domingo, 9 de enero de 2011

Cómo funcionan las pantallas táctiles




5b415a0a74765006f122f979f487f751Muchas Computadoras portátiles usan el llamado “touchpad” como mouse. Se trata de una pequeña superficie sobre la que desplazamos un dedo con la que controlamos el movimiento del cursor en la pantalla. También habremos visto las pantallas táctiles, tocando con un dedo sobre la pantalla simula la pulsación de botones, ah y como olvidar el iPhone, con su tecnologia multi-touch. Aquí veremos brevemente cómo funcionan estos dispositivos.

Existen varias tecnologías para implementar los sistemas táctiles, cada una basada en diferentes fenómenos y con distintas aplicaciones. Los sistemas táctiles más importantes son:

* Pantallas táctiles por infrarrojos
* Pantallas táctiles resistivas
* Pantallas táctiles y touchpad capacitivos
* Pantallas táctiles de onda acústica superficial, (SAW) .
Infrarrojos

El sistema más antiguo y fácil de entender es el sistema de infrarrojos. En los bordes de la pantalla, en la carcasa de la misma, existen unos emisores y receptores de infrarrojos. En un lado de la pantalla están los emisores y en el contrario los receptores. Tenemos una matriz de rayos infrarrojos vertical y horizontal. Al pulsar con el dedo o con cualquier objeto, sobre la pantalla interrumpimos un haz infrarrojo vertical y otro horizontal. El controlador detecta que rayos han sido interrumpidos, conoce de este modo dónde hemos pulsado y actúa en consecuencia.

Este sistema tiene la ventaja de la simplicidad y de no oscurecer la pantalla, pero tiene claras desventajas: son caras y voluminosas, muy sensibles a la suciedad y pueden detectar fácilmente falsas pulsaciones (una mosca que se pose, por ejemplo).

Pantallas táctiles resistivas

Es un tipo de pantallas táctiles muy usado. La pantalla táctil propiamente dicha está formada por dos capas de material conductor transparente, con una cierta resistencia a la corriente eléctrica, y con una separación entre las dos capas. Cuando se toca la capa exterior se produce un contacto entre las dos capas conductoras. Un sistema electrónico detecta el contacto y midiendo la resistencia puede calcular el punto de contacto.

Hay varios tipos de pantallas resistivas según el número de hilos conductores que usan, entre cuatro y ocho. Todas se basan en el mismo sistema. Veamos detenidamente el proceso.


Cada capa conductora tratada con un material conductor resistivo transparente, normalmente óxido de indio y estaño (In2O3)9(SnO2), (Gracias a Rosario Concepcion por sus clases de Quimica), tiene una barra conductora en dos lados opuestos como en la figura. Una de las capas sirve para medir la posición en el eje X y la otra en el eje Y.

* Conectamos la entrada X+ a un convertidor analógico-digital. Ponemos una tensión entre los terminales Y+ Y- El convertidor analógico-digital digitaliza la tensión analógica generada al pulsar sobre la pantalla. Un microprocesador medirá esta tensión y calculará la coordenada “X” del punto de contacto.
* Después conectamos al convertidor analógico-digital el terminal Y+ y una tensión, tesión es lo mismo que voltaje, continua entre los terminales X+ y X- y repetimos el mismo proceso para calcular la coordenada “Y” del punto de contacto.



En algunos tipos de pantalla se puede medir además la coordenada Z o presión que se ha ejercido sobre la pantalla dedotáctil. Para esto hay que conocer la resistencia de cada “plato”. Para este tipo de medidas más complejas se necesitan más terminales para calibrar la pantalla, ya que la resistencia de los “platos” varía con la temperatura ambiente.

Las pantallas táctiles resistivas tienen la ventaja de que pueden ser usadas con cualquier objeto, un dedo, un lápiz, un dedo con guantes, etc. Son económicas, fiables y versátiles. Por el contrario al usar varias capas de material transparente sobre la propia pantalla, se pierde bastante luminosidad. Por otro lado el tratamiento conductor de la pantalla táctil es sensible a la luz ultravioleta, de tal forma que con el tiempo se degrada y pierde flexibilidad y transparencia.

“Touchpad” capacitivos

Son los utilizados normalmente en las computadoras portátiles para suplir al mouse. El touchpad está formado por una rejilla que tiene dos capas de tiras de electrodos, una vertical y otra horizontal, separadas por un aislante y conectadas a un sofisticado circuito. El circuito se encarga de medir la capacidad mutua entre cada electrodo vertical y cada electrodo horizontal. Un dedo situado cerca de la intersección de dos electrodos modifica la capacidad mutua Esquema de un touchpadentre ellos al modificarse las propiedades dieléctricas de su entorno. El dedo tiene unas propiedades dieléctricas muy diferentes a las del aire.

La posición del dedo se calcula con precisión basándose en las variaciones de la capacidad mutua en varios puntos hasta determinar el
centroide de la superficie de contacto. La resolución de este sistema es impresionante, hasta 1/40 mm.



Además se puede medir también la presión que se hace con el dedo. No se pueden usar lápices u otros materiales no conductores como punteros. Es muy resistente al entorno, soporta perfectamente polvo, humedad, electricidad estática, etc. Además es ligero, fino y puede ser flexible o transparente.

Pantallas táctiles capacitivas

Estas pantallas son parecidas en funcionamiento a las anterios, pero en estas se añade una capa conductora al cristal del propio tubo catódico. Se aplica una tensión en cada una de las cuatro esquinas de la pantalla. Una capa que almacena cargas se sitúa sobre el cristal del monitor. Cuando un usuario toca el monitor algunas cargas se transfieren al usuario, de tal forma que la carga en la capa capacitiva se decrementa. Este decrecimiento se mide en los circuitos situados en cada esquina del monitor. La computadora, o sistema dedicado, con algun microcontrolador, calcula, por la diferencia de carga entre cada esquina, el sitio concreto donde se tocó y envía la información al software de control de la pantalla táctil. La principal ventaja de este sistema es que, al tener menos capas sobre el monitor, la visibilidad de la pantalla mejora y la imagen se ve más clara.

Pantallas táctiles de onda acústica superficial (SAW)

A través de la superficie del cristal se transmiten dos ondas acústicas inaudibles para el hombre. Una de las hondas se transmite horizontalmente y la otra verticalmente. Cada onda se dispersa por la superficie de la pantalla rebotando en unos reflectores



Las ondas acústicas no se transmiten de forma continua, sino por trenes de impulsos. Dos detectores reciben las ondas, uno por cada eje. Se conoce el tiempo de propagación de cada onda acústica en cada trayecto. Cuando el usuario toca con su dedo en la superficie de la pantalla, el dedo absorbe una parte de la potencia acústica, atenuando la energía de la onda. El circuito controlador mide el momento en que recibe una onda atenuada y determina las coordenadas del punto de contacto.

Además de las coordenadas X e Y, la tecnología SAW es capaz de detectar el eje Z, la profundidad, o la presión aproximada que se ha ejercido con el dedo, puesto que la atenuación será mayor cuanta más presión se ejerza.

Sistemas multi-táctil

Para permitir a la gente a utilizar los comandos que requieren contacto múltiples dedos, el iPhone utiliza una nueva disposición de la tecnología existente. Su pantalla táctil incluye una capa de material capacitivo, al igual que muchas otras pantallas táctiles que mecionamos antes. Sin embargo, el iPhone usa una serie de condensadores que están ordenados según un sistema de coordenadas. Su circuitos pueden sensar los cambios en cada punto a lo largo de la matriz. En otras palabras, cada punto de la red genera su propia señal al tocarlos y envia la señal al procesador del iPhone. Esto permite que el teléfono para determinar la ubicación y el movimiento simultáneo de toques en varias ubicaciones. Debido a su dependencia de este capacitivos material, el iPhone sólo funciona si la toca con la punta de su dedo – que no funcionará si se utiliza un lápiz óptico o desgaste no conductor guantes, por lo explicado arriba.




FUENTE:http://ertolete.wordpress.com/2009/01/01/como-funcionan-las-pantallas-tactile-simple-curiosidad/

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