¿Cómo funcionan las entradas táctiles de las tarjetas de desarrollo?

Tu MakeyMakey o la TouchBoard de Bare Conductive utilizan entradas especiales que les permiten interactuar con tus manos sin necesidad de usar botones. Incluso, micro:bit te permite utilizar los 3 pines sin necesidad de usar caimanes, pero tocando el negativo de la tarjeta y un pin al mismo tiempo.

Para el micro:bit, por ejemplo, tiene una alta resistencia de entrada, cuando tocas un pin de entrada y tierra en realidad estás haciendo un divisor resistivo que le manda un nivel lógico distinto al pin.

Un ejemplo de este principio es el código para el «Love meter», de los ejemplos de micro:bit. Al cerrarse el circuito a través de sus manos el Pin0 detecta nivel más bajo de voltaje, midiendo así el «amor» entre las parejas.

El Makey Makey tiene un funcionamiento similar, solo que tiene un programa más apropiado para detectar la conductividad de tus manos, logrando hacer cadenas de hasta 5 personas y funcionar correctamente. Según la información del diagrama esquemático del proyecto tiene resistencias pullup de 22MOhms, lo suficiente para mantener en un estado alto los pines de entrada pero convenientemente alto para que no afecte la detección de tus manos.

En la imagen se pueden observar las resistencias pullup, en la esquina superior derecha

Asimismo la TouchBoard y la PiCap de BareConductive tienen un integrado específico que detecta los cambios de capacitancia de los pines, que es el integrado MPR121, permitiendo que sólo sea necesario tocar una sola terminal para detectar su activación. Las características de estas tarjetas son más apropiadas para proyectos interactivos debido a que no necesitan que toques la terminal negativa del circuito, además de que es posible medir proximidad y no sólo detectarla.

En la esquina inferior derecha podemos ver las terminales tactiles de la tarjeta y el integrado encargado de acondicionar las señales.

El sensado capacitivo es una tecnología de medición de proximidad y los sensores que la emplean funcionan a partir de un campo eléctrico, detectando los objetos cercanos si ese campo se perturba. Estos sensores pueden detectar cualquier cosa que sea conductiva o que tenga una permitividad significativamente distinta a la del aire, como el cuerpo humano o frutas. A grandes rasgos la permitividad de un elemento es una medida de que tan difícil es crear un campo a través de ese material, así también es la cantidad de energía eléctrica que puede almacenar un objeto en presencia de un campo eléctrico.

Pensando en un capacitor, que es el elemento que utiliza el principio físico de la capacitancia, podremos entender un poco mejor éste concepto. Sucede que el capacitor más simple consta de 2 placas paralelas y dependiendo del material que las separe, que puede ser aire por ejemplo, será la medida de su capacitancia. Si, por otro lado, cambiamos el material que las separa, conservando la geometría de las placas, la capacitancia cambiará, dado el cambio en la permitividad.

Imágen ilustrativa de Bare Conductive de como la interacción del usuario afecta el campo eléctrico de la tarjeta.

Este tipo de tecnología está presente en muchas aplicaciones, en lo particular en los celulares y sistemas que requieran detectar cosas sin tocarlas directamente, como las salas de arte interactivo. Al igual que las otras tarjetas, su uso, a priori simple, esconde un fenómeno físico bastante interesante, que los ingenieros que las diseñaron supieron aprovechar para impulsar la creatividad tanto de niños como adultos.

Referencias:

https://www.bareconductive.com/make/what-is-capacitive-sensing/

https://www.instructables.com/community/How-does-Makey-Makey-sense-touch/

http://www.multiwingspan.co.uk/micro.php?page=mpr121

https://github.com/lancaster-university/microbit-dal/issues/90

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