Aplicação da tecnologia de sensoriamento capacitivo em circuitos de controle para videogames

　　A velocidade gráfica e de processamento pode limitar ou mostrar o status de desenvolvimento de softwares em jogos, tornando-os mais propensos a atrair a atenção de consumidores e críticos. O controle do console é igualmente importante. Os sistemas de interface dos controles de videogame estão sendo constantemente atualizados, visando permitir uma interação mais eficaz com as cenas exibidas na tela.

　　Embora a maior parte do desenvolvimento de videogames foque em software e processadores, muitas ideias criativas e inovadoras estão relacionadas aos controles. Como os desenvolvedores de sistemas e periféricos buscam melhorar a forma como os jogadores interagem com seus sistemas, o desenvolvimento contínuo e melhorias são feitos em ergonomia, estilo, funcionalidade e recursos únicos.

　　Buscando novos modelos

　　Talvez todos nos lembremos dos primeiros controles Atari com bases quadradas, com um joyckey central e um botão ao lado — um design que era mais do que suficiente para videogames na época. Naquela época, tudo o que você precisava eram controles direcionais básicos e um botão select para jogar, e esse controle atendia totalmente a esses requisitos. A Nintendo posteriormente lançou o Nintendo Entertainment System com um controle quadrado, onde o botão de seta substituiu o analógico do jogo e adicionou um segundo botão — uma mudança importante desenvolvida com a tecnologia existente.

　　A partir desse momento, o controlador tornou-se cada vez mais complexo. Agora, os controles padrão de console têm mais botões do que nunca, e cada tecla oferece funções mais poderosas. Botões com interrupção sensível à pressão proporcionam melhor controle sobre o efeito do gatilho, o que é especialmente útil para frenagem e controle de aceleração em jogos de direção.

　　Em jogos de luta, conversores capacitor-voltagem utilizam tecnologia de capacitor comutado. O recurso de vibração permite que os jogadores experimentem sensações realistas, em vez de apenas efeitos sonoros e de luz. Graças às capacidades excepcionais de simulação do joystick, ele ganha vida nos controles mais recentes. A tecnologia de detecção capacitiva (sensoramento tátil capacitivo) é a mais recente tecnologia de interface que melhora a usabilidade dos controles de jogos e oferece os designs mecânicos mais impressionantes.

　　Visão geral da Tecnologia de Sensoriamento Capacitivo

　　Sensores capacitivos são mais comumente usados em touchpads de computadores pessoais e players de mídia portáteis. Fabricantes de celulares também começaram a investir para promover seu uso e desenvolveram vários modelos para venda. Arquitetura simples, impermeabilização de dispositivos e design mecânico robusto são todos recursos altamente atraentes das interfaces de sensoramento capacitivo.

　　Método

　　Existem várias maneiras de alcançar efeitos de detecção capacitiva, mas os elementos básicos permanecem fixos. Entre eles, sensores capacitivos são simplesmente almofadas de cobre conectadas ao circuito controlador em uma placa de circuito impresso. A combinação dos botões de detecção e seus fios de conexão gera capacitância ao redor deles.

　　O plano de aterramento, os dispositivos metálicos de suporte e outros componentes eletrônicos e mecânicos considerados durante o projeto afetam o valor de capacitância do sensor. Acredita-se geralmente que o valor da capacitância do sensor é equivalente ao valor da capacitância entre ele e o plano de terra. Quando um material condutor de gatilho (como um dedo) se aproxima do sensor até certo ponto, o valor da capacitância aumenta. Isso ocorre porque o próprio condutor cria mais caminhos possíveis entre o sensor e o plano terra, e quanto mais caminhos houver, mais linhas de campo são geradas, o que por sua vez aumenta o valor total da capacitância.

　　Na extremidade frontal de um sensor capacitivo, há capacitores comutados, uma fonte de corrente interna ou uma fonte de tensão com resistores externos. Todos esses métodos têm como objetivo inserir valores de tensão no capacitor sensor. Esse valor de tensão pode ser processado pelo ADC ou por um circuito de medição de tempo de carregamento composto por comparadores, e então transmitido para o contador ou temporizador. Quando valores digitais de saída são usados para processamento de dados e tomada de decisão em sistemas de detecção capacitiva, eles passam por transformações no valor de saída do ADC ou mudanças analógicas no valor de contagem do capacitor. Posteriormente, vamos explorar dois métodos comumente usados: oscilador de relaxamento e método de aproximação sucessiva.

　　Projeto real

　　Construir um sensor capacitivo no projeto real não é difícil. Como mencionado acima, sensores capacitivos simplesmente colocam uma chapa condutora na placa de circuito impresso, geralmente uma folha de cobre. Essa folha condutora é acionada por um material — geralmente um dedo — e pode ser conectada diretamente aos componentes de controle; E você pode interagir diretamente com ele. A placa de indução é colocada sobre uma superfície de sobreposição diretamente abaixo da área de detecção. É melhor garantir que não haja ar entre o sensor e a sobreposição, e um adesivo não condutivo deve ser usado para aderir firmemente o substrato do sensor à sobreposição.

　　O circuito de controle pode ser ajustado próximo ao sensor, e quanto mais perto, melhor. Os requisitos estruturais mecânicos dos sensores determinam a configuração dos circuitos de controle. Quanto mais distante o sensor e o circuito de controle, maior a capacitância primária entre o sensor e o plano terra, pois o condutor interage com o ambiente ao redor e, assim, aumenta a capacitância; Quanto maior a distância, mais pronunciado é o incremento.

　　Embora não seja fácil definir a distância máxima, de modo geral, 6 a 12 polegadas é considerado o limite funcional. O substrato dos dispositivos de indução capacitiva não é fixo; Entre eles, o design mais comum é a placa de circuito impresso FR4 básica com fios de cobre. Além disso, placas de circuito impresso elásticas com folhas de cobre (geralmente usando filme de poliimamida — Kapton) também são comuns. Substratos elásticos facilitam o projeto mecânico, especialmente em superfícies curvas. Impressos com tinta condutora como carbono ou prata em materiais elásticos, sensores capacitivos podem ser produzidos a custo extremamente baixo, mas esse processo requer controle da PCB e dos conectores porque o material elástico não pode ser soldado.

　　Materiais condutores transparentes, como Índio Estanho (Índio Estanho; O ITO também tem sido rapidamente e amplamente utilizado em aplicações com telas sensíveis ao toque. Sensores ITO são impressos em filmes de vidro ou tereftalato de polietileno (PET), depois combinados com o design final final. Embora agora esteja disponível chip-on-glass para controlar tais aplicações, o uso de conectores elásticos ou solda por barra rápida em placas de circuito impresso é uma abordagem mais econômica.