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La geometría de este ejemplo de pantalla táctil está tomada de la referencia [1] y consta de tres electrodos conductores en el plano XY a z = 0 y cuatro electrodos sensores en el plano XY a z = 254 μm. La estructura mostrada en la Figura 1 se genera en XFdtd utilizando las herramientas de geometría incorporadas. Una de las líneas se crea primero utilizando un cuerpo de hoja 2D y, a continuación, las otras líneas idénticas se crean copiando, pegando y reubicando. Una vez creada la geometría, los electrodos se configuran para tener una conductividad de 1x10^4 y la permitividad dieléctrica para los sustratos superior, medio e inferior se establece en 7.
Figura 1: Geometría de la pantalla táctil con tres electrodos conductores y cuatro electrodos sensores.
La matriz de capacitancia 7x7 de la pantalla táctil se simula utilizando el Electrostatic Solver en XF. Los siete electrodos se identifican asociando un punto de tensión estática a cada uno de ellos. En la Tabla 1 se muestra la matriz de capacitancia SPICE simulada para el caso sin carga. Los valores de capacitancia propia corresponden a los valores a lo largo de la diagonal mientras que los valores de capacitancia mutua son los valores fuera de la diagonal.
Tabla 1: Matriz de capacitancia SPICE sin carga (fF).
Cuando se carga la pantalla, la capacitancia cambia. En este ejemplo, se ha añadido un lápiz óptico de 1 mm y se le ha asignado una tensión estática de 0 V para representar que está conectado a tierra. El palpador toca la pantalla por encima del nodo D2S3, como se muestra en la Figura 2. Se ejecutó una segunda simulación electrostática y se calculó la matriz de capacitancia SPICE cargada. En las Tablas 2 y 3 se muestra el cambio de capacitancia entre los casos con y sin carga. En la Tabla 2, la capacitancia mutua está resaltada y la ubicación del palpador puede identificarse fácilmente en rojo porque es el único cambio positivo. En la Tabla 3, se resaltan los valores de autocapacidad. Aquí, los cambios negativos indican la ubicación del palpador en los electrodos D2 y S3.
Figura 2: Palpador conectado a tierra en el nodo D2S3.
Cuadro 2: Variación de la capacidad mutua entre el caso con carga y sin carga (fF).
Tabla 3: Variación de la autocapacidad entre el caso con carga y sin carga (fF).
En la figura 3 se muestra la distribución de la tensión a lo largo de D2 for. El palpador conectado a tierra influye notablemente en la tensión y, por tanto, provoca el cambio de capacitancia.
Figura 3: Distribución de la tensión a lo largo de D2 cuando se aplica 1 V al electrodo.
Referencia
T. H. Hwang et al., "A Highly Areas-Efficient Controller for Capacitive Touch Screen Panel Systems," IEEE Transactions on Consumer Electronics, Vol.56, No.2, pp.1115-1122, May 2010.