En ingeniería eléctrica , la detección capacitiva (a veces detección de capacitancia ) es una tecnología, basada en el acoplamiento capacitivo , que puede detectar y medir cualquier cosa que sea conductora o que tenga un dieléctrico diferente al aire. Muchos tipos de sensores utilizan la detección capacitiva, incluidos los sensores para detectar y medir la proximidad, la presión, la posición y el desplazamiento , la fuerza , la humedad , el nivel de líquido y la aceleración . Dispositivos de interfaz humana basados en sensores capacitivos, como paneles táctiles , [1]Puede reemplazar el mouse de la computadora . Los reproductores de audio digital , los teléfonos móviles y las tabletas utilizan pantallas táctiles de detección capacitiva como dispositivos de entrada. [2] Los sensores capacitivos también pueden reemplazar los botones mecánicos.
Una pantalla táctil capacitiva generalmente consta de un sensor táctil capacitivo junto con al menos dos chips de circuito integrado (IC) complementarios de semiconductores de óxido de metal ( CMOS ) , un controlador de circuito integrado específico de la aplicación (ASIC) y un procesador de señal digital (DSP). La detección capacitiva se usa comúnmente para pantallas multitáctiles móviles , popularizadas por el iPhone de Apple en 2007. [3] [4]
Los sensores capacitivos se construyen a partir de muchos medios diferentes, como cobre, óxido de indio y estaño (ITO) y tinta impresa. Los sensores capacitivos de cobre se pueden implementar en PCB FR4 estándar , así como en material flexible. ITO permite que el sensor capacitivo sea hasta un 90% transparente (para soluciones de una capa, como pantallas de teléfonos táctiles). El tamaño y la separación del sensor capacitivo son muy importantes para el rendimiento del sensor. Además del tamaño del sensor y su espaciado con respecto al plano de tierra , el tipo de plano de tierra utilizado es muy importante. Dado que la capacitancia parásita del sensor está relacionada con el campo eléctricoEn la ruta (campo-e) a tierra, es importante elegir un plano de tierra que limite la concentración de líneas de campo-e sin ningún objeto conductor presente.
El diseño de un sistema de detección de capacitancia requiere primero elegir el tipo de material de detección (FR4, Flex, ITO, etc.). También es necesario comprender el entorno en el que funcionará el dispositivo, como el rango completo de temperatura de funcionamiento , las frecuencias de radio presentes y cómo interactuará el usuario con la interfaz.
Hay dos tipos de sistemas de detección capacitiva: capacitancia mutua, [5] donde el objeto (dedo, lápiz conductor) altera el acoplamiento mutuo entre los electrodos de fila y columna, que se escanean secuencialmente; [6] y capacitancia absoluta o propia donde el objeto (como un dedo) carga el sensor o aumenta la capacitancia parásita a tierra. En ambos casos, la diferencia de una posición absoluta precedente de la posición absoluta actual produce el movimiento relativo del objeto o dedo durante ese tiempo. Las tecnologías se desarrollan en la siguiente sección.
En esta tecnología básica, solo un lado del aislante está recubierto con material conductor. Se aplica un pequeño voltaje a esta capa, lo que da como resultado un campo electrostático uniforme. [7] Cuando un conductor , como un dedo humano, toca la superficie sin revestimiento, se forma dinámicamente un condensador . Debido a la resistencia laminar de la superficie, se mide que cada esquina tiene una capacitancia efectiva diferente. El controlador del sensor puede determinar la ubicación del toque indirectamente a partir del cambio en la capacitanciamedido desde las cuatro esquinas del panel: cuanto mayor es el cambio en la capacitancia, más cerca está el toque de esa esquina. Sin partes móviles, es moderadamente duradero, pero tiene baja resolución, es propenso a señales falsas del acoplamiento capacitivo parásito y necesita calibración durante la fabricación. Por lo tanto, se usa con mayor frecuencia en aplicaciones simples como controles industriales y quioscos interactivos . [8]