Systèmes d’entrée modernes – un aperçu
Utiliser des appareils est pour nous une normalité. Le téléphone portable à lui seul nous accompagne jour et nuit. Il réagit aux informations que nous saisissons d’une manière ou d’une autre. La technologie de commande tactile des smartphones est appelée PCAP ou Projected Capacitive Touch. Tous les appareils avec lesquels nous communiquons nécessitent des systèmes de saisie modernes. Sur un ordinateur portable, nous utilisons généralement un clavier et une souris. Dans un distributeur de tickets, par exemple, ce sont des touches, souvent associées à un écran. Le lave-vaisselle, le four, le mixeur – tous ces appareils ont des touches. En voiture, nous utilisons également des touches, un écran tactile, une molette, un joystick, des commandes vocales et parfois ce que l’on appelle des gestes – c’est-à-dire un mouvement d’expression par lequel nous transmettons un ordre. En fonction de la saisie et des besoins, différentes technologies sont choisies comme IHM (interface homme-machine) ou comme système de saisie.
Différents types de capteurs de pression pour les systèmes d’entrée
Derrière chaque touche se cache une sorte de capteur. Il détermine si une touche est enfoncée. Un consommateur est ainsi activé ou l’information de la pression sur la touche est transmise à un appareil de commande. L’interrupteur simple typique, par exemple un interrupteur de lumière, ferme ou interrompt le circuit électrique. Lumière allumée : circuit électrique fermé ; lumière éteinte : Circuit électrique interrompu. Dans ce cas, le consommateur est l’ampoule, aujourd’hui une lumière LED. Le circuit électrique est fermé ou interrompu par un mouvement mécanique. La plupart des boutons sont basés sur le principe : ON – OFF.
Les systèmes de saisie sont généralement mis en œuvre de la manière suivante:
- Contacts de fermeture
- Capteurs résistifs
- Capteurs piézoélectriques
- apteurs capacitifs
- urs agnostiques
Comparaison des systèmes de saisie les plus courants
Les claviers d’ordinateurs, les touches de photocopieurs, les touches de différents appareils électroménagers, etc. sont généralement équipés de boutons-poussoirs à faible course ou de microrupteurs. Sur les claviers à membrane fermés, les contacts sont parfois fermés par un dôme métallique que l’on enfonce. La plupart des boutons-poussoirs ont de tels « contacts de fermeture ». Les avantages : évaluation simple du signal, retour tactile naturel grâce à la course des touches, pas de consommation d’énergie au repos. Les inconvénients, en revanche, sont les suivants : Ouverture mécanique pour la touche, présence d’arêtes de salissure, non étanche à l’eau, durée de vie limitée ou, dans le cas des claviers à membrane : condition de film plastique comme façade de commande – les possibilités de conception sont limitées. Les deux variantes sont vulnérables au vandalisme.
Le fonctionnement d’un écran tactile résistif
Le capteur tactile résistif, comme un écran tactile résistif, fonctionne comme suit : Le film avant est pressé sur le film arrière et ferme un contact. Dans ce cas, les conducteurs électriques sont presque invisibles afin que l’écran reste visible derrière le tactile résistif. Un tel clavier se compose de pistes conductrices qui sont souvent réalisées sous forme de matrice. Les films mobiles servant de surface sont alors une condition et limitent les variantes de design. Si la feuille frontale est défectueuse, le système de saisie ne fonctionne généralement plus. L’écran tactile résistif a entre-temps été largement remplacé par le tactile capacitif ou PCAP.
Quand un capteur capacitif est-il utile?
Un capteur capacitif fonctionne de manière totalement différente : il s’agit d’un type de capteur qui utilise les variations de la capacité d’un condensateur électrique pour détecter des informations sur l’environnement ou réagir au toucher. Le capteur capacitif contient une électronique qui détecte les changements de capacité et les convertit en un signal électrique.
Pour qu’une modification de la capacité puisse être détectée par l’approche ou le contact d’un doigt, il faut que le front d’attaque soit non conducteur. Le verre ou le plastique utilisé comme face d’entrée remplit cette condition. En revanche, toutes les surfaces métalliques ne conviennent pas. Si le doigt qui déclenche la touche est isolé électriquement, par exemple par le port de gants, aucune modification de la capacité ne peut être constatée – aucun signal n’est déclenché. Il en va de même lorsque l’appareil est utilisé avec un stylo ou une clé. Si la surface de commande capacitive est mouillée ou sale, la modification de capacité qui en résulte est filtrée par des algorithmes complexes. Il est alors difficile de distinguer une pression intentionnelle d’autres perturbations. Nous le réalisons lorsque la fonction prévue ne se déclenche pas ou est retardée (par exemple pour la cuisinière en céramique). Selon l’humidité de l’air, l’utilisation de crème pour les mains, le degré de salissure, etc., la technologie capacitive est vulnérable, la pression sur la touche n’est pas reconnue ou seulement après plusieurs manipulations.
En principe, un capteur capacitif peut également être utilisé comme capteur de pression. La surface de commande est déplacée ou déformée par une pression sur une touche, ce qui modifie la distance entre les plaques et donc la capacité électriquement mesurable. Cela fonctionne également avec des façades métalliques. Il n’est toutefois pas facile d’obtenir une évaluation du signal fiable pour le processus, car la capacité est également influencée par la chaleur.
Un capteur de pression piézoélectrique
fonctionne par évaluation électronique
Le capteur de pression piézoélectrique fait également partie de la liste des systèmes de saisie courants : une membrane métallique est recouverte d’un matériau piézoélectrique et est solidement reliée à une façade de commande. Lorsque l’on appuie sur une touche, le disque piézoélectrique s’étire légèrement et émet ainsi une tension qui peut être évaluée électriquement. L’évaluation électronique de la tension est plus complexe que, par exemple, une variation de résistance. Il peut être difficile de faire la différence entre un « signal thermique » dû à un changement rapide de température et une pression sur une touche. Cette technologie est moins adaptée aux longues saisies de touches.
Qu’est-ce qu’une jauge de
contrainte?
Un capteur de pression courant et familier est basé sur des jauges de contrainte. La plupart des mesures de poids pour les balances sont basées sur ce principe. Les jauges de contrainte détectent les changements de résistance électrique causés par l’étirement ou la déformation d’un matériau.
La technologie Agnostique Touch,
une nouvelle solution parmi les
systèmes d’entrée de données
La technologie Agnostique Touch utilise la technologie des jauges de contrainte. Le petit capteur de force très sensible avec circuit en pont de Wheatstone intégré est soudé sur un circuit imprimé par montage en surface automatisé. Celle-ci est à son tour collée sur la face arrière de la façade de commande. La flexion mécanique due à la pression sur la touche est transmise par le capteur avec une modification de la résistance électrique. En général, il y a un capteur par touche. En fonction de la géométrie ou de l’application de la saisie, différentes dispositions sont judicieuses. En effet, plus la force exercée est élevée, plus la déformation mécanique de la surface de commande est importante. La résistance électrique varie linéairement en fonction de la déformation. La force de la pression sur la touche sert donc de dimension d’entrée supplémentaire.
Qu’est-ce qui rend le capteur agnostique si
spécial?
Il n’y a pas de limites au matériau de la surface de commande. Seule une flexion mécanique minimale de l’ordre du micromètre est nécessaire sur la surface de commande. Pour une façade en acier inoxydable de 1 mm d’épaisseur, une force de quelques centaines de grammes suffit – comme un toucher sur un smartphone. C’est à peine imaginable et très impressionnant.
Outre les surfaces métalliques comme l’acier inoxydable ou l’aluminium, le verre, la céramique ou une façade de commande en bois conviennent également. Une flexion mécanique imperceptible suffit. Elle peut en outre être effectuée par un doigt, mais aussi par un stylo, une clé ou un outil, qu’il soit mouillé, froid ou sale.
Avec la technologie Agnostique Touch, les signaux de tous les capteurs du front d’entrée sont évalués par un logiciel. Les forces exercées n’importe où sur la surface sont enregistrées de manière fiable. Il en résulte des signaux de touches stables et clairement attribués. Ainsi, la pression entre deux touches est identifiée, mais n’est pas considérée comme un signal. Il en va de même pour les déformations indéfinies. En calibrant le système de saisie avec une force définie, il est possible d’attribuer des modèles de signaux clairs à différentes touches. Quel que soit le matériau du front d’entrée, la sensibilité des touches est donc la même et peut être modifiée selon les besoins.
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