メンブレンポテンショメータは、機械式ポテンショメータと同様に、電圧分割器として機能します。これらは3つの主要な膜、つまり箔で構成されており、全体の厚さは1ミリメートル未満に収まります。デバイスの外側の層、つまり外膜の重要な目的は、その下の層、つまり導電層と抵抗層を汚染物質や機械的外傷から保護することです。これら3つの膜は、深さが1ミリメートルをはるかに下回りますが、長さは数インチ、または必要に応じてさらに長くすることができます。
メンブレンポテンショメータの内部
外膜は導電膜の上に直接位置し、導電膜は空きスペースによって抵抗膜から分離されています。このスペースは3つの膜のそれぞれとほぼ同じ厚さです。タブレット コンピューターの指先などから外膜に圧力を加えると、導電膜が抵抗膜と接触し、両者の間に電気的な接続が確立されます。したがって、導電性膜は、機械式ポテンショメータのワイパーと同じ目的を果たします 。
図1: 膜ポテンショメータの内部。(出典: Spectra Signal)
上の図が示すように、すべての膜ポテンショメータに外層が含まれているわけではありません。一部のアプリケーションでは、デバイスは保護された環境に存在するため、この層は必要ありません。このバージョンでは、導電性膜はコレクターと呼ばれ、デバイスをしっかりと固定するための粘着性の底部が含まれています。もちろん、このイラストは実際の縮尺どおりに描かれているわけではありません。完全に製造されたデバイスのように、4つの層すべてがしっかりと重なり合うと、全体の厚さは、前述のとおり1ミリメートル未満になります。
図2: 動作中の膜ポテンショメータ。(出典: Spectra Signal)
図に示すように、ユーザーが導電膜を押すと、回路スペーサーを通して押し下げられます。導電膜は抵抗膜上の一箇所と接触します。抵抗膜の両端は、導電膜と同様に、それらが含まれる製造デバイスに電気的に接続されています。導電膜と抵抗膜のいずれかの端の間で測定される抵抗は、導電膜が抵抗膜上で接触する場所によってのみ決まります。
2次元メンブレンポテンショメータ
これまで定義したように、膜ポテンショメータは直線に沿ってのみアクセスでき、一度に1つの抵抗値のみを返すことができます。また、タッチスクリーン デバイスの表面全体に広がる2次元の膜ポテンショメータを構築して、タッチの垂直ポイントを指定する抵抗と、水平ポイントを指定する抵抗の2つの抵抗を返すこともできます。
このようなデバイスへの接続には、以前と同様に、導電膜と、現在は長方形になっている抵抗膜の左側と右側が含まれます。ただし、これら3つの接続に加えて、さらに2つの接続 (抵抗膜の上部に1つ、抵抗膜の下部に1つ) もあります。マイクロコントローラは、導電膜の上部と下部に対する抵抗を交互に測定し、次に導電膜の左右に対する抵抗を測定します。測定された2つの抵抗によって、ユーザーがアクセスしたタッチスクリーン上のポイントが定義されます。
メンブレンポテンショメータは機械式ポテンショメータよりも小型で安価です。製造プロセスはシンプルで簡単に変更できるため、比較的少量の生産であっても、設計者は必要なものを正確に得ることができます。さらに、他の方法では実現が難しいかもしれないものに対して、メーカーに安価なソリューションを提供することもできます。