Diseño de interfaz de pantalla táctil frente a botón:pantallas táctiles capacitivas y resistivas y hápticas

Conozca algunos de los fundamentos más importantes para comprender cómo han evolucionado las tecnologías de interfaz.

En un podcast de All About Circuits / Moore's Lobby titulado Episodio 10:El astronauta de la NASA Matthew Dominick sobre Ingeniería crítica en tecnología aeroespacial, un tema, entre muchos, que Dave Finch y el astronauta Matthew Dominick abordaron fue:¿Por qué el diseño de interfaz de pantalla táctil vs. importante en la cabina de un avión de combate?

Esta pregunta se responderá con detalles históricos y técnicos en la siguiente discusión. En este artículo, nos centraremos en los siguientes conceptos:

• Interfaces mecánicas de botones / teclados
• Pantallas táctiles (resistivas y capacitivas)
• Retroalimentación háptica (específicamente hápticas vibratorias)

Esto nos dará la información conceptual básica que necesitamos para comprender mejor la importancia de la tecnología de visualización en aplicaciones aeroespaciales.

Interfaces mecánicas de botones / teclados

Este tipo de interfaz de usuario heredada proporciona una respuesta táctil al usuario que puede tener la forma de una respuesta mecánica. Estos tipos de teclados son más adecuados para usuarios con guantes. Los teclados físicos tienden a ser más precisos porque las teclas están más aisladas entre sí que la mayoría de las pantallas táctiles; esto ayuda a eliminar errores al activar claves adyacentes.

Los sistemas de teclados mecánicos son menos costosos que las pantallas táctiles y, por lo general, son más livianos (por lo general, solo unos pocos gramos) debido a que se necesita menos tecnología en la pantalla que en una pantalla táctil.

Tecnologías de pantalla táctil

Las pantallas táctiles pueden proporcionar una sensación mecánica creada, iluminarse o emitir un sonido cuando se presionan, pero en el proceso de escribir o presionar estas teclas en sucesión, los usuarios pueden tocar accidentalmente teclas adyacentes mucho más fácilmente que en un teclado mecánico. Las pantallas táctiles suelen ser planas y no tienen barreras reales que separen las teclas adyacentes, como en un teclado mecánico.

Su ventaja sobre un teclado mecánico es su mayor confiabilidad en entornos sucios o hostiles. Algunos teclados mecánicos tienen un tipo de construcción de membrana flexible que protege las teclas, lo que evitará este tipo de problema de confiabilidad al mantener la suciedad y los escombros fuera.

Su principal desventaja es que tienen más hambre de poder; esto será perjudicial en un sistema alimentado por batería. Además, pueden tener problemas de visualización con iluminación directa.

Dos de los tipos más populares de pantallas táctiles son resistivas y capacitivas.

Pantalla táctil resistiva

Esta arquitectura requiere dos capas conductoras transparentes (sustrato de vidrio o acrílico y una lámina superior de poliéster) separadas por puntos aislantes. Cuando un dedo toca la capa superior, provoca el contacto entre las dos capas. El toque se rastrea aplicando primero un gradiente de voltaje a las capas secuencialmente a lo largo de un eje X e Y (con la capa opuesta utilizada como sonda de voltaje). Un controlador determina la posición X e Y del contacto en función del nivel de voltaje informado por la capa probada.

Figura 1. Una construcción de pantalla táctil resistiva. Imagen utilizada por cortesía de Wilson Hurd

Este tipo de diseño es de bajo costo y se consume poca energía. Es impermeable a los líquidos. Es posible que necesite una calibración ocasional y es más propenso a sufrir daños y desgaste.

Pantalla táctil capacitiva

Compare el concepto de pantalla táctil resistiva anterior con una pantalla táctil capacitiva. En este diseño, el voltaje se aplica a las esquinas de la pantalla. Los electrodos alrededor del borde de la pantalla crean un campo eléctrico a través de la superficie conductora, lo que permite rastrear un dedo en la pantalla midiendo el cambio de capacitancia causado por la corriente de dibujo de la superficie conductora del dedo.

Figura 2. Una construcción de pantalla táctil capacitiva. Imagen utilizada por cortesía de Wilson Hurd

Este tipo de diseño utiliza un panel de vidrio sólido con excelente rendimiento óptico, sin movimiento mecánico con alta resistencia y tiene capacidades multitáctiles y gestuales. Los usuarios pueden usar sus dedos desnudos, guantes o un lápiz óptico activo. La arquitectura es capaz de soportar condiciones ambientales extremas, es muy precisa, pero susceptible a EMI.

Para una mirada más profunda a este concepto, consulte la introducción de Robert Keim a la detección táctil capacitiva.

Retroalimentación háptica

La retroalimentación háptica es otro medio de comunicación bidireccional entre humanos y computadoras e incluye retroalimentación sensorial para mejorar la experiencia del usuario. El tacto, la vista y el sonido mejorarán la interfaz de usuario y brindarán confianza y confirmación al usuario de que se presionó el botón de la pantalla táctil. La retroalimentación física es esencial para la confiabilidad en situaciones como en aviones de combate militares donde el piloto necesita escanear continuamente su entorno visualmente.

Hápticos vibratorios

Un medio de dar confianza al usuario, de que el botón que está tocando en realidad está activando la respuesta deseada, es con hápticos. El efecto háptico se puede superponer, mediante generadores de ondas estacionarias y sensores de presión, en una pantalla táctil convencional; cuando hay un toque, se genera una onda de sonido que le da al usuario la sensación de presionar un botón y recibir una respuesta positiva en un teclado convencional. Esto es especialmente crítico en aviones de combate militares y puede mejorar los sistemas de las naves espaciales.

Figura 3. La arquitectura básica para un sistema háptico vibratorio en una pantalla táctil. Imagen utilizada por cortesía de Catelani, Ciani, Barile y Liberatori a través de IEEE Xplore

En el próximo artículo, hablaremos sobre cómo se han aplicado estas tecnologías desde PalmPilot a la pantalla del F-18 Super Hornet, que Matthew Dominick habló en el episodio de Moore's Lobby.