DOKUNMATİK EKRANLAR
Dokunmatik ekranlar nasıl çalışıyorlar?
Dokunmatik ekranların çalışma prensipleri, kullanım amaçlarına ve bulunacakları yere göre birkaç farklı çeşitte olabiliyor. Bu tür ekranlarda günümüzde kullanılan üç temel teknoloji mevcut: Dirençli (Rezistif) Teknoloji, Yüzey Dalgası (Surface Wave) Teknolojisi ve Kızılötesi (Infrared) teknolojisi.
Dirençli Teknoloji
Rezistif ve kapasitif teknolojiler, dokunmayı algılamak için bir nevi devre anahtarlama sistemiyle çalışırlar. İçi açılmış bir uzaktan kumanda veya hesap makinesi gördüyseniz, tuşların temasını sağlamak üzere basınç noktalarında birbirine çok yakın iki yüzey yerleştirildiğini ve bunların
üzerine baskı uygulandığında temas ederek devreyi tamamladıklarını görmüşsünüzdür. İşte rezistif ve kapasitif dokunmatik ekran teknolojilerinin de dokunulan yeri algılamak için kullandıkları prensip
aynıdır.
Rezistif teknolojide önemli olan, öncelikle tüm ekranı basınçla çalışan bir anahtarlama sistemi haline dönüştürebilmek. Bunun için özel bir yapıya sahip kaplama ekran üzerine sıkı bir şekilde yerleştirilir. Bu kaplama iki katmandan oluşur: Üstte dış etkilere dayanıklı polyester panel, altta ise direnç özelliği gösteren panel. Üstteki panelin de ön ve arka yüzeyleri de farklı özelliklere sahiptir. Ön yüzey dış etkilere dayanıklı bir yapı sunarken, arka yüzey ise yarı iletkendir. Dokunma
işleminin algılanması için, öncelikle üst kaplamadaki iletken yüzey ve alttaki dirençli kaplamanın bir şekilde birbiriyle temas etmesi gerekir. Ancak bunun bir dokunma etkisiyle olması gerektiğinden dolayı, her iki kaplama arasına yerleştirilen yüzlerce şeffaf ayıraç sayesinde paneller
arasından bir hava boşluğu oluşturarak iki kaplamanın durup dururken birbiriyle temas etmesini engellenir.
Dirençli dokunmatik ekranlarda kullanılan kaplamanın yapısı
Ekranı kocaman bir anahtar haline getirdikten sonra sıra dokunulan pozisyonun nasıl algılanacağını ayarlamaya gelir. Alttaki dirençli kaplama, dört adet tel tarafından sürekli olarak sırayla düşey ve yatay eksenler üzerinde hareket eden +5 volt gerilimle beslenmektedir ve kaplamanın direnç özelliği sayesinde bu voltaj bir taraftan diğer tarafa doğru azalan bir değerle ilerler. Yani dirençli kaplamaya voltajı verdiğinizde bir tarafta +5 volt ile yola çıkan voltaj, diğer tarafa doğru yol alırken giderek azalır ve diğer uçta topraklamayla sonlanor. Ancak X ve Y eksenlerinde dönüşümlü olarak verilen bu elektrik akımının voltajındaki azalma, dirençli kaplamanın özelliği sayesinde ekran üzerinde öyle düzenli bir dağılım oluşturur ki, örneğin X ekseni üzerinden akım verilirken +2.5 volt ölçüm yaptığınız bir noktanın ekranın X ekseni üzerinde tam olarak nereye denk geldiği konusunda tutarlı bir tahmin yapabilir hale gelirsiniz.
Gelelim iletken kaplamaya. Herhangi bir dokunma olmadığı zaman iletken kaplama üzerindeki voltaj değeri doğal olarak sıfırdır ve bu değer bir kontrolcü tarafından sürekli olarak takip edilir. Ancak ekranın herhangi bir yerine dokunarak iletken ve dirençli kaplamalar arasındaki teması
sağladığınızda, bir anda iletken yüzey üzerindeki voltaj değişir ve kontrolcü bunun farkına varır. Daha sonra kontrolcü, koordinatları belirlemek için sırayla şu işlemleri gerçekleştirir:
1- Öncelikle X ekseni üzerinde hareket eden bir elektrik akımı oluşturarak iletken yüzeye bağlı kontrolcüde beliren voltaj değerini okunur ve kontrol kartındaki işlemci tarafından X konumu belirlenir.
2- İkinci olarak aynı işlem bu kez Y ekseni üzerinde hareket eden bir elektrik akımı üzerinde gerçekleştirilir ve Y konumu belirlenir.
Özetle elde edilen X ve Y konumlarına dair elde edilen voltaj ölçümleri kontrolcü tarafından ölçülüp yorumlandığında, iletken kaplamanın dirençli kaplamaya hangi noktada değdiği anlaşılır ve bu bilgi sayısal hale çevrilerek ilgili yazılıma gönderilip, ilgili işlemin yapılması
sağlanır.
Bu teknolojinin kullandığı kaplama görüntü kalitesini bir miktar etkilemekle birlikte, yine kaplamanın özelliklerinden ileri gelen ciddi avantajları mevcuttur. Örneğin kaplama olarak ullanılan polyester malzeme, dış ortam koşullarına ve ağır kirlilik şartlarına camdan daha fazla dayanıklılık gösterebilir. Ayrıca üzerine yapışan toz, kir gibi etkenler dokunma etkisi yaratmadığından dolayı ve eldiven, kalem gibi ekrana baskı uygulayabileceğiniz her türlü dokunma etkisiyle çalışabilirler. Bu özelliği nedeniyle açık alan uygulamalarında ve ağır kirlilik koşullarında çalışılması gereken durumlarda; örneğin endüstride, hastanelerde, sürekli yanınızda dere tepe gezdireceğiniz el bilgisayarlarının ekranlarında ve kamuya açık alanlarda kullanılan
cihazlarda bu teknolojiden faydalanılır.
Yüzey dalgası Teknolojisi
Yüzey dalgası teknolojisi, dokunmayı algılamak için nispeten daha ilginç bir prensip kullanır: Ekran yüzeyini ultrasonik ses dalgalarından oluşan bir ızgarayla kaplamak ve olası bir dokunmanın ızgarada oluşturacağı kesintinin yerini tespit ederek konum belirlemek.
Bu ilginç prensip, yine taşıdığı fikirle paralel olarak ilginç bir şekilde işler. Öncelikle ekran üzerine yüzey dalga sistemini oluşturmak üzere, özel bir şekilde üretilmiş cam bir plaka yerleştirilir. Bu cam plakanın her iki tarafında, X ve Y eksenleri üzerinde iki adet yaklaşık
5,53KHz’lik ultrasonik ses dalgaları oluşturan vericiler yerleştirilir. Cam kaplamanın dört bir yanına ise, gelen ultrasonik ses dalgasını direkt ekran üzerine yönlendirecek şekilde 45 derece açıyla yerleştirilmiş gümüş kabartma yansıtıcılar bulunur. Bu kabartma yansıtıcılar, aynı zamanda üzerlerine gelen ses dalgasının yaklaşık %99’unu geçirirken, geri kalan %1’lik bir kısmı ekranın üzerine yansıtma özelliğine sahiptirler. Böylece sıra sıra dizilmiş yansıtıcılardan, ilk sırada olanının sesin bütününü yansıtması engellenmiş olur.
Vericiden çıkan ses dalgası, yansıtıcıya çarpıp ekranın üzerinde bir uçtan diğer uca geçerek karşı tarafa ulaştığında bu kez ters açıyla yerleştirilmiş diğer bir yansıtıcı grubuyla karşılaşır ve ekranın bir diğer ucundaki alıcıya yönlendirilir. Bu verici ve alıcı sisteminden hem X ekseni için, hem de Y ekseni için birer tane mevcuttur. Böylece ekran üzerinde ultrasonik seslerden bir ızgara oluşur.
Yüzey dalgalarının X ekseninde nasıl dolaştığını gösteren şema. Aynısı Y ekseninde de tekrarlanır
Gelelim algılamanın nasıl yapıldığına... Vericiden yansıtıcılara gönderilen tek bir ultrasonik ses dalgası, tek tek tüm yansıtıcılardan geçerek alıcıya ulaşır. Ancak her yansıtıcı, ultrasonik ses kaynağına olan uzaklığına bağlı olarak değişen sürelerde bu cevabı alıcıya ulaştırır. Örneğin ekran üzerinde toplam 10 adet yansıtıcı olduğunu düşünürseniz; vericiye en yakın yansıtıcıdan ekrana yönlendirilen ultrasonik ses dalgasının alıcıya ulaşması diğerlerine oranla en kısa zamanı alır ve en uzaktaki yansıtıcıdan gelen ses dalgası vericiye en uzun sürede ulaşır. Dolayısıyla alıcı, tek bir ultrasonik ses dalgasına karşılık birbirinden farklı zamanlarda kendisine ulaşan 10 farklı
cevapla karşılaşır. Yani ses dalgasının vericiden çıktığı yerdeki ilk yansıtıcıdan ekranı dolaşıp alıcıya ulaşması 1 saniye sürse, 2. yansıtıcıdan gelen ses dalgası için 2 saniye ve 3. yansıtıcıdan gelen için 3 saniye sürer.
Alıcıya bağlı olan kontrol kartında, kullanılan cam kaplamanın boyutu gibi özelliklere bağlı olarak kaç yansıtıcı olduğu ve her yansıtıcıdan ekrana yönlendiren ses dalgasının alıcıya ne kadar sürece ulaşacağı baştan tanımlanmıştır. Dolayısıyla ultrasonik ses dalgası vericiden bir kez gönderildikten sonra alıcı bunun yansımalarını kontrol etmeye başlar: A süresinde ulaşması gereken birinci yansıma yerine ulaştı mı?
Ulaştı... B süresinde ulaşması gereken ikinci yansıma ulaştı mı?
Ulaştı... C süresinde gelmesi gereken 3. yansıma yerine ulaştı mı?
Ulaşmadı... Bu durumda alıcı, 3. yansıtıcının ekrana gönderdiği ses dalgasının bir engelle karşılaştığını düşünüp bu noktada bir dokunma gerçekleştiğini anlar. Aynı işlem Y eksenine de uygulanarak hangi yansıtıcıdan cevap gelmediği belirlendiğinde dokunmanın koordinatı belirlenmiş olur ve bu bilgi kontrol yongalarında işlenerek yazılıma gönderilir. Bu süreç, yani vericinin ses dalgaları göndermesi ve alıcı tarafından yansıtıcılardan gelen bütün cevapların kontrol edilmesi
işlemi her saniye 25-50 kez tekrarlanır.
Yüzey dalgası teknolojisinde kullanılan cam kaplama. Ekranda ultrasonik seslerden oluşan bir ızgara oluşturmak üzere yerleştirilen gümüş yansıtıcıları resimde görebilirsiniz.
Bu teknoloji, dirençli teknolojiye oranla daha modern bir tekniğe sahiptir ve ekranın üzerinde polyester bir kaplama olmadığından dolayı bu teknolojiye sahip dokunmatik ekranlar kullanıcılarına daha canlı bir görüntü sunarlar. Bu nedenle sunumun ön plana çıktığı durumlarda,örneğin pazarlama, bilgi sağlama, oyun, elektronik katalog gibi uygulamalarda bu teknoloji tercih edilir. Ancak ses dalgalarının uzun mesafede giderek etkisini yitirmesi yüzünden, belli bir boyutun üzerindeki ekranlar için bu teknolojinin kullanılması uygun değildir.
Kızılötesi Teknolojisi
Bu teknoloji, diğerlerine oranla anlaşılması en basit olanıdır. Kızılötesi teknolojisini kullanan dokunmatik ekranlarda X ve Y eksenlerine belli sayılarda kızılötesi diyot, bunların tam karşılarına
da birer kızılötesi algılayıcı yerleştirilir. Sonrası tahmin ettiğiniz gibi; elinizi bu ekranın bir yerine dokundurduğunuzda, algılayıcının karşısındaki kızılötesi ışığı görmesini engellemiş olursunuz ve X-Y eksenlerindeki algılayıcılardan hangilerinin bağlantısının kesildiği bulunarak kesişme noktalarındaki koordinat hesaplanır. Bu teknolojiye sahip cihazlar, geniş mesafede dokunma algılama yeteneğine sahipler ve direkt güneş ışığından veya sudan etkilenmezler. Bu nedenle özellikle dev plazma ekranların dokunmatik hale getirilmesinde tercih edilirler.Infrared teknolojisi, kolay monte edilen bir çerçeve sayesinde hemen her ortama kolayca adapte edilebilme özelliğine sahiptir. Hatta bu işe özgü yazılımı geliştirmek şartıyla bu tarz bir çerçeveyi vitrine yerleştirilerek dokunmatik bir vitrin bile oluşturabilirsiniz. Örneğin vitrindeki bir ürün hakkında bilgi almak isteyen müşteri, vitrinde o ürünün karşısına dokunarak yine vitrine yerleştirilmiş özel bir yazılıma sahip bilgisayar ekranından fiyat ve garanti bilgilerine bile ulaşabilir.
Bazı durumlarda malzemenin dışarıdan montajıyla, dokunmatik özelliği olmayan ekranları dokunmatik ekran haline çevirmek mümkün.
Son olarak, anlattığımız bu dokunma algılayıcı teknolojilerin aslında basit fizik temellerine dayanan mekanizmalardan ibaret olduğunu bilmek lazım. Ancak bunların arkasında bunlar kadar önemli iki unsur daha var: Birincisi aldığı fiziksel verileri yorumlayarak sayısal koordinat bilgilerine dönüştüren ve bunun yanında ortalama hesabı ve tolerans kontrolü gibi tüm işlem yükünü üzerinde barındıran kontrolcü, ikincisi de teknolojinin işletim sistemiyle entegrasyonunu kurarak yazılımlarla uyumlu hale gelmesini sağlayan sürücü. CRT’NİN (CHATOD RAY TUBE) ÇALIŞMA PRENSİBİ
Çalışma prensibi televizyonla aynı olan katod ışınlı ekranlar, günümüzde en çok kullanılan ekran çeşididir. İlk zamanlarda sadece siyah üzerine yeşil yazı yazabilen ekranlar yerini artık milyonlarca renkle gösterebilen ekranlara bırakmış durumdadır. CRT monitörlerin çalışma prensibi hemen hemen tüm monitörlerde (monochrom, renkli) aynıdır.
CRT, elektron parçacıklarının hareketini kolaylaştırmak için havası alınmış bir tüpten ibarettir. Katod tarafından seri halde yollanan elektron parçacıkları, tüpün değişik kesimlerine doğru hızla çarpar. Renkli monitörlerin çalışma ilkeleri de temelde aynıdır. Ama renkli monitörlerde 3 adet katod (elektron tabancası) bulunur. Yeşil, mavi ve kırmızı ile bütün renkler elde edilebildiğinden, renkli monitördeki her bir elektron tabancası, ekranın berisindeki tabakada bulunan bir fosfor noktacığına ateş eder. Elektron fosfora çarptığında onu parlatır, ama bu parlaklık çok uzun sürmez. Onun içindir ki, görüntü değişmese bile aynı işlemin tekrar tekrar yapılması gerekir; katodlar ekranı sürekli olarak tazeler. Tarama ve tazeleme işlemi, ekranda satır satır yapılır. Yüksek çözünürlükte (1024*768) ve daha fazla renk kullanımında, "interlaced" adı verilen monitörlerde rahatsız edici bir görüntü oluşmaktadır. Interlaced monitörlerdeki bu durum, hareketli görüntülerde fark edilmediğinden bu tür uygulamalarda kullanılabilir. Interlaced monitörlerde, "interlacing" adı verilen görüntü oluşturma işlemi sırasında önce tek numaralı satırlar, sonra da çift numaralı satırlar taranarak çizilir. Bu işlem çok hızlı olduğu için fark edilmez ancak belirli bir hız kaybı ortaya çıktığı için görüntü titrer. Bu nedenle, daha iyi olan "Non-interlaced" monitörler üretilmiştir. Bu monitörler, sabit ve hareketli görüntü ortamlarında, titremeyen, daha kaliteli görüntüler sunarlar. Monitörlerdeki görüntü kalitesini doğrudan belirleyen ölçütler arasında, "dot pitch" yer almaktadır. Dot pitch, ekran üzerinde bulunan aynı renkte iki nokta arasındaki mesafeyi tanımlar. Bir ekranda "dot pitch" ne kadar küçükse görüntü o kadar iyidir. Bu değerler 0.39, 0.28, 0.26mm arasında değişmektedir. Monitör büyüklüğü "inç" olarak ifade edilir. Yaygın olarak 14" lik monitörler kullanılmaktadır. Monitörlerde görüntü kalitesi, çözünürlüğe bağlı olarak da değişmektedir. Bu çözünürlük standart monitör için 640*480 pixel'dir. Ekran çözünürlüğünde sınır, grafik kartına da bağlı olarak, 800*600, 1024*768 ve 1280*1024 pixel arasında değişmektedir. Görüntü kalitesini belirleyen son bir unsur da, ekran tazeleme hızıdır. Bu hız 50-90 Hz arasındadır. Monitörler TV'de olduğu gibi bir radyasyon yaymaktadır. Radyasyon oranı en aza indirilmiş, "LR/Low-Radiation" monitörler de üretilmektedir.
Resim 1 - Bir CRT monitör
Resim 2- CRT Monitör kesiti
EKRANLARIN TEMEL ÖZELLİKLERİ
Resim 3- Shadow Mask Olayı
Resim 4- Trinitron Aperture Grilli
- Keskinlik / Netlik : En önemli görüntü kalitesi unsuru resimlerin ne kadar keskin veya net gösterebildiğidir. Örneğin Shadow Mask kullanan monitör genelde sadece ekranın ortalarına yakın kesimlerde ve düşük çözünürlüklerde kesin resim sunabilirler. Trinitron monitörler ise ekranın her köşesine her noktada net görüntü verirler. Aşağıdaki resimde bu örnek açıkça görülmektedir.
Resim 5- Trinitron ve Geleneksel Monitörün görüntü farkı
- Parlaklık : Parlaklık trinitron monitörlerde parlaklık daha net olarak görülmektedir. Ayrıca ucuz monitörlerde dikkat edilecek olursa parlaklık ayarının çok geniş bir dairede çalışmadığı görülür. Bu durum özellikle aydınlık ortamlarda çalışırken uygun resmi yakalamaya sebep olabilir. grafik ile uğraşanın bu noktaya dikkat etmesi gerekir.
- Bombe Olayı : Ekrandaki dot'lar satırlarda ve sütunlarda tam dikey ve yatay yerleştirilmeli. özellikle ekranın köşesinden fazla eğrilik olması bombe olayına sebep olur. buna karşılık bazı monitörler bu hatayı düzeltmek için "pincushion" ayarı sunuluyor. fakat bu noktada eğer maddi açıdan elverişli ise "flat" yani düz kare ekranlar tercih edilmelidir. yalnız bu da kullanıcılara ilk bakışta ters gelebilir. Çünkü bu tip monitörler görüntüyü iç bükey olarak sunarlar. kullanıcının buna alışması zaman alabilir.
Düz Kare Tüp Geleneksel Bombeli Tüp
Resim 6- Tüpler Arasındaki Fark
- Parlama : Monitörlerde ekran camındaki ışık yansımalarından kaynaklanan parlamaları önlemek için değişik teknikler kullanılır. tepedeki fluoresan ışıktan dolayı ekranda meydana gelen parlama rahatlıkla gözünüzü kısa sürede etkiler ve bozulmasına neden olur. Oysa trinitron tüp kullanılan düz ekranlarda bu yansımanın en aza indirildiği görülmektedir. Böylece göz kamaşarak yorulmayacaktır. Parlamalardan korunmanın bir başka yolu da filtrelerdir. Filtreler yansıma önleyici özelliklerinden dolayı göz bozulmalarını aza indirmektedir.
Resim 7- Parlamanın Önlenmesi İçin Teknikler
- Renk Doğruluğu : Bir ekranda renklerin doğru yansıtılıyor olması gerekir. Yani mavi, tam anlamı ile mavi rengi göstermeli. aksi halde düzenine veya ayarına bakılmadır.
h) Manyetik alan ve Degauss : Bilindiği gibi CRT içerisindeki düzen manyetik alan dışında, çekim yaratan nesnelerden kolaylıkla etkilenir. Mesela mıknatıs gibi nesneler monitörün ön yüzüne yaklaştırıldığında renklerde bozulmalar görülür. Monitörün arka yüzüne yaklaştırıldığında görüntünün de bozulduğu görülecektir. günümüzde kullanılan monitörlerde ise ilk açılışlarında bu manyetik ortamı kullanabilir hale getirmek için degauss işlemi uyguluyorlar. Bu işlem istenildiği ekranın ayarlar kısmını kullanarak ta yapılabiliyor. Fakat dikkat edilmelidir ki bu işlem esnasında monitör çevresindeki elektronik medyalar veri kaybına uğrayabilirler. i) Kontroller : Monitör kasanın içerisinde görüntü işlemlerini kontrol eden bar baskı devre bulunur. Buradaki kart yada kartlar, ekran kartından gelen sinyalleri gerektiği şekilde işlemekler ve monitörün üzerindeki kontrol düğmelerinin çalışmasına da yardımcı olurlar. Buradaki ayar düğmeleri dijital veya analog olabilir. Analog veya dijital olmasının kendine özgü zorlukları vardır. Resim 8- Dijital Ekranın kontrol düğmeleri
- 15 pinlik bağlantı : En yaygın olarak kullanılan bağlantı şeklidir. Burada veri aktarımı kablonun ucundaki 15 pinlik konnektörün aracılığı ile gerçekleştirilir.
