Teclado touch capacitivo reconfigurável baseado em tecnologias impressas

Abstract

A área da sensorização tem vindo a ser alvo de uma constante evolução nas últimas décadas. Esta evolução é devida à descoberta de novos materiais e também da inovação e do aperfeiçoamento de novas técnicas de fabrico em conjunto com o avanço da eletrónica, que levam ao aparecimento de novos tipos de sensores. Atualmente, grande parte da investigação na área consiste na exploração do potencial destes novos sensores, aplicando-os assim em diversos meios, de modo a medir variadas grandezas. Um exemplo dos novos tipos de sensores são os baseados em tecnologias impressas. Estes sensores ganham relevância quando são consideradas as suas vantagens, como por exemplo, o seu baixo custo de produção e facilidade do seu desenvolvimento. No contexto desta dissertação é pretendido o desenvolvimento de um teclado touch capacitivo reconfigurável baseado em tecnologias impressas. Quando se fala em superfícies multitoque, podemos considerar muitas alternativas em relação ao tipo de sensores utilizados, como por exemplo, sensores capacitivos, resistivos, infravermelhos, entre outros. Nesta dissertação, serão utilizados os sensores capacitivos, visto serem os mais promissores e apresentarem várias vantagens em relação às suas alternativas. O teclado será baseado em tecnologias impressas, uma vez que estas são indicadas como alternativa viável ao ITO (Indium Tin Oxide) [1], que é o material mais utilizado na indústria neste tipo de sensores. Dentro dos diversos métodos de impressão, podem ser considerados diferentes tipos de tintas utilizadas bem como diferentes métodos de impressão. Nesta dissertação, será utilizado o método de screen printing dado ser um método rápido e eficaz na deposição de tintas baseadas em prata, que se tornam ideais para este tipo de sistemas devido às suas características de condutividade elétrica. Para além do desenvolvimento da matriz capacitiva, será também feita a respetiva eletrónica de instrumentação da matriz. Através da adição de um microcontrolador, será possível comunicar com uma aplicação gráfica de modo a que seja possível visualizar as áreas de toque bem como definir o layout do teclado. A aplicação gráfica permitirá que o utilizador reconfigure a matriz, de maneira a definir o teclado da melhor maneira que lhe convém. Este requisito é um dos objetivos fundamentais desta dissertação. Os objetivos desta dissertação foram cumpridos. Foi possível, após o desenvolvimento do todo o sistema do teclado, visualizar a informação dos toques para diferentes layouts de forma satisfatória.

The area of sensing has been the target of a constant evolution over the past decades. This evolution is due to the discovery of new materials and also innovation and development of new manufacturing techniques together with the advancement of electronics, leading to the forthcoming of new types of sensors. Currently, much of the research in the area is on exploring the potential of these new sensors, employing them in several ways in order to measure various physical quantities. An example of new types of sensors are sensors based on printed technologies. These sensors become more important when considered its advantages such as its low cost of production and ease of development. In the context of this work it is intended the development of a reconfigurable capacitive touch keypad based on printed technologies. We can consider many alternatives in the type of sensors used, such as capacitive sensors, resistive, IR and others. Capacitive sensors are used in this dissertation because they are the most promising and have several advantages compared to its alternatives, such as, the possibility of recognizing multiple touches simultaneously and excellent optical characteristics. The keypad will be based on printed technologies since these technologies are shown as viable alternative to ITO (Indium Tin Oxide) [1], which is the material most used in the industry in this type of sensors. Within the various printing methods, different types of inks can be considered, as well as, many printing methods. In this dissertation, will be used screen printing method as it is a quick and efficient method for depositing silver-based inks, which make them ideal for this type of systems due to its characteristics of electrical conductivity. In addition to the development of the capacitive array, the array of respective electronic instrumentation is also made. Through the aid of a micro-controller to handle the communication with the graphical interface, it is possible such that it is possible to display the touch areas and to define areas of interest for our keypad. The application is developed in C # and allow the user to reconfigure the layout in order to set the keyboard in the best way that suits him. This requirement is one of the fundamental objectives of this dissertation. The objectives of this work have been met. It was possible, after the development of the entire keypad system, view the information of touches for the different layouts satisfactorily.