I sensori tattili saranno trattati in questa sessione. Quasi tutte le interfacce utente in uso oggi sono basate sul tocco. Esistono innumerevoli applicazioni, ma alcune delle più significative includono quelle per telefoni cellulari, tablet, laptop, automobili, ascensori, bancomat, fotocamere e altri dispositivi. Le moderne applicazioni touch screen dipendono fortemente dai sensori tattili.
Introduzione
Per molti animali e alcune piante, il tatto è un organo sensoriale cruciale. Quando le nostre mani toccano qualcosa, i nostri sensi ci allertano. Poiché non vi è alcuna risposta dal software in caso di creazione, mantenimento o interruzione del contatto fisico come tocchi o rilasci, i dispositivi di input del computer sono indifferenti al contatto umano.
Pertanto, la tecnologia di input con rilevamento tattile apre un’ampia gamma di opportunità per metodi di interazione creativa. I dispositivi meccanici come il mouse e la tastiera vengono gradualmente sostituiti da dispositivi con sensori tattili.
Senza richiedere il contatto fisico diretto, un sensore tattile rileva il tocco o la vicinanza. Numerose applicazioni, come telefoni cellulari, telecomandi, pannelli di controllo, ecc., incorporano sensori tattili. I moderni sensori tattili possono sostituire interruttori e pulsanti meccanici.
I sensori tattili con semplici cursori rotazionali, touchpad e ruote girevoli offrono numerosi vantaggi per la creazione di interfacce utente più facili da comprendere. Senza parti mobili, i sensori tattili sono più facili da usare e più affidabili. Il progettista del sistema ha molta libertà creativa quando utilizza i sensori tattili, il che aiuta anche a ridurre il costo complessivo del sistema. L’aspetto generale del sistema può essere più accattivante e moderno.
Principi di funzionamento
I sensori che rispondono al tocco, alla forza o alla pressione sono noti anche come sensori tattili. Sono tra i sensori più basilari e pratici. Un sensore tattile funziona in modo simile a un semplice interruttore.
Un circuito all’interno del sensore tattile si chiude quando qualcosa tocca la sua superficie, consentendo alla corrente di fluire. Nessuna corrente passa quando il contatto è disimpegnato, chiudendo il circuito.
Sensore capacitivo tattile
La maggior parte dei dispositivi elettronici portatili, inclusi smartphone e lettori MP3, utilizza sensori tattili capacitivi. Anche gli elettrodomestici, le automobili e le applicazioni industriali utilizzano sensori tattili capacitivi. Durata, robustezza, design accattivante del prodotto e convenienza sono le forze trainanti alla base di questo sviluppo.
I sensori tattili non hanno elementi mobili come i gadget meccanici. Di conseguenza, durano più a lungo dei dispositivi di input meccanici. Poiché non ci sono fessure per l’ingresso di polvere e umidità, i sensori tattili sono potenti.
Sensore resistivo al tocco
A causa del loro semplice circuito di controllo, i sensori tattili resistivi sono in uso da più tempo rispetto a quelli capacitivi. Un sensore tattile resistivo non si basa sulla capacità come proprietà elettrica. Di conseguenza, i sensori tattili resistivi possono accogliere oggetti come guanti e stilo non conduttivi.
I sensori tattili resistivi percepiscono la pressione sulla superficie rispetto ai sensori tattili capacitivi, che misurano la capacità.
I due strati conduttori di un sensore tattile resistivo sono separati da minuscoli punti distanziatori. Il vetro o la pellicola costituiscono lo strato inferiore e la pellicola costituisce lo strato superiore. Il materiale conduttivo trasparente è ricoperto da una pellicola metallica, tipicamente costituita da ossido di indio-stagno. Una tensione viene applicata alla superficie del conduttore.
Il sensore viene attivato applicando pressione alla pellicola superiore del sensore con qualsiasi sonda, come un dito, una penna stilo, una penna, ecc. La pellicola superiore si flette verso l’interno ed entra in contatto con la pellicola inferiore quando viene applicata una pressione sufficiente. Di conseguenza, si verifica una caduta di tensione e il punto di contatto stabilisce una rete divisore di tensione X-Y.
Un controller rileva questa tensione e le variazioni di tensione e, utilizzando le coordinate X-Y del tocco, calcola la posizione del tocco in cui viene applicata la pressione.
Quando si utilizzano sensori tattili resistivi, la resistenza dell’oggetto al contatto con gli elettrodi sarà un fattore determinante. A titolo illustrativo, quando un dito tocca una superficie, una piccola quantità di corrente può passare attraverso il dito e completare un circuito. Il transistor accende e spegne le cose. Il transistor è protetto da qualsiasi potenziale corto circuito dell’elettrodo dal resistore Rp. Quando il circuito è aperto, cioè non c’è il dito, la resistenza Rb serve a mantenere a massa la base.
Quando entrambi gli elettrodi vengono toccati, una piccola quantità di corrente passa attraverso il dito e il transistor si accende, attivando il carico.
Due elettrodi, due transistor accoppiati in configurazione Darlington, un resistore e un LED compongono questo circuito. Il posizionamento delle dita sugli elettrodi completa il circuito e provoca l’amplificazione della corrente. Il resistore viene utilizzato per limitare la quantità di corrente che può andare al LED.
I sensori tattili resistivi sono disponibili in tre diverse configurazioni: 4 fili, 5 fili e 8 fili.
4 — Il tipo più economico di sensore tattile è resistivo a filo. 5 — I sensori tattili più durevoli sono quelli resistivi a filo. Sono paragonabili ai sensori a quattro fili, con l’eccezione che gli elettrodi di questo tipo si trovano tutti sullo strato inferiore. Nei sensori a 5 fili, lo strato superiore funge da sonda per misurare la tensione. I sensori tattili resistivi a 5 fili consentono più attuazioni grazie al loro stile costruttivo.
Ogni bordo di un sensore tattile resistivo a 8 fili funge da linea di rilevamento. Per il controller touch, queste linee di rilevamento fungono da gradiente di tensione costante. Queste linee di rilevamento forniscono al controller i livelli di tensione di base reali nella regione del tocco. Sono i sensori tattili resistivi più precisi.
I sensori tattili resistivi possono essere premuti con qualsiasi oggetto, come un dito, uno stilo, una penna, un dito guantato, ecc.; sono spesso utilizzati in ambienti difficili. Tuttavia, i sensori tattili resistivi hanno un tempo di risposta più rapido rispetto ai sensori tattili capacitivi. Di conseguenza, i sensori tattili capacitivi stanno gradualmente prendendo il loro posto.