I potenziometri a membrana funzionano come partitori di tensione, analogamente ai potenziometri meccanici. Sono costituiti da tre membrane principali o lamine e l'intera unità è profonda meno di un millimetro. Lo strato esterno del dispositivo, o membrana esterna, è stato progettato principalmente per mantenere gli strati conduttivi e resistivi al di sotto di esso, eliminando contaminazioni e traumi meccanici. Le tre membrane, anche se profonde appena un millimetro, possono essere lunghe anche diversi pollici.
Dentro il potenziometro a membrana
La membrana esterna è posizionata direttamente sopra la membrana conduttiva, che è separata dalla membrana resistiva da uno spazio vuoto; questo spazio è spesso circa quanto tutte e tre le membrane. Se si applica una pressione sulla membrana esterna, come il tocco di un dito su un tablet, la membrana conduttiva entra a contatto con la membrana resistiva e viene stabilita una connessione elettrica tra le due membrane. Quindi, la membrana conduttiva ha lo stesso scopo del cursore in un potenziometro meccanico.
Figura 1: dentro il potenziometro a membrana. (Fonte: Spectra Signal)
Come illustrato nella figura in alto, non tutti i potenziometri a membrana includono uno strato esterno; in alcune applicazioni, il dispositivo esiste in un ambiente protetto e non richiede questo strato. In questa versione, la membrana conduttiva è denominata collettore e nella parte inferiore è presente un adesivo per fissare saldamente il dispositivo. Ovviamente, questa figura non è in scala. Quando tutti e quattro gli strati sono completamente allineati tra loro, analogamente a un dispositivo industriale, l'intero spessore è come già detto inferiore a un millimetro.
Figura 2: funzionamento del potenziometro a membrana. (Fonte: Spectra Signal)
Come illustrato nella figura, quando l'utente preme sulla membrana conduttiva, esercita una pressione sullo spaziatore del circuito. Una parte della membrana conduttiva entra a contatto con la membrana resistiva. Entrambe le estremità della membrana resistiva sono collegate elettricamente al dispositivo prodotto del quale fanno parte, analogamente alla membrana conduttiva. La resistenza misurata tra la membrana conduttiva ed entrambe le estremità della membrana resistiva dipende solo dal punto di contatto della membrana conduttiva con la membrana resistiva.
Potenziometri a membrana bidimensionali
Un potenziometro a membrana, come detto finora, può essere accessibile solo in linea retta e può restituire solo un valore della resistenza per volta. È anche possibile sviluppare potenziometri a membrana bidimensionali che occupano l'intera superficie dei dispositivi touchscreen e restituiscono due resistenze: una che specifica il punto verticale del tocco e l'altra quello orizzontale.
Le connessioni a questo tipo di dispositivo potrebbero includere, come nell'esempio precedente, la membrana conduttiva e i lati sinistro e destro della nuova membrana resistiva rettangolare. Tuttavia, oltre a queste tre connessioni, ce ne sarebbero altre due, una nella parte superiore e l'altra nella parte inferiore della membrana resistiva. Un microcontroller dovrebbe misurare alternativamente la resistenza della membrana conduttiva in relazione alla parte inferiore e superiore; quindi dovrebbe misurare la resistenza della membrana conduttiva relativamente ai lati sinistro e destro. Le due resistenze misurate dovrebbero definire il punto sul touchscreen a cui l'utente ha avuto accesso.
I potenziometri a membrana sono più piccoli ed economici dei potenziometri meccanici. Il processo di produzione è semplice e facilmente modificabile, quindi i tecnici possono ottenere i risultati richiesti anche in tempi relativamente ridotti. Inoltre, i produttori avranno a disposizione una soluzione economica, difficilmente realizzabile dalla concorrenza.