Aplicación de la tecnología de detección capacitiva en circuitos de control para videojuegos

　　La velocidad gráfica y de procesamiento puede limitar o mostrar el estado de desarrollo del software en los juegos, haciendo que sean los más propensos a atraer la atención de consumidores y críticos. El mando de consola es igual de importante. Los sistemas de interfaz de los mandos de videojuegos se actualizan constantemente, con el objetivo de permitir una interacción más eficaz con las escenas que se muestran en pantalla.

　　Aunque la mayoría del desarrollo de videojuegos se centra en software y procesadores, muchas ideas creativas y vanguardistas importantes están relacionadas con los mandos. Debido a que los desarrolladores de sistemas de juego y periféricos buscan mejorar la interacción de los jugadores con sus sistemas, se realizan desarrollos y mejoras continuas en ergonomía, estilo, funcionalidad y características únicas.

　　Buscando nuevos modelos

　　Quizá todos recordemos los primeros mandos Atari con bases cuadradas, que contaban con una tecla central y un botón al lado, un diseño que era bastante suficiente para los videojuegos de la época. En ese momento, solo necesitabas controles direccionales básicos y un botón select para jugar, y este mando cumplía completamente esos requisitos. Nintendo lanzó posteriormente la Nintendo Entertainment System con un mando cuadrado, donde el botón de flecha reemplazaba al joystick del juego y añadía un segundo botón, un cambio importante desarrollado con la tecnología existente.

　　A partir de ese momento, el controlador se volvió cada vez más complejo. Ahora, los mandos estándar de consola tienen más botones que nunca, y cada tecla ofrece funciones más potentes. Los botones con interrupción sensible a la presión ofrecen un mejor control del efecto gatillo, lo cual es especialmente útil para el control de frenado y aceleración en videojuegos de conducción.

　　En los juegos de lucha, los convertidores condensador-voltaje utilizan tecnología de condensadores conmutados. La función de paquetes de vibración permite a los jugadores experimentar sensaciones realistas, en lugar de solo efectos de sonido y luz. Gracias a las sobresalientes capacidades de simulación del joystick, cobra vida en los últimos mandos. La tecnología de detección capacitiva (detección táctil capacitiva) es la última tecnología de interfaz que mejora la usabilidad de los mandos de juego y ofrece los diseños mecánicos más impresionantes.

　　Visión general de la tecnología de detección capacitiva

　　Los sensores capacitivos se utilizan más comúnmente en paneles táctiles de ordenadores personales y reproductores multimedia portátiles. Los fabricantes de teléfonos móviles también han comenzado a invertir para promover su uso y han desarrollado varios modelos para la venta. La arquitectura sencilla, la impermeabilización de dispositivos y un diseño mecánico robusto son características muy atractivas de las interfaces de detección capacitiva.

　　Método

　　Existen varias formas de lograr efectos de detección capacitiva, pero los elementos básicos permanecen fijos. Entre ellos, los sensores capacitivos son simplemente almohadillas de cobre conectadas al circuito controlador de una placa de circuito impreso. La combinación de los botones de detección y sus cables de conexión genera capacitancia a su alrededor.

　　El plano de tierra, los dispositivos metálicos de soporte y otros componentes electrónicos y mecánicos considerados durante el diseño afectan al valor de capacitancia del sensor. Se cree generalmente que el valor de capacitancia del sensor es equivalente al valor de capacitancia entre este y el plano de tierra. Cuando un material conductor de disparo (como un dedo) se acerca al sensor hasta cierto punto, el valor de la capacitancia aumenta. Esto se debe a que el propio conductor crea más caminos posibles entre el sensor y el plano de tierra, y cuantos más caminos hay, más líneas de campo se generan, lo que a su vez incrementa el valor total de capacitancia.

　　En la parte frontal de un sensor capacitivo hay condensadores conmutados, una fuente de corriente interna o una fuente de tensión con resistencias externas. Todos estos métodos están destinados a introducir valores de tensión en el condensador de detección. Este valor de voltaje puede ser procesado por el ADC o por un circuito de medición de tiempo de carga compuesto por comparadores, y luego transmitido al contador o temporizador. Cuando se utilizan valores de salida digitales para el procesamiento de datos y la toma de decisiones en sistemas de detección capacitiva, sufren transformaciones en el valor de salida del ADC o cambios analógicos en el valor de conteo del condensador. Más adelante, profundizaremos en dos métodos comúnmente utilizados: oscilador de relajación y método de aproximación sucesiva.

　　Diseño real

　　Construir un sensor capacitivo en diseño real no es difícil. Como se mencionó antes, los sensores capacitivos simplemente colocan una lámina conductora en la placa de circuito impreso, normalmente una lámina de cobre. Esta hoja conductora se activa mediante un material—normalmente un dedo—y puede conectarse directamente a los componentes de control; Y puedes interactuar directamente con él. La placa de inducción se coloca sobre una superficie superpuesta justo debajo del área de detección. Es mejor asegurarse de que no haya aire entre el sensor y la superposición, y se debe usar un adhesivo no conductor para adherir firmemente el sustrato del sensor a la superposición.

　　El circuito de control se puede ajustar cerca del sensor, y cuanto más cerca, mejor. Los requisitos estructurales mecánicos de los sensores determinan la configuración de los circuitos de control. Cuanto más lejos está el sensor y el circuito de control, mayor es la capacitancia primaria entre el sensor y el plano de tierra, porque el conductor interactúa con el entorno circundante y, por tanto, aumenta la capacitancia; Cuanto mayor es la distancia, más pronunciado es el incremento.

　　Aunque no es fácil establecer la distancia máxima, en general, el límite funcional se considera entre 6 y 12 pulgadas. El sustrato de los dispositivos de inducción capacitiva no es fijo; Entre estos, el diseño más común es la placa de circuito impreso FR4 básica con cables de cobre. Además, también son comunes placas de circuito impreso elásticas con láminas de cobre (normalmente usando película de poliimida — Kapton). Los sustratos elásticos facilitan el diseño mecánico, especialmente en superficies curvas. Impresos con tinta conductora como carbono o plata sobre materiales elásticos, los sensores capacitivos pueden producirse a un coste extremadamente bajo, pero este proceso requiere control de la PCB y los conectores porque el material elástico no puede ser soldado.

　　Materiales conductores transparentes, como el Indium TinOxide (Indium TinOxide; La ITO también se ha utilizado rápida y ampliamente en aplicaciones con pantalla táctil. Los sensores ITO se imprimen sobre películas de vidrio o tereftalato de polietileno (PET), y luego se combinan con el diseño final final. Aunque ahora existe chip-on-glass para controlar estas aplicaciones, el uso de conectores elásticos o soldadura con barra rápida en placas de circuito impreso es un enfoque más económico.