye en uzun sürede ula??r. Dolay?s?yla al?c?, tek bir ultrasonik ses dalgas?na kar??l?k birbirinden farkl? zamanlarda kendisine ula?an 10 farkl? cevapla kar??la??r. Yani ses dalgas?n?n vericiden ç?kt??? yerdeki ilk yans?t?c?dan ekran? dola??p al?c?ya ula?mas? 1 saniye sürse, 2. yans?t?c?dan gelen ses dalgas? için 2 saniye ve 3. yans?t?c?dan gelen için 3 saniye sürer.

Al?c?ya ba?l? olan kontrol kart?nda, kullan?lan cam kaplaman?n boyutu gibi özelliklere ba?l? olarak kaç yans?t?c? oldu?u ve her yans?t?c?dan ekrana yönlendiren ses dalgas?n?n al?c?ya ne kadar sürece ula?aca?? ba?tan tan?mlanm??t?r. Dolay?s?yla ultrasonik ses dalgas? vericiden bir kez gönderildikten sonra al?c? bunun yans?malar?n? kontrol etmeye ba?lar: A süresinde ula?mas? gereken birinci yans?ma yerine ula?t? m??
Ula?t?… B süresinde ula?mas? gereken ikinci yans?ma ula?t? m??
Ula?t?… C süresinde gelmesi gereken 3. yans?ma yerine ula?t? m??
Ula?mad?… Bu durumda al?c?, 3. yans?t?c?n?n ekrana gönderdi?i ses dalgas?n?n bir engelle kar??la?t???n? dü?ünüp bu noktada bir dokunma gerçekle?ti?ini anlar. Ayn? i?lem Y eksenine de uygulanarak hangi yans?t?c?dan cevap gelmedi?i belirlendi?inde dokunman?n koordinat? belirlenmi? olur ve bu bilgi kontrol yongalar?nda i?lenerek yaz?l?ma gönderilir. Bu süreç, yani vericinin ses dalgalar? göndermesi ve al?c? taraf?ndan yans?t?c?lardan gelen bütün cevaplar?n kontrol edilmesi
i?lemi her saniye 25-50 kez tekrarlan?r.

Ekranda ultrasonik seslerden olu?an bir ?zgara olu?turmak üzere yerle?tirilen gümü? yans?t?c?lar? resimde görebilirsiniz.
Bu teknoloji, dirençli teknolojiye oranla daha modern bir tekni?e sahiptir ve ekran?n üzerinde polyester bir kaplama olmad???ndan dolay? bu teknolojiye sahip dokunmatik ekranlar kullan?c?lar?na daha canl? bir görüntü sunarlar. Bu nedenle sunumun ön plana ç?kt??? durumlarda,örne?in pazarlama, bilgi sa?lama, oyun, elektronik katalog gibi uygulamalarda bu teknoloji tercih edilir. Ancak ses dalgalar?n?n uzun mesafede giderek etkisini yitirmesi yüzünden, belli bir boyutun üzerindeki ekranlar için bu teknolojinin kullan?lmas? uygun de?ildir.

K?z?lötesi Teknolojisi
Bu teknoloji, di?erlerine oranla anla??lmas? en basit olan?d?r. K?z?lötesi teknolojisini kullanan dokunmatik ekranlarda X ve Y eksenlerine belli say?larda k?z?lötesi diyot, bunlar?n tam kar??lar?na
da birer k?z?lötesi alg?lay?c? yerle?tirilir. Sonras? tahmin etti?iniz gibi; elinizi bu ekran?n bir yerine dokundurdu?unuzda, alg?lay?c?n?n kar??s?ndaki k?z?lötesi ????? görmesini engellemi? olursunuz ve X-Y eksenlerindeki alg?lay?c?lardan hangilerinin ba?lant?s?n?n kesildi?i bulunarak kesi?me noktalar?ndaki koordinat hesaplan?r. Bu teknolojiye sahip cihazlar, geni? mesafede dokunma alg?lama yetene?ine sahipler ve direkt güne? ?????ndan veya sudan etkilenmezler. Bu nedenle özellikle dev plazma ekranlar?n dokunmatik hale getirilmesinde tercih edilirler.Infrared teknolojisi, kolay monte edilen bir çerçeve sayesinde hemen her ortama kolayca adapte edilebilme özelli?ine sahiptir. Hatta bu i?e özgü yaz?l?m? geli?tirmek ?art?yla bu tarz bir çerçeveyi vitrine yerle?tirilerek dokunmatik bir vitrin bile olu?turabilirsiniz. Örne?in vitrindeki bir ürün hakk?nda bilgi almak isteyen mü?teri, vitrinde o ürünün kar??s?na dokunarak yine vitrine yerle?tirilmi? özel bir yaz?l?ma sahip bilgisayar ekran?ndan fiyat ve garanti bilgilerine bile ula?abilir.

Baz? durumlarda malzemenin d??ar?dan montaj?yla, dokunmatik özelli?i olmayan ekranlar? dokunmatik ekran haline çevirmek mümkün. Son olarak, anlatt???m?z bu dokunma alg?lay?c? teknolojilerin asl?nda basit fizik temellerine dayanan mekanizmalardan ibaret oldu?unu bilmek laz?m. Ancak bunlar?n arkas?nda bunlar kadar önemli iki unsur daha var: Birincisi ald??? fiziksel verileri yorumlayarak say?sal koordinat bilgilerine dönü?türen ve bunun yan?nda ortalama hesab? ve tolerans kontrolü gibi tüm i?lem yükünü üzerinde bar?nd?ran kontrolcü, ikincisi de teknolojinin i?letim sistemiyle entegrasyonunu kurarak yaz?l?mlarla uyumlu hale gelmesini sa?layan sürücü.