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Marco

Touch resistivo e capacitivo

Esistono numerose tecnologie per realizzare uno schermo sensibile al tocco, alcune basate sulla luce o sulle onde acustiche, altre sulla conduttività e sulla carica elettrica. Il sistema più semplice è di tipo resistivo. Due strati di plastica chiudono un contatto su una griglia di conduttori, quando sono premuti. La posizione sull’asse X e Y e la pressione esercitata sugli elementi della griglia, vengono usate per interagire con le immagini a schermo.

Il sistema capacitivo e iPhone

Il sistema che tutti stiamo imparando a usare, quello che ci permette il tocco a più dita (multitouch) e che ha decretato il successo di iPhone, si basa sulla variazione della carica elettrica sullo schermo di vetro. Le nostre dita conducono elettricità e sono in grado di modificare la carica elettrica sul display touchscreen, organizzato in una griglia di contatti (per essere precisi una griglia di condensatori elettrici). Grazie a un sofisticato sistema di tracciamento, si possono rilevare il tocco e la direzione di spostamento del tocco, in modo da seguire la gestualità dei movimenti. Ovviamente se le dita sono due, ogni dito viene seguito dal momento del tocco fino al suo allontanamento dal display.

Il touchscreen capacitivo non funziona con i guanti o con oggetti in plastica, quindi non si possono usare i classici pennini delle tavolette grafiche. In realtà esistono alcune soluzioni per ovviare al problema.

Per esempio si può usare una pila da 1,5 Volt come pennino. Basta avvicinare il polo negativo (quello piatto col segno -) alla superficie dello shermo e il gioco è fatto! I risultati migliori, provati da me, si ottengono con le pile AAA.

Chi vuole usare guanti caldi e continuare a interagire con lo schermo, può indossare guanti in tessuto conduttivo, progettati per avere una buona precisione dei polpastrelli.

Infine chi proprio vuole un pennino, può provare la linea di prodotti Pogo, pensati per gli schermi capacitivi e molto eleganti.

Idea per identificare il tocco

Il limite del sistema multitouch è che riconosce il dito ma non il suo proprietario. Se immaginiamo un tavolo da gioco multitouch o uno schermo tattico militare in cui occorre stabilire con precisione i ruoli di intervento, abbiamo uno scenario di confusione.

La mia idea si basa sulla stessa natura del sistema capacitivo, con un tocco di elettricità a impulsi. Ogni utente indossa un braccialetto in gomma, con un contatto elettrico che aderisce alla pelle. All’interno del braccialetto è presente un generatore di impulsi elettrici codificati, a bassissima intensità (ovviamente senza alcun rischio per la salute). Questi impulsi viaggiano attraverso la mano e arrivano fino alle dita, portando il loro messaggio di identificazione. Lo schermo touchscreen intercetta il tocco e “sente” l’impulso associato. Aggancia l’impulso e lo segue in tutte le operazioni sullo schermo. Magari gli assegna un colore o un nome, può operare una profilatura e stabilire quali operazioni sono consentite. Se altri utenti toccano lo schermo, vengono subito identificati e allo stesso modo possono interagire con le funzioni previste dal proprio profilo utente.

Il costo di un braccialetto a impulsi codificati (lo battezzo PUCOB cioè PUlse COded Bracelet) sarebbe di pochi dollari. Naturalmente il pannello touchscreen dovrebbe ricononscere un ulteriore informazione, quella del tipo di codifica, ma la ricerca in questo senso mi sembra ragionevolmente possibile. Ho cercato di simulare il funzionamento del PUCOB nella immagine. Naturalmente la forma e il colore possono essere personalizzati, gli elettrodi a contatto con la pelle possono essere invisibili se si usa la gomma conduttiva. La batteria per il funzionamento del “trasmettitore di impulsi” può essere una comune batteria al litio miniaturizzata.

Vi invito a fare le vostre osservazioni su questa idea, magari mettendone in evidenza i limiti e i margini di miglioramento. Se qualcuno è interessato a fare ricerca in tal senso, sarò lieto di pubblicare test e sperimentazioni su Technology Inside.

I due numeri 16 e 9 indicano la proporzione tra le dimensioni di base e altezza del rettangolo in cui vengono visualizzate le immagini. Se la base è di 16 centimetri, l’altezza sarà di 9 centimetri. Ovviamente queste dimensioni aumentano se lo schermo è più grande, ma rimangono sempre proporzionali ai valori 16 (per il lato orizzontale) e 9 (per il lato verticale).

Per indicare in modo rapido la dimensione di uno schermo televisivo o di un monitor, si usa fornire la misura della diagonale, espressa in pollici. A partire dalla diagonale è possibile avere una idea della grandezza complessiva dello schermo, grazie alla sua forma rettangolare e alla proporzione fissa tra la base e l’altezza.

Ma come si calcolano questi valori? Come si ottiene la dimensione reale della superificie di visualizzazione di un televisore widescreen?

POLLICI E CENTIMETRI

La prima cosa da fare è convertire la misura della diagonale da Pollici a Centimetri. Un Pollice (chiamato in inglese inch e indicato con due apicetti, tipo 23“ o 19“) equivale a 2,54 cm esatti.

Misura in cm= Misura in Pollici * 2,54

PITAGORA E IL SUO TRIANGOLO

Il Teorema di Pitagora mette in relazione la diagonale e i cateti di un triangolo rettangolo. Se indichiamo con d la diagonale (ipotenusa) con b la base e con a l’altezza, abbiamo:

d²=a²+b²

Se conosciamo un lato (cateto) e la diagonale, possiamo calcolare l’altro lato con il Teorema di Pitagora. Nel nostro caso non conosciamo nessuno dei due cateti, ma sappiamo che sono proporzionali ai numeri 16 (cateto lungo) e 9 (cateto corto).

Supponiamo di avere un triangolo con b=16 cm e a=9 cm. Applichiamo il Teorema di Pitagora e ricaviamo la diagonale d.

d= SQR(9²+16²)= 18.3576

Il nostro Triangolo Standard, ha una diagonale di 18.3576 (in pollici 7,227″). Possiamo usare questa diagonale, che chiamiamo d_s (diagonale standard) per determinare il fattore di scala per qualsiasi diagonale.

Allo stesso modo chiamiamo a_s e b_s i cateti standard con le misure di a=9 e b=16.

Ricaviamo il fattore di scala dividendo la diagonale del nostro schermo, con il valore d_s della diagonale standard. Chiamiamo questo fattore di scala Rd. Per conoscere le dimensioni di base e altezza, basta moltiplicare i lati b_s e a_s per il fattore Rd.

b= b_s*Rd

a= a_s*Rd

Consideriamo per esempio un TV da 23″.

d= 23″= 23*2.54= 58.42 cm (diagonale in centimetri)

Rd= d/ds= 58.42/18.3576= 3.1823 (fattore di scala)

b= 16*3.1823= 50.917 cm

a= 9*3.1823= 28.641 cm

Quindi un televisore con diagonale da 23 pollici, ha uno schermo da 51 x 29 centimetri circa.

Ricapitolando:

Rd= d/ds= d/18.3576

b= b_s*Rd= 16*Rd

a= a_s*Rd= 9*Rd

CON LA TRIGONOMETRIA

Possiamo raggiungere lo stesso risultato facendo uso delle relazioni trigonometriche. Il rapporto tra altezza e base del nostro triangolo rettangolo è 9/16. Ma questo rapporto è anche la tangente dell’angolo x, formato dalla diagonale e dalla base b.

a/b= tan x= 9/16

da cui

tan x= 0.5625

Possiamo conoscere l’angolo x con la funzione inversa della tangente, la arcotangente.

x= arctan(tan x)

cioè

x= arctan(0.5625)= 29.358

Il valore dell’angolo x è lo stesso per tutti i televisori, quindi abbiamo un numero jolly, valido per tutte le misure.

Con le relazioni trigonometriche tra il raggio del cerchio e le sue proiezioni, possiamo ricavare la misura di base e altezza.

a/d= sin x

b/d= cos x

da cui

a= d*sin x

b= d*cos x

Facciamo l’esempio con il triangolo di riferimento, quello con base=16 e altezza=9. Sappiamo che la diagonale d=18.3576

a= 18.3576*sin 29.358= 9

b= 18.3576*cos 29.358= 16

Ricapitolando

a= d*sin 29.358= d*0.4903

b= d*cos 29.358= d*0.8716

CONCLUSIONI

Naturalmente la misura della superficie di visione, non sempre ci dice quanto spazio occupa un televisore widescreen. Tuttavia la tendenza dei costruttori è quella di rendere sempre meno invasivo lo chassis, per dare un forma essenziale e funzionale al tempo stesso.

Altro discorso riguarda la distanza ottimale di visione. Argomento non banale che vi illustrerò prossimamente.

Il rapporto tra luce e umore è ben noto a tutti. La Cromoterapia è normalmente usata per favorire il relax o per fornire una carica di energia con la luce colorata. Ma anche il suono possiede proprietà terapeutiche, perchè parla il linguaggio universale dei nostri sensi. E la forma degli oggetti evoca in noi emozioni particolari, sulla base della percezione e dei ricordi. Così nasce Esagolamp.

Questa nuova lampada usa la tecnologia della luce a LED di tipo RGB (Red, Green, Blue) per produrre effetti cromatici. I colori sono legati a una serie di programmi e di input esterni.

L’idea è creare una lampada multisensoriale che restituisce un’esperienza visuale interattiva e unica per l’utente finale. La forma a prisma esagonale si distingue per l’originalità del design e per le proprietà peculiari di questa figura geometrica:

• l’esagono è la forma più compatta esistente in natura per creare strutture complesse; non a caso gli alveari hanno una pianta esagonale
• l’esagono ha numerosi legami con l’esoterismo e il sporannaturale, possiede quindi un forte potere evocativo

STRUTTURA

La struttura della lampada può essere in plexiglass trasparente o in materiale opaco. A causa del calore generato dal LED RGB, occorre prevedere una adeguata ventilazione, per questo è bene che il materiale sia cavo o comunque in grado di scaldarsi senza problemi. Il vetro rappresenta una possibile soluzione. E’ fondamentale diffondere bene la luce proveniente dal basso, per questo i materiali devono avere una purezza elevata e una perfetta omogeneità (assenza di bolle o crepe).

La parte superiore può essere aperta (soluzione ottimale per la ventilazione), chiusa e opalescente, opaca e specchiata all’interno. La soluzione con parte superiore aperta si presta al montaggio di una Lente Addizionale che potrebbe proiettare sul soffitto la luce prodotta sotto forma di fascio diffuso.

Nella parte inferiore trovano posto i comandi per governare il funzionamento della Esagolamp.

Le varie funzioni disponibili ( programmi sensoriali ) vengono selezionate con una corona in metallo di forma esagonale con incise le iniziali di ogni programma. Un LED Blu retroillumina la corona e visualizza in una finestra circolare la funzione scelta. Anche la manopola esagonale è retroilluminata con luce BLU per essere visibile al buio.

Un pulsante di forma esagonale serve per accendere la lampada e per confermare le scelte, in base alla funzione selezionata. Un led RGB simula le sequenze cromatiche rappresentate.

Non ci sono altri comandi, il design è ridotto all’essenziale per non distrarre lo sguardo, per porre l’oggetto in relazione all’ambiente e alla persona.

FUNZIONI DISPONIBILI

L’esperienza multisensoriale si realizza con la risposta agli stimoli esterni, come se si trattasse di un organismo interattivo che restituisce suoni e colori in sincronia con gli eventi. A ogni lettera corrisponde una funzione.

W = wheather La luce cambia colore in base al tempo previsto (umido, pioggia, secco, sereno) al pari di un barometro analogico. Per ottenere questa funzione viene usato un chip che misura la pressione atmosferica. Il colore blu indica pioggia, il colore giallo indica sole pieno. Il colore grigio indica tempo variabile, ecc.

T = temperature La luce cambia colore in base alla temperatura dell’ambiente (in un range che va dai 15 ai 35 gradi Celsius). Per misurare la temperatura si usa un chip che misura la temperatura ambiente. Il colore blu indica freddo (15 gradi), il rosso indica caldo (35 gradi), ecc.

S = sound I colori vengono associati alle frequenze sonore presenti nell’ambiente. A frequenze basse corrispondono colori freddi (blu), a frequenze alte sono associati colori caldi (rosso). I suoni vengono percepiti da un microfono a condensatore e filtrati con un chip programmato per selezionare la quantità di frequenze basse o alte presenti nei suoni.

L = light Vengono generati colori saturi con due livelli di intensità luminosa. La gamma dei colori è: bianco freddo, bianco caldo, blu, celeste, verde, violetto, rosa, rosso, giallo, arancio, marrone. Per ogni colore è possibile avere due intensità di luce: una per offrire luce soffusa, una per leggere o tingere di colore la stanza.

N = noise I colori segnalano la soglia di fastidio dei rumori ambientali. I suoni percepiti dal microfono vengono misurati e confrontati con un valore di riferimento fisiologico. Se il valore viene superato, il luogo dove viviamo è troppo rumoroso, ciò ha effetti negativi sul nostro umore e sulla capacità di concentrazione. Un range dinamico di colori ci informa su come varia il rumore ambientale in qualsiasi momento del giorno.

R = relaxing Vengono generati tutti i colori dello spettro RGB (circa 16 milioni) con una sequenza casuale e con una progressione morbida e rilassante. In qualsiasi momento è possibile bloccare il colore visualizzato per godere appieno della tonalità prodotta. Si possono anche ottenere sequenze ristrette a un determinato colore. Per esempio tutte le tonalità del verde, dal verde-azzurro, al verde-giallo, possono simulare i riflessi delle luce su di un prato in primavera.

NOTE TECNICHE

L’illuminazione a LED usa un chip da 3W. Questo chip è costituito da 3 LED singoli che producono i colori Red, Green e Blue. Con un pilotaggio di tipo PWM (Pulse Wave Modulation) è possibile variare la luminosità di ognuno dei 3 LED e ottenere così la gamma completa dello spettro RGB (circa 16 milioni di colori). Un microfono electret viene usato per sentire le frequenze sonore.

Per ottenere le funzioni previste occorre programmare un microcontrollore che accetta dati in ingresso e restituisce le tre modulazioni PWM per i LED. La scelta più adatta sembra la famiglia PIC Micro. Questi chip sono programmabili in assembler o in linguaggi più evoluti, dispongono di una serie di ingressi con convertitori A/D e una serie di uscite programmabili. Inoltre hanno una discreta memoria volatile e una memoria non volatile per memorizzare i dati utente (per esempio riaccendere la lampada con l’ultima funzione selezionata).

L’usabilità di questa lampada è garantita da un sistema semplice e intuitivo per attivare le varie funzioni:. un commutatore rotativo e un pulsante. Il commutatore è del tipo a sei posizioni, ogni posizione fornisce un feedback a scatto e una indicazione visiva in blu. Il pulsante esagonale serve per accendere la lampada (pressione di tre secondi), per spegnerla (pressione di tre secondi) e per selezionare le modalità previste nell’ambito di una funzione operativa. Per esempio, nella funzione LIGHT, il pulsante serve per ciclare tra tutti i colori e le intensità disponibili.

La forma esagonale richiama la forma di tutta la lampada. La retroilluminazione blu rende visibili le manopole anche al buio totale. Il LED RGB posto accanto al pulsante esagonale, fornisce un feedback immediato e accattivante del programma impostato sulla lampada.

POSSIBILI SVILUPPI

Audio rilassante – Si può dotare la lampada di un altoparlante hi-fi (di tipo biconico per ottimizzare la resa delle alte frequenze) per generare i suoni rilassanti della natura. Sentire un ruscello mentre si alternano i toni del verde, oppure la potenza delle onde oceaniche sulle sequenze del blu, aumenta l’eperienza sensoriale e coinvolge in maniera completa l’utente. L’altoparlante potrebbe anche essere usato per scandire le ore, con una sonorità soffusa tipo gong.

Interfaccia PC – Si può dotare la lampada di un cavo di interfaccia USB da connettere al computer. Con un software a corredo si possono usare i colori per segnalare gli eventi di sitema. Per esempio l’arrivo di una nuova mail può essere segnalato da un cambiamento di colore. Oppure si può connettere Messenger alla lampada e vedere lo stato d’animo degli amici di chat con i colori generati.

Reminder – Si può usare un microfono incorporato per registrare un messaggio e l’altoparlante per ascoltarlo. Dopo la registrazione la lampada inizia a lampeggiare fino a quando il messaggio non viene ascoltato.

Sensori esterni – Si può usare il bus del PIC Micro per connettere sensori esterni o per remotare i sensori presenti. Lo stesso bus potrebbe fornire add-on per le versioni della lampada che possiedono funzioni limitate. Tra i sensori possibili si potrebbero prevedere: rilevazione del gas radioattivo radon, contatore geiger, inquinamento elettromagnetico, ecc.

Attivazione con Tag RFID – Questa lampada, come tutti gli elettrodomestici, può essere dotata di uno switch RFID, che attiva la luce solo se legge un tag a radiofrequenza. Questa funzione aggiunge un tocco di segretezza ed esclusività per un oggetto di per sé misterioso.

CONCLUSIONI

In commercio si cominciano a vedere “mood lamp” cioè lampade per la meditazione, che usano i colori e la luce a LED. Esagolamp è un esempio di come potrebbero evolversi questi oggetti, con una tecnologia che già esiste, pronta per regalare momenti piacevoli a ciascuno di noi. Se la mia idea vi piace sarà un piacere aiutarvi a realizzarla.