Come fa un touchscreen a sapere dove hai toccato?

Ogni giorno utilizziamo smartphone, tablet, bancomat e pannelli di controllo industriali senza pensare ad una domanda fondamentale:

Come fa un touchscreen a sapere esattamente dove tocchi?

A differenza dei pulsanti meccanici, i touchscreen capacitivi non si basano sulla pressione.
Rilevano sottili cambiamenti nei campi elettrici e li convertono in dati di posizione precisi in tempo reale.

Questo articolo spiega il principio di funzionamento di base della tecnologia touch capacitiva, concentrandosi su come viene rilevato il tocco e sul motivo per cui le prestazioni possono variare nei guanti, nell"acqua e negli ambienti industriali.

Struttura di base di un touchscreen capacitivo

Un touchscreen capacitivo è una struttura multistrato posizionata sopra il modulo display.

Il suo strato di rilevamento centrale è una pellicola conduttiva trasparente, tipicamente costituita da ITO (ossido di indio-stagno) , modellata in una griglia di elettrodi di rilevamento.

In una struttura semplificata, comprende:

• Vetro di copertura

• Strato sensibile al tocco (elettrodi ITO)

• Strati isolanti e protettivi

• Modulo display sottostante

Lo strato di rilevamento forma una matrice regolare di elettrodi sugli assi X e Y , che crea un campo elettrico stabile su tutta la superficie.

Come viene rilevato il tocco: campo elettrico e variazione di capacità

Il corpo umano è conduttivo.

Quando un dito si avvicina alla superficie tattile, interagisce con il campo elettrico esistente sullo strato sensibile. Questa interazione provoca una variazione locale della capacità nel punto di contatto.

Il processo di rilevamento funziona come segue:

• Il controller esegue la scansione continua di tutte le intersezioni degli elettrodi X/Y.

• Quando un dito tocca la superficie, la capacità in quel nodo specifico cambia.

• Il controller misura questo cambiamento e calcola l"esatta posizione del tocco.

Poiché questo metodo si basa sui disturbi del campo elettrico anziché sulla pressione , i touchscreen capacitivi:

• Rispondi rapidamente

• Supporta il multitouch

• Abilita il riconoscimento dei gesti

Questo è il motivo fondamentale per cui il tocco capacitivo domina i moderni display interattivi.

Perché il tocco capacitivo è veloce e supporta il multi-touch

Ciascun nodo di rilevamento funziona in modo indipendente.

Ciò consente al controller di rilevare più punti di contatto contemporaneamente , rendendo possibili funzioni come pizzicare, zoomare, ruotare e gesti con più dita.

Rispetto alla tecnologia touch resistiva, i sistemi capacitivi offrono:

• Risposta più rapida

• Maggiore precisione di posizione

• Migliore stabilità a lungo termine

• Supporto per gesti complessi

Queste caratteristiche rendono il tocco capacitivo adatto non solo all"elettronica di consumo, ma anche alle interfacce industriali e mediche.

Perché i guanti e l"acqua influiscono sulle prestazioni tattili

Poiché il tocco capacitivo si basa sull"accoppiamento elettrico, le prestazioni sono sensibili al mezzo di contatto.

Guanti

La maggior parte dei guanti non sono conduttivi.
Quando l'isolamento blocca l'accoppiamento del campo elettrico tra il dito e il sensore, il controller non è in grado di rilevare una variazione di capacità sufficiente.

Questo è il motivo per cui gli schermi capacitivi standard spesso falliscono con guanti spessi.

Acqua e umidità

Le gocce d'acqua possono introdurre percorsi conduttivi indesiderati attraverso la superficie di rilevamento.
Ciò potrebbe causare:

• Tocchi falsi

• Deriva della posizione

• Precisione ridotta

Negli ambienti industriali, questa è una considerazione di progettazione importante.

Dai principi di base alla progettazione ingegneristica

Sebbene il principio di rilevamento sia universale, le prestazioni nel mondo reale dipendono fortemente dalla struttura interna e dalla progettazione del processo.

I fattori chiave includono:

• Disposizione degli elettrodi e metodo di instradamento

• Strategia di isolamento agli incroci di linea

• Rapporto segnale-rumore

• Sintonizzazione del controller

Le diverse strutture dei sensori tattili rispondono in modo molto diverso in condizioni di guanti, acqua, EMI e vetro di copertura spesso.

Tra queste strutture, le architetture SITO e DITO sono due tipiche soluzioni ingegneristiche utilizzate nei touch panel capacitivi industriali.

Conclusione

I touchscreen capacitivi funzionano rilevando piccole variazioni di capacità causate da disturbi del campo elettrico.
Questo semplice principio consente una risposta rapida, un'elevata precisione e un'interazione multi-touch.

Tuttavia, nelle applicazioni industriali, la struttura interna del sensore svolge un ruolo fondamentale in termini di affidabilità e prestazioni.

Per comprendere in che modo le strutture dei sensori tattili differiscono in termini di produzione e prestazioni, vedere:
SITO vs DITO: differenze strutturali nei pannelli tattili