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Ciencia Nuestra de cada Día

La Naturaleza nos sorprende cada instante con multitud de fenómenos que despiertan nuestra curiosidad. La Ciencia Nuestra de Cada Día es un espacio en el que Ángel Rodríguez Lozano nos incita a mirar a nuestro alrededor y descubrir fenómenos cotidianos que tienen explicación a la luz de la ciencia.

¿Cómo funcionan las pantallas táctiles?

Pantallas táctiles - La ciencia Nuestra de Cada Día podcast - Cienciaes.com

Hace unos días fui testigo de un hecho curioso. Me encontraba de visita en casa de unos amigos que tienen un niño pequeño. El chaval apenas tiene dos años de edad y andaba de un lado para otro, haciendo gracia a los presentes con sus ocurrencias. Para que se entretuviera un poco y nos dejara conversar, el padre encendió el televisor y buscó un canal que ofreciera dibujos animados. El niño se sentó expectante durante unos minutos pero pronto el programa se cortó y comenzaron los anuncios. En ese momento, el niño se levantó, se acercó decidido al televisor y pasó la mano por la pantalla de izquierda a derecha repetidamente, como hacemos para cambiar de página los que estamos habituados a usar el teléfono móvil.

Al no conseguir que el televisor cambiara de canal, el niño se miró la mano asombrado y rompió a llorar desconsoladamente. Él no sabía que aquel televisor era una de esas reliquias antiguas que funcionan con tubos de rayos catódicos, vamos, de los que se fabricaron mucho antes de existir las pantallas táctiles, así que todos nos echamos a reír ante la ocurrencia. La madre cogió cariñosamente en brazos a niño y le dejó su móvil para que comprobara que el fallo no tenía nada que ver con sus manos sino con el televisor ¡Qué mundo más curioso!, pensé.

Después, comentando el hecho, uno de los presentes preguntó: ¿Cómo funcionan las pantallas táctiles de los teléfonos móviles?

Al buscar la respuesta lo primero que se me vino a la cabeza tenía que ver con la sensación táctil en sí misma. Al fin y al cabo, nada se inventa porque sí, sino porque intentamos imitar lo que la naturaleza ha inventado mucho antes. Imagine usted que alguien le toca la mano. Inmediatamente descubre si el objeto con el que le han tocado es puntiagudo o romo, si ha presionado mucho o poco, si está caliente o frío…. Y no sólo eso, salvo que tenga algún problema neurológico importante, usted sabe exactamente que el punto de contacto está en el dorso de su mano y no en el pié, en el pecho, o en la cara, es decir, ha localizado dónde se ha producido el contacto.

En el cuerpo humano, la sensación del tacto con un objeto externo, desata una serie de sensaciones que comienzan en las terminaciones nerviosas del lugar de contacto y acaban el en cerebro. Allí, en el córtex cerebral, tenemos una especie de mapa corporal que indica dónde nos han tocado. Es un mapa curioso porque da una imagen distorsionada de nuestro cuerpo. Tenemos más terminaciones nerviosas en nuestra mano que en nuestros muslos, nuestros labios son más sensibles, proporcionalmente, que nuestro pecho, etc. Si representáramos nuestro cuerpo en función de las terminaciones nerviosas que poseemos en el sentido del tacto, tendríamos unos labios y lengua enorme, unas manos grandes y un sexto también grande, en cambio, nuestras piernas y nuestro tórax sería muy pequeño.

Pero todo esto es solamente una introducción que nos va a servir para comprender cómo la moderna tecnología ha utilizado esas ideas para diseñar la modernas pantallas táctiles de los móviles, tabletas, televisores inteligentes, etc.

Una pantalla táctil, para que su nombre se ajuste a lo que se espera de ella, debe ser como nuestra piel, es decir debe reaccionar de alguna manera al contacto, debe transmitir la posición del lugar exacto en el que ha tenido lugar y debe tener un “cerebro electrónico” que interprete la señal y la asocie a la función que queremos realizar. Si pulsamos el icono que abre el reproductor de audio, la pantalla debe detectar que la hemos tocado precisamente en ése lugar y no otro, y asociarlo con la ejecución de los comandos necesarios para que el reproductor de audio aparezca en pantalla. Ahora bien, ¿cómo debe estar diseñada la pantalla para que detecte el lugar de contacto? La verdad es que impresiona la cantidad de tecnologías diferentes que se han desarrollado: capacitivas, resistivas, acústicas, ópticas, de resonacia electromagnética, etc. Vamos a darle un repaso a las más usuales.

Todos lo hemos sufrido alguna vez. Al ir a abrir la puerta de un coche, !zas!, sufrimos una pequeña descarga eléctrica, también sucede a veces al saludar a otra persona, al tocar el pomo de la puerta, etc. La descarga se debe a que nuestros cuerpos son conductores de la electricidad y al tocar objetos cargados, las cargas eléctricas se transmiten a través de la piel y, si la diferencia de carga es muy grande, antes de tocar el objeto, salta un chispa y nos da un “calambrazo”. Bien pues en ése fenómeno se basa el principio de funcionamiento de las pantallas táctiles de los famosos iPad, iPhone, i…etc y muchos de los dispositivos móviles más comunes. Una pantalla de este tipo, llamada capacitiva, tiene una capa que almacena carga eléctrica. Cuando la tocamos con el dedo, parte de la carga fluye hacia nosotros. El dispositivo detecta la variación de carga con unos circuitos situados en las esquinas y calcula dónde ha tenido lugar el contacto. Una vez determinado, se asocia esas coordenadas al programa cuyo icono estamos pulsando.

Esta tecnología tiene la ventaja de que las capas son muy transparentes, se pueden diseñar de manera que detecte varios puntos de contacto al mismo tiempo. Tiene un inconveniente que muchos de nosotros habremos notado: no hay forma de que funcione con guantes. Es lógico, sin nos ponemos unos guantes aislantes no hay transmisión de carga y la pantalla no detecta el contacto. No obstante, como siempre hay inventos para todo, existen ya en el mercado guantes especiales con material conductor en la punta de los dedos ideales para los días muy fríos.

Otro tipo genérico de dispositivos táctiles tienen un funcionamiento parecido al pulsador de un timbre. Cuando llamamos a la puerta, presionamos sobre un botón o sobre una superficie y el timbre suena. Aunque hay varios modelos, el más habitual consiste en poner dos láminas conductoras que, al presionar el botón, se ponen en contacto y dejan pasar una corriente eléctrica que acciona el timbre. Al soltar, los conductores se separan, la corriente se corta y el timbre deja de sonar. Algo parecido sucede con las pantallas basadas en lo que se llaman sistemas resistivos. Están hechas con dos capas transparentes una conductora y otra resistiva. Las capas están separadas por una pequeñísima distancia de tal manera que, al presionar, entran en contacto y el dispositivo calcula donde se ha producido éste. Aunque en otros tiempos fueron muy populares, este tipo de pantallas está perdiendo mercado a marchas forzadas.

Tiene la ventaja de que se puede accionar con cualquier puntero, no es necesario que sea conductor, pero la transparencia de las láminas que la componen es peor que en las capacitivas y son más frágiles.

Estas son las dos tecnologías más importantes pero hay más. Un tipo muy curioso es el que se identifica con las siglas SAW siglas en inglés de “Ondas acústicas superficiales”. La pantalla consiste en una lámina de vidrio que tiene en los bordes un emisor de ondas de ondas ultrasónicas que se transmiten por la superficie. En otro extremo se coloca un receptor que las convierte en una señal eléctrica. Cuando se toca el panel con el dedo o con cualquier otro objeto, las ondas son absorbidas y el receptor detecta el cambio. Las ondas son transmitidas de forma que, se toque donde se toque, el cambio en la recepción permite calcular el punto de contacto. Éste es un sistema totalmente transparente porque no utiliza láminas conductoras metálicas, y muy resistente por lo que es ideal para pantallas de mucha batalla como sitios de información al público, cajeros y máquinas automáticas.

Por último, existen tecnologías de pantallas táctiles que se basan en la luz. Emplean luz infrarroja y básicamente constan de un conjunto de emisores y receptores de luz en un lateral de la pantalla que lanzan sus rayos de luz y son reflejados por el fondo y los lados. Si interponemos nuestro dedo en el camino de la luz, se producirá una sombra que los receptores localizan rápidamente. Esta tecnología no precisa que una lámina cubra la superficie y por eso es muy robusta y duradera, además se puede utilizar el dedo o incluso unos guantes sucios por lo que es ideal para aplicaciones industriales. El inconveniente es que son sistemas que necesitan espacio y por lo tanto no son útiles para dispositivos pequeños como los teléfonos móviles. La aplicaciones tienen su público en equipamientos médicos e industriales.

Ya lo ven, cada una de estas fórmulas tiene desarrollos específicos que van mejorando sus prestaciones y que, a buen seguro, revolucionarán el futuro.

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