گوشی‌های هوشمند دارای حسگرهای مختلفی ازجمله حسگر مجاورت، شتاب‌سنج، ژیروسکوپ ، حسگر فشارسنج ، حسگر مغناطیس‌سنج، حسگر GPS ، حسگر صفحه نمایش لمسی و… هستند که هرکدام وظیفه‌ی خاصی برعهده دارند.
آیا تاکنون از خود پرسیده‌اید که چگونه موقعی که حین برقراری تماس گوشی را نزدیک گوش خود می‌گیرید، صفحه‌نمایش آن به‌صورت خودکار خاموش کند یا چگونه با چرخاندن صفحه‌نمایش، ویدئو به‌صورت خودکار به حالت افقی یا عمودی پخش می‌شود یا چگونه در یک بازی ریسینگ می‌توانید با تکان‌دادن گوشی، به‌راحتی خودرو را هدایت کنید یا تنظیم نور خودکار صفحه‌نمایش چگونه انجام می‌شود؟
در ادامه با بررسی حسگرهای موجود در گوشی‌های هوشمند از ابعاد مختلف به تمام این سؤال‌ها و سؤال‌های مشابه پاسخ خواهیم داد و نحوه‌ی کار، کاربردها و سایر موارد مهم دیگر درباره‌ی این حسگرها را بیان می‌کنیم.
فهرست حسگرهای موجود در گوشی‌های هوشمند
- حسگر مجاورت
- حسگر شتاب‌سنج
- حسگر ژیروسکوپ
- حسگر مغناطیس‌سنج یا قطب‌نمای دیجیتالی
- حسگر GPS
- حسگر فشارسنج
- حسگر نور محیطی
- حسگرهای صفحه نمایش لمسی
- حسگرهای زیست‌سنجشی ازجمله حسگر اثرانگشت، حسگر تشخیص عنبیه و حسگر تشخیص چهره
- حسگرهای دوربین (حسگر تصویر، حسگر عمق و حسگر ToF)
- حسگر میکروفون
- حسگرهای مرتباط با سلامت و ورزش افراد مثل حسگر تشخیص‌دهنده‌ی ضربان قلب یا حسکر گام‌شمار
- حسگراسکنر بارکد و کدهای QR
- حسگر دماسنج
- حسگر تشخیص‌دهنده‌ی رطوبت هوا
- حسگر شمارشگر گایگر
در مقاله‌های قبلی در مورد حسگر مجاور ، شتاب‌سنج ، ژیروسکوپ ، gps ، حسگر فشارسنج و حسگر نورمحیطی بحث کردیم و در این مقاله به بررسی
حسگر صفحه نمایش لمسی می‌پردازیم و در مقاله‌های آتی در مورد بقیه حسگرها بحث خواهیم کرد.
تعریف
حسگر صفحه نمایش لمسی از پنلی شفاف با سطح شیشه‌ای تشکیل‌شده که سطح آن نسبت به لمس حساس است. این حسگر روی سطح نمایشگر نصب می‌شود و تمام سطح نمایشگر را می‌پوشاند.
ساختار، نحوه‌ی کار و انواع
اول از همه باید بگوییم که قصد ما در این بخش توضیح نحوه‌ی کار نمایشگرهای لمسی نیست؛ زیرا این موضوع مبحث پیچیده‌ای است و توضیح در مورد آن در این مقاله نمی‌گنجد. ما در این بخش قصد داریم شما را تنها با حسگرهای صفحه‌نمایش‌های لمسی آشنا کنیم.
حسگر لمسی خازنی که در‌حال‌حاضر متداول‌ترین نوع حسگر لمسی محسوب می‌شود، از خازنی با دو صفحه تشکیل شده است (همانند خازن‌های دیگر) که الکترود (ماده‌ای رسانا که در مدار الکترونیکی از یک سو به قطعهای فلزی و از سویی دیگر به قطعهای غیرفلزی متصل می‌شود و میان این دو بخش ارتباط برقرار می‌کند) به‌عنوان یک صفحه‌ی آن بکارگرفته‌شده و صفحه‌ی دوم آن از دو بخش تشکیل شده است. یک بخش آن محیط الکترود حسگر است که باعث ایجاد بار الکتریکی در خازن می‌شود و بخش دیگر لمس ایجادشده از سوی جسمی رسانا مانند انگشت انسان است که ظرفیت لمسی یا همان بار لمسی را ایجاد می‌کند. الکترود حسگر به یک مدار اندازه‌گیری متصل شده است و ظرفیت خازنی در فواصل زمانی مشخص اندازه‌گیری می‌شود. درصورتی‌که شی‌ای نزدیک الکترود حسگر شود یا آن را لمس کند، ظرفیت خازنی افزایش می‌یابد و مدار اندازه‌گیری پس از تشخیص ظرفیت خازنی، بار الکتریکی را به سیگنالی محرک تبدیل می‌کند که باعث واکنش نمایشگر به لمس می‌شود.
حسگرهای لمسی خازنی خود دارای دو نوع هستند؛ سطح خازنی (Surface Capacitive) و خازنی گسترده‌شده (Projected Capacitive). در حسگرهای سطح خازنی یک لایه الکترود شفاف روی یک پنل شیشه‌ای قرار گرفته است. اولین نوع حسگرهای خازنی با نوعی پوشش رسانا پوشانیده شده‌اند و با الگوی خطی‌سازی عمل می‌کند. حسگرهای خازنی سطحی که در نمایشگرهایی از همین نوع به کار می‌روند، در چهار گوشه‌ی نمایشگر نصب می‌شوند و پس از تشخیص کاهش ظرفیت خازنی ناشی از انتقال الکتریسته‌ی ساکن از نمایشگر به بدن (در نمایشگرهای سطح خازنی مقداری الکتریسته‌ی ساکن به بدن انسان انتقال داده می‌شود)، می‌توانند نقطه‌ی لمس‌شده را تشخیص دهند. این حسگرها تنها به لمس انگشت انسان و قلم‌های دیجیتالی با بار الکتریکی جواب می‌دهد.
حسگرهای خازنی گسترده نیز مانند حسگرهای سطح خازنی عمل می‌کنند؛ اما دو مزیت نسبت به این حسگرها دارند؛ اول اینکه امکان استفاده از نمایشگرهای دربردارنده‌ی آن‌ها با دستکش‌های مخصوص و دستکش‌های نازک کتانی وجود دارد و دوم اینکه از قابلیت مولتی تاچ (لمس هم‌زمان چند نقطه‌ی نمایشگر) پشتیبانی می‌کنند.
حسگرهای لمسی مقاومتی نوعی دیگر از حسگرهای لمسی هستند که به دلیل حساسیت نه‌چندان بالا، نیاز به فشار زیاد در هنگام لمس نمایشگر و کیفیت پایین تصویر صفحه‌نمایش‌های مقاوتی نسبت به انواع خازنی خود امروزه دیگر کاملا منسوخ شده‌اند؛ با این حال نحوه‌ی کار این حسگرها را نیز به‌صورت مختصر توضیح می‌دهیم.
این حسگرها از دو لایه‌ی رسانا تشکیل شده است که با ذرات بسیار ریزی از یکدیگر جدا می‌شوند. لایه‌ی زیرین یا از شیشه یا از لایه‌ای منعطف و لایه‌ی بالایی از لایه‌ی منعطف تشکیل شده است. ماده‌ی رسانا از لایه‌ای فلزی (که معمولا اکسید قلع ایندیم است)، تشکیل شده است که به‌طور ذاتی شفاف است. عملکرد این حسگر به این صورت است که ابتدا جریانی با ولتاژ خاص در تمام سطح ماده‌ی رسانا ایجاد می‌شود و زمانی‌که انگشت دست، قلم دیجیتالی، خودکار یا هر شی دیگری با نمایشگر تماس پیدا می‌کند، باعث ایجاد فشار روی لایه‌ی بالایی و فعال‌شدن حسگر می‌شود. پس از ایجاد فشار کافی روی لایه‌ی فوقانی، این لایه فرو می‌رود و با لایه‌ی زیرین تماس پیدا می‌کند. این اتفاق باعث افت ولتاژ و تقسیم ولتاژ به دو جهت X وY در محل تماس بین دو لایه‌ی فوقانی و زیرین می‌شود. در مرحله‌ی بعد کنترلر حسگر میزان ولتاژ ایجادشده در اثر این واکنش و تغییرات آن را تشخیص می‌دهد و سپس نقطه‌ی لمس‌شده را در مکانی که فشار وارد شده است، براساس X و Y محاسبه می‌کند.
آزمایش نحوه‌ی عملکرد
برای آزمایش عملکرد صفحه‌نمایش لمسی و حسگرهای آن در گوشی‌های اندرویدی و آیفون می‌توانید از اپلیکیشن رایگان و ساده‌ای به‌نام Touch Screen Test استفاده و با کشیدن خطوط ساده با دست خود، لمس با یک انگشت و چند انگشت را امتحان کنید اپلیکیشن TestM که برای هر دو سیستم‌عامل iOS و اندروید عرضه شده است، نیز گزینه‌ی خوبی برای آزمایش صفحه‌نمایش محسوب می‌شود.
(لینک دانلود Touch Screen Test برای اندروید، iOS – لینک دانلود TestM برای اندروید، iOS)
برای امتحان نمایشگرهای لمسی در گوشی‌های سامسونگ کد دستوری *#۰*# را بگیرید و سپس گزینه‌ی Touch را از بین گزینه‌های نمایش‌داده‌شده انتخاب کنید؛ سپس انگشت خود را روی مستطیل رو ضربدر داخل آن بکشید (مستطیل نمایش‌داده‌شده در شکل بکشید)؛ چنانچه مستطیل سبزرنگ شد، حسگرهای لمس نمایشگر شما سالم هستند. وقتی که آزمایش تکمیل شد، صفحه‌ی آزمایش اصلی به‌صورت خودکار نمایش داده می‌شود. درضمن می‌توانید بازدن دکمه‌ی افزایش صدا به منوی اصلی آزمایش بخش‌های مختلف بازگردید.
برای آزمایش حسگرهای لمسی در گوشی‌های آیفون می‌توانید از اپلیکیشن Phone Check (and Test) ،Phone Diagnostics app یا Dr. Phone و Phone Doctor Plus استفاده کنید (این اپلیکیشن برای اندروید نیز عرضه شده است و می‌توانید آن را از اینجا دانلود کنید)
منبع: زومیت