Guia sobre ecrãs táteis resistivos para projetos OEM industriais

Os ecrãs táteis resistivos já não são a opção padrão nos aparelhos eletrónicos de consumo, mas isso não os torna obsoletos. Continuam a ser uma escolha sensata quando um operador tem de utilizar uma luva grossa, uma caneta passiva ou outro objeto não condutor para controlar o equipamento.

A tecnologia apresenta também limitações evidentes. Um ecrã resistivo convencional suporta normalmente a entrada de um único ponto; a sua superfície flexível em PET risca-se mais facilmente do que o vidro de proteção; e o seu desempenho ótico é, geralmente, inferior ao de um conjunto PCAP típico.

A questão certa não é, portanto, se o ecrã tátil resistivo é antigo ou novo. Trata-se de saber se a entrada baseada na pressão, a estrutura mecânica e o ciclo de funcionamento previsto se adequam ao equipamento.

O que é um ecrã tátil resistivo?

Um ecrã tátil resistivo é um sensor tátil sensível à pressão. Utiliza duas superfícies condutoras transparentes separadas por um espaço muito pequeno. Quando a superfície superior é pressionada, os dois revestimentos condutores entram em contacto. Um controlador mede a tensão resultante e converte-a em coordenadas X e Y.

Uma vez que a ativação depende da pressão e não da condutividade elétrica do objeto com que se toca no ecrã, este pode ser utilizado com o dedo nu, com uma mão enluvada ou com um stylus de plástico passivo.

Esse princípio de funcionamento explica tanto o seu valor como os seus limites: aceita praticamente qualquer objeto que sirva de ponteiro, mas a superfície superior tem de permanecer flexível, sendo, por isso, um componente sujeito a desgaste mecânico.

Como funciona um ecrã tátil resistivo

Um sensor resistivo comum do tipo «filme sobre vidro», ou F+G, contém:

• Uma película de PET com revestimento rígido e um revestimento de ITO transparente na sua face inferior
• Pequenos pontos espaçadores impressos numa das superfícies condutoras
• Uma fina camada de ar mantida por um adesivo espaçador perimetral
• Um substrato de vidro com um revestimento de ITO transparente na sua superfície superior
• Uma ligação FPC ligada a um controlador tátil compatível

Quando é aplicada pressão, a película de PET dobra-se localmente até que as duas superfícies revestidas com ITO se encontrem. O controlador estabelece um gradiente de tensão, lê a tensão no ponto de contacto e calcula a posição do toque.

O controlador faz parte do sistema, não é um adaptador de cabo opcional. Um sensor resistivo simples produz normalmente um sinal analógico e não se liga diretamente à porta USB. A saída USB ou RS-232 é, normalmente, fornecida por uma placa controladora separada.

Principais características dos ecrãs táteis resistivos

Caraterística	O que isso significa na prática, em termos de equipamento
Método de ativação	Requer pressão física; o objeto com que se entra em contacto não precisa de ser condutor
Objetos de entrada	Funciona com o dedo, com uma luva grossa ou com uma caneta passiva, desde que seja aplicada pressão suficiente
Modo tátil	Os sensores convencionais de 4 e 5 fios são normalmente do tipo de toque único
Estilo da interface	Ideal para botões, menus, introdução de números e seleção precisa de pontos; não se destina a gestos de pinça ou com vários dedos
Superfície	Utiliza uma superfície de trabalho em PET flexível, que é mais sensível a riscos e ao desgaste do que o vidro de proteção
Desempenho ótico	A película, os revestimentos condutores e as interfaces internas reduzem a transmissão e aumentam a reflexão, em comparação com um conjunto PCAP típico
Água na superfície	Normalmente, as gotículas não estabelecem contacto, a menos que exerçam pressão suficiente; isto não torna o conjunto à prova de água
Controlador	Requer a configuração correta da cablagem, da disposição dos pinos, do controlador e da calibração
Vida útil	Depende da construção do sensor, da força de ativação, do local de contacto e das especificações do fornecedor; a película superior continua a ser um componente sujeito a desgaste
Custo do projeto	É necessário apresentar um orçamento com base nas dimensões reais, na construção, no controlador, na personalização, na quantidade e nos requisitos de fornecimento

Há dois aspetos que são frequentemente mal interpretados. Em primeiro lugar, “funciona quando molhado” não é o mesmo que «à prova de água». A água pode ainda entrar à volta da moldura, da borda do sensor, da saída do FPC ou do conjunto do LCD. Em segundo lugar, o ecrã tátil resistivo não é automaticamente mais barato do que o PCAP. O custo final do projeto depende do conjunto completo, e não apenas do princípio de deteção.

Normalmente, também não é possível colocar uma lente de cobertura rígida sobre a superfície ativa de um ecrã tátil resistivo convencional, uma vez que a película de PET tem de ser flexível. Se for obrigatório o uso de vidro resistente a impactos, tecnologia multitoque ou uma superfície de operação em vidro nivelada, considere a tecnologia PCAP ou uma construção resistiva robusta concebida especificamente para o efeito. Para uma comparação completa das tecnologias, consulte Ecrã tátil PCAP vs. ecrã tátil resistivo para equipamento industrial.

Ecrãs táteis resistivos de 4 fios vs. 5 fios

Tanto os sensores de quatro fios como os de cinco fios detetam o contacto entre duas superfícies condutoras, mas geram e medem o sinal de coordenadas de forma diferente.

Item	Resistivo de 4 fios	Resistivo de 5 fios
Geração de coordenadas	As duas camadas condutoras alternam entre a medição nos eixos X e Y	Os gradientes de tensão nos eixos X e Y são gerados no vidro inferior
Papel do filme de maior sucesso	Participa na medição de coordenadas	Funciona principalmente como uma sonda de deteção de tensão
Efeito do desgaste elétrico da camada superior	Pode afetar a linearidade e a calibração	Menos propenso a causar o mesmo desvio de coordenadas
Utilização típica	Sistemas de controlo para serviços moderados e projetos de substituição compatíveis	Controlos de utilização frequente em que a estabilidade das coordenadas a longo prazo é importante
Controlador	Requer um controlador de 4 fios	Requer um controlador de 5 fios

Ecrã tátil resistivo de 4 fios

Num sensor de 4 fios, uma camada condutora estabelece o gradiente de tensão para um eixo e a outra camada estabelece-o para o segundo eixo. O controlador inverte as funções elétricas das duas camadas para obter ambas as coordenadas.

Uma vez que ambas as camadas participam na medição, as alterações na uniformidade elétrica da camada superior flexível podem, a longo prazo, afetar a linearidade ou a calibração. Um ecrã de 4 fios pode continuar a ser a escolha correta quando a frequência de toque prevista for moderada, a especificação de serviço exigida estiver disponível e o controlador existente for compatível.

Ecrã tátil resistivo de 5 fios

Num sensor de 5 fios, quatro ligações à volta do vidro inferior criam os gradientes de tensão para ambos os eixos. A quinta ligação está ligada à película condutora superior, que funciona principalmente como sonda de deteção.

Isto faz com que o desempenho das coordenadas dependa menos da uniformidade elétrica da película superior. A superfície pode ainda ser riscada ou perfurada, mas é menos provável que o desgaste condutor normal da camada superior provoque o mesmo desvio das coordenadas observado num desenho convencional de 4 fios.

Por isso, o sistema de cinco fios é frequentemente preferido para comandos fixos que são acionados com frequência. No entanto, não é automaticamente a melhor opção para todos os projetos: a compatibilidade do controlador, a disponibilidade, as dimensões e as especificações do sensor certificado continuam a ser determinantes na escolha.

Existem também sensores resistivos de oito fios. Estes utilizam um princípio semelhante ao dos sensores táteis de quatro fios, mas incluem ligações de deteção para compensar a perda de tensão nas bordas do painel. São principalmente relevantes para sistemas especializados ou antigos; verifique se o controlador os suporta e se existe disponibilidade a longo prazo antes de os especificar.

Especificações que os compradores OEM devem confirmar

A diagonal não é suficiente para definir um ecrã tátil resistivo. Os seguintes elementos devem ser confirmados num desenho técnico e nas especificações do produto.

Especificações	Porque é que é importante
Construção	Confirma F+G ou outra combinação aprovada e a espessura total real
Configuração dos fios	Tem de ser compatível com o controlador e o sistema de substituição
Em geral, áreas ativas e de visualização	Determina o alinhamento com o ecrã LCD, a moldura e a interface apresentada
Força de ativação	Afeta a sensação de utilização e o desempenho quando se utilizam luvas ou uma caneta tátil
Linearidade e precisão	Definir o desempenho das coordenadas antes e depois da calibração
Transmissão de luz e turvação	Influenciar o brilho, o contraste e a nitidez do ecrã
Dureza superficial	Indica resistência a riscos, mas não define a vida útil total
Classificação de duração de ativação	Deve ser avaliado em função do número real de toques por dia e da utilização repetida de controlos fixos
Temperatura de funcionamento e de armazenamento	Tem de corresponder ao ambiente completo do equipamento, e não apenas à classificação do ecrã LCD
Detalhes da FPC	Incluir posição, direção, comprimento, inclinação, lado de contacto e definição dos pinos
Áreas de isolamento e vedação das bordas	Determine onde a moldura ou a junta podem entrar em contacto com o sensor de forma segura
Interface do controlador e do anfitrião	Confirmar a compatibilidade com 4/5/8 fios, a calibração, os controladores e a saída USB, série ou outra saída do anfitrião

Evite copiar um valor “típico” do catálogo de outro fornecedor. Os valores relativos à força de ativação, transmissão, resistência, dureza e vida útil variam consoante a construção do painel e o método de ensaio. A especificação aprovada para a peça selecionada é a única referência útil para a produção.

Riscos da integração com fabricantes de equipamento original (OEM)

Dimensões mecânicas e traçado do FPC

Um sensor pode ter as dimensões nominais corretas e, mesmo assim, ser impossível de instalar. Verifique o contorno, a área ativa, a área de visualização, a espessura, a saída do FPC, a orientação do conector e o espaço disponível para dobragem. Num projeto de substituição, o desenho original do sensor é mais útil do que apenas a abertura do armário.

Pressão da moldura e da junta

A moldura ou a junta não devem exercer uma pré-carga contínua sobre a área ativa ou sensível. Uma compressão irregular pode provocar toques falsos, zonas mortas ou coordenadas instáveis. Coloque a junta na borda aprovada e verifique a sua dureza, espessura, compressão, planicidade do invólucro e binário de aperto dos parafusos.

Controlador, ligação à terra e calibração

Adapte o controlador à configuração dos fios e à disposição dos pinos. Mantenha as ligações analógicas curtas e bem encaminhadas e, em seguida, verifique a ligação à terra, a filtragem e a calibração no invólucro acabado. O ruído elétrico, os cabos longos e as variações na alimentação elétrica podem reduzir a estabilidade das coordenadas, mesmo quando o próprio sensor se encontra dentro das especificações.

Ambiente e Limpeza

Especifique a temperatura de funcionamento real, a humidade, a exposição à luz solar, os contaminantes, os produtos químicos de limpeza, o tipo de luva e o número de toques por dia. A designação “de nível industrial” não constitui um critério de aceitação. No caso de equipamento instalado no exterior ou sujeito a limpezas frequentes, preste especial atenção ao envelhecimento do PET, à abrasão da superfície, à vedação das arestas e à proteção contra a penetração no invólucro.

Colagem ao ecrã LCD

Muitos sensores resistivos são fixados ao ecrã LCD com adesivo perimetral, deixando um espaço de ar entre o sensor e o ecrã. A colagem ótica pode reduzir a reflexão interna e o paralaxe, mas não torna a superfície de PET exposta resistente a riscos. O material e o processo de colagem devem ser validados para o sensor selecionado. Ver Ligação ótica vs. ligação por ar para a decisão relativa à ligação separada.

Quando se deve optar por um ecrã tátil resistivo?

Opte pelo ecrã tátil resistivo quando o equipamento tiver um requisito claro de entrada por pressão, utilização de um stylus passivo, utilização com luvas grossas, compatibilidade com controladores antigos ou uma interface simples de um único ponto.

Não o escolha apenas porque se presume que seja mais barato ou mais “industrial”. Um sistema PCAP moderno é normalmente a melhor opção quando o produto necessita de multitoque, de uma superfície de operação em vidro resistente, de elevada clareza ótica ou de um aspeto elegante, ao estilo dos produtos de consumo.

No caso de uma plataforma industrial já existente, a compatibilidade pode ser mais importante do que o desempenho teórico. Manter uma configuração de cablagem, um controlador e um design mecânico comprovados pode representar um risco menor do que substituir todo o sistema de entrada. No caso de uma nova plataforma, selecione a tecnologia tátil de acordo com a forma como os operadores irão, na prática, utilizar o equipamento ao longo de toda a sua vida útil.

Perguntas mais frequentes

Uma ecrã tátil resistiva funciona com qualquer tipo de luva?

Não é necessário utilizar uma luva condutora, mas a luva deve transmitir pressão suficiente para deformar a película superior. As luvas muito macias ou volumosas devem ser testadas na montagem final, em vez de serem aprovadas com base numa declaração genérica.

Uma ecrã tátil resistivo de 5 fios é sempre mais preciso?

Não necessariamente. A precisão depende do sensor, do controlador, da calibração, da montagem e do ambiente elétrico. A principal vantagem do sistema de 5 fios é que o desempenho das coordenadas a longo prazo depende menos do estado elétrico da camada superior flexível.

Posso substituir um sensor de 4 fios por um sensor de 5 fios?

Não como substituição elétrica direta. O controlador e a disposição dos pinos são diferentes. A alteração pode também afetar a placa flexível (FPC), o conector, a calibração e o desenho mecânico.

Recomendação final

Um bom projeto de ecrã tátil resistivo começa pelo operador, e não pelo catálogo. Verifique o que irá tocar no ecrã, com que frequência será utilizado, que tipo de danos na superfície são prováveis e se o controlador existente deve ser mantido. Em seguida, finalize o desenho técnico, a interface elétrica e os critérios de aceitação antes do início da produção.

Para um projeto personalizado ou de substituição, indique o modelo do ecrã LCD, o esquema do ecrã tátil, os detalhes do FPC, o modelo do controlador, o ambiente de funcionamento e a quantidade prevista. A Eagle Touch pode avaliar uma solução autónoma ecrã tátil resistivo personalizado, um conjunto de LCD colado ou uma solução completa de ecrã industrial.