Sé que esta es la sabiduría general, y que alguien ha hecho una pregunta similar aquí: ¿Cómo se puede activar una pantalla táctil capacitiva sin contacto humano?
Sin embargo, no entendí muy bien la conclusión de que simplemente conectando a tierra, por ejemplo, una zanahoria o un lápiz óptico, o conectándolos a una placa conductora, esto sería suficiente para permitirles activar la pantalla táctil. ¿Es la idea de que la tierra o la placa conductora captan suficiente electricidad en el entorno para que puedan actuar como un sustituto de un ser humano?
Como nota relacionada, sostuve un lápiz óptico a través de muchas capas de suéter de lana grueso doblado, y aún podía activar la pantalla táctil. ¿Fue la señal eléctrica de mi cuerpo definitivamente conducida a través del suéter?
Disculpas si mi pregunta suena un poco ignorante. No soy electricista, pero entiendo los conceptos básicos de los circuitos eléctricos y cómo funcionan los condensadores. Sin embargo, la pantalla táctil capacitiva del iPhone me parece un poco una caja negra.
Gracias a todos. Según sus respuestas y mi lectura de las preguntas y respuestas a las que @gbarry hace referencia, mi comprensión de esto ahora está casi completa. Quedan estas cuestiones que no tengo claras:
Parece que es un error muy común, entonces, que es la señal eléctrica (corriente) de un cuerpo la que es necesaria para activar la pantalla táctil del iPhone en particular. Más bien, lo que detectan los electrodos del circuito de la pantalla táctil es aislamiento o acoplamiento capacitivo , pero supuestamente no conductividad. Dado que siempre consideré que el aislamiento y la conductividad pertenecen a la misma escala, ¿alguien podría aclararme esto, mientras me aclara si esto es o no lo que se entiende aquí por "acoplamiento capacitivo"?
He entendido que el área de superficie grande es a menudo un determinante importante del acoplamiento capacitivo. ¿Es esta la única razón por la que se sugiere que el cuerpo de contacto esté conectado a tierra, o es necesario por otra razón, por ejemplo, para "completar el circuito" iniciado por el iPhone?
¡Con mucho gusto otorgaré la recompensa a quien pueda responder estas preguntas de una manera que pueda entender! Gracias de nuevo.
La razón por la que la aguja funcionó incluso a través de capas de lana está relacionada con la naturaleza misma de la capacitancia: no se trata de la conducción (excepto en los electrodos mismos), se trata del aislamiento entre las placas: la lana es un dieléctrico tan bueno como el seco. aire, si no está tejido con alguna fibra metálica.
La forma en que normalmente funcionan las pantallas táctiles capacitivas es que detectan el cambio en la capacitancia que ocurre cuando un cuerpo conectado a tierra, esencialmente cualquier cuerpo conductor grande, como un ser humano, se acerca (r) al electrodo de superficie. Mediante el uso de un lápiz óptico metálico, ese "cuerpo conectado a tierra" se está acercando, con solo la lana en el medio.
Este cambio de capacitancia se puede medir de varias maneras. Un enfoque común es inyectar una señal de alta frecuencia entre el electrodo de detección y el propio plano de tierra del dispositivo, con aire (o vidrio, o algún otro material) como dieléctrico entre estos dos "electrodos". Cualquier otro conductor que se aproxime cambia el patrón dieléctrico (es decir, el aislamiento), cambiando así la capacitancia y, por lo tanto, el patrón de carga mostrado por el capacitor a través de la capacitancia nativa.
TL; DR: La conexión a tierra no es necesariamente importante para que las pantallas táctiles funcionen. Sin embargo, influye en algunos sensores.
Creo que se requieren algunos conceptos básicos para responder esto completamente. Obviamente, una pantalla táctil capacitiva tiene algo que ver con la capacitancia. Reconoce objetos, por el cambio de capacitancia que facilitan. Ahora lo interesante es: ¿Qué capacitancia cambia exactamente y cómo mide el dispositivo esta capacitancia?
Hay diferentes tomas en esto. Voy a optar por el que mejor conozco: la capacitancia mutua proyectada, que también es el método utilizado en la pantalla táctil del iPhone. Este tipo de sensor utiliza una matriz de conductores que se entrecruzan en la superficie transparente (generalmente vidrio con superficie grabada e impresa) y así forman cruces. En estos cruces no se forma ninguna conexión eléctrica en el sentido de baja resistencia pero los conductores están muy cerca uno del otro y por lo tanto forman las placas de un capacitor con el dieléctrico entre ellos y alrededor de ellos. En este sentido, el "alrededor de ellos" es también el aire frente al vidrio. Cuando su dedo está frente al vidrio, reemplaza una parte del dieléctrico de estos pequeños capacitores. Su dedo y también la lana tienen una constante dieléctrica diferente (que es solo una comparación de cuán fuertes reaccionan las cargas en el material a los campos eléctricos externos) que el aire. La capacitancia depende de la constante dieléctrica de los materiales dentro y alrededor de las placas (en este caso, las placas son las líneas cruzadas grabadas en la parte posterior del vidrio). También son más importantes los materiales en la región de alto campo eléctrico (más cerca de la intersección). Entonces, todo lo que tenemos que hacer, para saber qué tan cerca está un dedo o un trozo de lana (que tienen una reacción más fuerte a los campos eléctricos que el aire) de nuestra intersección, es medir la capacitancia entre estas líneas y compararla con la capacitancia. sabemos por el caso "solo aire frente al vidrio". La capacitancia depende de la constante dieléctrica de los materiales dentro y alrededor de las placas (en este caso, las placas son las líneas cruzadas grabadas en la parte posterior del vidrio). También son más importantes los materiales en la región de alto campo eléctrico (más cerca de la intersección). Entonces, todo lo que tenemos que hacer, para saber qué tan cerca está un dedo o un trozo de lana (que tienen una reacción más fuerte a los campos eléctricos que el aire) de nuestra intersección, es medir la capacitancia entre estas líneas y compararla con la capacitancia. sabemos por el caso "solo aire frente al vidrio". La capacitancia depende de la constante dieléctrica de los materiales dentro y alrededor de las placas (en este caso, las placas son las líneas cruzadas grabadas en la parte posterior del vidrio). También son más importantes los materiales en la región de alto campo eléctrico (más cerca de la intersección). Entonces, todo lo que tenemos que hacer, para saber qué tan cerca está un dedo o un trozo de lana (que tienen una reacción más fuerte a los campos eléctricos que el aire) de nuestra intersección, es medir la capacitancia entre estas líneas y compararla con la capacitancia. sabemos por el caso "solo aire frente al vidrio". También son más importantes los materiales en la región de alto campo eléctrico (más cerca de la intersección). Entonces, todo lo que tenemos que hacer, para saber qué tan cerca está un dedo o un trozo de lana (que tienen una reacción más fuerte a los campos eléctricos que el aire) de nuestra intersección, es medir la capacitancia entre estas líneas y compararla con la capacitancia. sabemos por el caso "solo aire frente al vidrio". También son más importantes los materiales en la región de alto campo eléctrico (más cerca de la intersección). Entonces, todo lo que tenemos que hacer, para saber qué tan cerca está un dedo o un trozo de lana (que tienen una reacción más fuerte a los campos eléctricos que el aire) de nuestra intersección, es medir la capacitancia entre estas líneas y compararla con la capacitancia. sabemos por el caso "solo aire frente al vidrio".
¿Cómo medimos la capacitancia? En la escuela aprendí a medir la capacitancia cargando el capacitor con un voltaje de CC conocido y una resistencia y midiendo el tiempo que se tarda en alcanzar un cierto voltaje en los terminales. Obviamente, este método no es adecuado para este caso porque requeriría medir con precisión muchos intervalos de tiempo muy pequeños, ya que la capacitancia del cruce es bastante pequeña.
Entonces usamos un enfoque diferente: simplemente aplicamos un voltaje de CA a los capacitores (3 V a 100 kHz más o menos) y medimos la corriente que aparentemente fluye a través del capacitor. La corriente medida obviamente no es un desplazamiento neto de carga, ya que no hay conexión galvánica entre las terminales del pequeño capacitor. Es solo el movimiento de ida y vuelta de las cargas unidas elásticamente en el dieléctrico (imagine los electrones individuales moviéndose medio micrómetro en una dirección y retrocediendo 100000 veces por segundo, esa es la "corriente" de la que estamos hablando aquí). Esta corriente aumenta con el aumento de la constante dieléctrica de los materiales circundantes. Entonces, cuando mueve el dedo hacia uno de estos cruces, la corriente que aparentemente fluye a través del cruce aumenta.
editar: Algo que olvidé al principio, es que esto también funciona con conductores hasta cierto punto y no solo con dieléctricos. Esto se debe a que al reemplazar el aire con un conductor está "cerrando la brecha" y, por lo tanto, también aumenta un poco la capacitancia entre las placas, aunque el conductor ni siquiera está entre las líneas capacitivas. Puede probar esto sujetando una cuchara entre dos objetos de plástico: si el lado exterior de la cuchara se acerca lo suficiente a la pantalla táctil, también obtendrá una señal táctil.
Ahora bien, esto todavía no explica la parte de la puesta a tierra. Su dedo en realidad no tiene que estar conectado a tierra para efectuar este aumento de corriente. Pero cuando está conectado a tierra, el aumento de la corriente puede ser un poco más alto de lo que se esperaría, ya que se forma una conexión adicional para que tome la corriente. Los electrones en su dedo no solo están influenciados por el campo eléctrico emitido por las líneas de la matriz, sino también por el campo que emite su propio cuerpo. Cuando toca la carcasa de la pantalla táctil, la conductancia de su cuerpo extiende el campo de la carcasa hasta la punta de su dedo. Por lo tanto, se forma una vía adicional para la corriente alterna a través de su cuerpo. La importancia de esta corriente adicional está fuertemente influenciada por el diseño del sensor. Es posible que algunos sensores no reaccionen de manera diferente cuando está en contacto con su carcasa que cuando no la está tocando. Probé el sensor capacitivo de un panel táctil Toshiba hace un momento y para este es el mismo clima en el que aislé la zanahoria aplastada, que usé para la prueba, de mi mano o no. Así que la puesta a tierra no es importante en este caso. Sin embargo, hay otro efecto en las pantallas táctiles y los pads que debe tenerse en cuenta: el número de cruces de matriz afectados por un objeto. La mayoría de los sensores táctiles capacitivos no señalan un toque si solo un cruce muestra un aumento de corriente o solo lo hacen si la corriente es mucho más alta de lo normal. Este es un truco para aumentar la tolerancia a fallas del sensor para que no muestre cada pequeña suciedad o gota de humedad como un toque. Su dedo siempre cubre varios cruces cuando lo mueve sobre el sensor, por lo que es una buena idea buscar un parche de cruces con mayor corriente para encontrar la ubicación exacta de su dedo. Esto generalmente se hace en un software o un microcontrolador que interpreta las entradas sin procesar de la matriz. La fuerza de su toque generalmente se encuentra al observar el diámetro del parche con cruces de alta corriente. Esto funciona porque tu dedo se aplanará un poco cuando lo presiones contra la superficie. Un lápiz óptico puede simular la firma de presión sintonizando un resonador en su interior, lo que aumenta mucho la corriente en un punto pequeño. Pero creo que hay diferentes enfoques para la entrada del lápiz óptico. Esto generalmente se hace en un software o un microcontrolador que interpreta las entradas sin procesar de la matriz. La fuerza de su toque generalmente se encuentra al observar el diámetro del parche con cruces de alta corriente. Esto funciona porque tu dedo se aplanará un poco cuando lo presiones contra la superficie. Un lápiz óptico puede simular la firma de presión sintonizando un resonador en su interior, lo que aumenta mucho la corriente en un punto pequeño. Pero creo que hay diferentes enfoques para la entrada del lápiz óptico. Esto generalmente se hace en un software o un microcontrolador que interpreta las entradas sin procesar de la matriz. La fuerza de su toque generalmente se encuentra al observar el diámetro del parche con cruces de alta corriente. Esto funciona porque tu dedo se aplanará un poco cuando lo presiones contra la superficie. Un lápiz óptico puede simular la firma de presión sintonizando un resonador en su interior, lo que aumenta mucho la corriente en un punto pequeño. Pero creo que hay diferentes enfoques para la entrada del lápiz óptico. lo que aumenta mucho la corriente en un punto pequeño. Pero creo que hay diferentes enfoques para la entrada del lápiz óptico. lo que aumenta mucho la corriente en un punto pequeño. Pero creo que hay diferentes enfoques para la entrada del lápiz óptico.
Recuerde que hay muchos sensores táctiles capacitivos que funcionan con diferentes sistemas. Algunos son drásticamente diferentes de lo que describí aquí.
Si no expliqué algo lo suficientemente bueno, por favor dímelo.
Se informa que la lana tiene una constante dieléctrica de 1,5 y que aumenta con el contenido de humedad, según este libro de investigación. http://tinyurl.com/nuxvydu (4.5.1). Lana: ciencia y tecnología editado por WS Simpson, Geoff Crawshaw
Hay varios tipos de tecnologías de panel táctil capacitivo. Uno popular es el método de capacitancia de derivación desarrollado por Analog Devices, que requiere que la mano/cuerpo que tiene el dedo debe estar conectado a tierra por capacitancia parásita al dispositivo móvil. Cuando una señal de 100Khz pasa a través de la matriz aislada de puntos de contacto, se desvía a tierra al tocar esos puntos, lo que reduce o desvía la señal a tierra. La tecnología más antigua se basaba en aumentar la capacitancia entre capas pero deprimiendo la película. Este método requiere un ADC sigma delta de precisión para medir, pero da como resultado una ubicación táctil más precisa con mayor sensibilidad.
Se pueden leer más detalles aquí. http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD7142.pdf
gbarry
angelagrande