Los nuevos controladores de pantalla táctil ofrecen una detección robusta para las pantallas portátiles

Las pantallas táctiles que detectan la aparición y la ubicación de un toque físico en la zona de la pantalla se utilizan cada vez más para sustituir a los botones mecánicos en diversos dispositivos, como teléfonos inteligentes, reproductores MP3, sistemas de navegación GPS, cámaras digitales, ordenadores portátiles, videojuegos e instrumentos de laboratorio. Los dispositivos de la primera generación no eran muy precisos, sufrían de falsas detecciones y consumían demasiada energía. Los nuevos controladores de pantalla táctil, como el AD7879, ofrecen una mayor precisión, un menor consumo de energía y un filtrado de los resultados. También pueden detectar la temperatura, la tensión de alimentación y la presión táctil, lo que facilita la detección de las modernas pantallas táctiles de forma robusta.

¿Cómo funciona una pantalla táctil?

En primer lugar, veamos cómo funciona una pantalla táctil resistiva. La figura 1 muestra un esquema básico de la construcción y el funcionamiento de una pantalla táctil.

La pantalla está formada por dos láminas de plástico, cada una de ellas recubierta con una capa conductora de metal -generalmente óxido de indio y estaño (ITO)- que están separadas por un espacio de aire. Una de las placas, la placa X en el diagrama de arriba, recibe energía de la tensión de alimentación. Cuando se toca la pantalla, las dos placas conductoras se juntan, creando un divisor de resistencia a lo largo de la placa X. La tensión en el punto de contacto, que representa la posición en la placa X, es detectada por el electrodo Y+, como se muestra en la figura 2. A continuación, se repite el proceso energizando la placa Y y detectando la posición Y a través del electrodo X+.

A continuación, se coloca la fuente de alimentación entre Y+ y X-, y se realizan otras dos mediciones de la pantalla: Z1 se mide como la tensión en X+, y Z2 se mide como la tensión en Y-. Estas mediciones pueden utilizarse para estimar la presión de contacto de dos maneras. Si se conoce la resistencia de la placa X, la resistencia al tacto viene dada por :

Si se conocen las resistencias de las placas X e Y, la resistencia de contacto viene dada por :

Los valores más grandes de resistencia al tacto indican una presión de tacto más ligera.

Controlador de pantalla táctil AD7879

El controlador de pantalla táctil AD7879 está diseñado para interactuar con pantallas táctiles resistivas de 4 hilos. Además de detectar el tacto, también mide la temperatura y el voltaje en una entrada auxiliar. Las cuatro mediciones táctiles, así como las de temperatura, batería y tensión auxiliar, pueden programarse en su secuenciador incorporado. Su amplio rango de tensión de alimentación (1,6 V a 3,6 V), su pequeño tamaño (WLCSP de 12 bolas, 1,6 mm × 2 mm; o LFCSP de 16 bolas, 4 mm × 4 mm) y su baja disipación de energía (480 µA durante la conversión, 0,5 µA en modo de apagado) permiten utilizarlo en una amplia gama de productos.

Despertador táctil

El AD7879 se puede configurar para que se ponga en marcha y se convierta cuando se toque la pantalla y se apague después de soltarla. Esto puede ser útil para los dispositivos alimentados por batería en los que la conservación de la energía es importante. Después de cada secuencia de conversión, el AD7879 emite una interrupción al microcontrolador anfitrión, despertándolo de su modo de bajo consumo para procesar los datos. Así, el microcontrolador también consume poca energía hasta que se toca la pantalla. La figura 3 muestra la configuración de la función de despertar táctil.

Cuando se toca la pantalla, las placas X e Y se conectan, tirando de la entrada deglitch hacia abajo y despertando al AD7879, que entonces comienza a convertir. Se envía una interrupción al host cuando se completa la conversión.

Filtrar resultados

En una pantalla típica, las placas resistivas se colocan sobre una pantalla de cristal líquido (LCD), que aporta mucho ruido a la medición de la posición. Este ruido es una combinación de ruido impulsivo y ruido gaussiano. El AD7879 proporciona filtros de mediana y de promedio para reducir este ruido. En lugar de tomar una sola muestra para medir la posición, el secuenciador puede programarse para tomar dos, cuatro, ocho o 16 muestras. Estas muestras se clasifican, se filtran por la mediana y se promedian para obtener un resultado más preciso y menos ruidoso. El principio se ilustra más claramente en la figura 4. Se toman 16 medidas de posición y se clasifican de menor a mayor. Las cuatro mediciones más grandes y las cuatro más pequeñas se descartan para eliminar el ruido de impulso; las ocho muestras restantes se promedian para reducir el ruido gaussiano. Esto tiene la ventaja añadida de reducir la cantidad de procesamiento del host y la comunicación necesaria entre el host y el controlador de la pantalla táctil.

Referencias

Pratt, Susan. Solicitud de ingeniero de aplicación-35, "Sensores de capacidad para las interfaces humanas de los equipos electrónicos" Diálogo analógico. Volumen 40, Número 4. www.analog.com/en/analog-dialogue/articles/capacitance-sensors-for-human-interfaces-to-electronics.html.

Kearney, Paul. "El reto de la PDA: resuelto por el controlador de pantalla táctil resistiva ADC AD7873" Diálogo analógico. Volumen 35, Número 4. www.analog.com/en/analog-dialogue/articles/touch-screen-controllers-for-portable-displays.html.