Il successo della rotellina di scorrimento del sensore capacitativo, che oggi possiamo trovare in dispositivi come l’I-Pod, ha portato numerosi team a sviluppare dei sensori tattili per la casa e per altri prodotti di consumo con lo scopo di migliorare l’esperienza dell’utente.

Le interfacce del sensore tattile capacitativo non si limitano ai soli lettori MP3, ma possono essere realizzate per qualsiasi prodotto che utilizza il classico interruttore meccanico, come ad esempio gli ascensori.

Gli interruttori di controllo degli ascensori, come anche quelli dei montacarichi, possono essere facilmente ridisegnati con sensori tattili capacitativi che, oltre ad essere più affidabili, sono anche più economici e attraenti.

Sensore tattile: come è fatto e quali caratteristiche deve possedere

sensori tattili

Le interfacce del sensore capacitativo sono costituite dal sensore tattile stesso, da un convertitore di capacità digitale (CDC) e da un processore host.

Ciascun sensore viene fabbricato usando delle tracce su un circuito stampato standard a due, o talvolta anche a quattro, strati, oppure su un circuito flessibile, quindi non richiede l’uso di componenti o materiali esterni.

Il sensore, per far sì che sia affidabile, dev’essere immune ai cambiamenti ambientali e deve mantenere livelli di sensibilità precisi in tutte le condizioni operative.

Se il materiale con cui è fabbricato (CBD) cambia a causa di una variazione dei valori dell’umidità o della temperatura, di conseguenza anche il livello di uscita del sensore capacitativo a circuito stampato andrà alla deriva.

Ciò può accadere, per esempio, quando un utente passa da un’automobile con aria condizionata ad un ambiente caldo e umido.

Per evitare errori di contatto intermittenti, la compensazione della deriva in tempo reale dev’essere inclusa nel CDC.

Come cambia il valore ambientale di un sensore?

Il valore ambientale del sensore, che viene misurato dal CDC durante il periodo in cui l’utente non entra in contatto con il sensore, varia quando le condizioni ambientali cambiano (esempio: aumenta l’umidità).

Per compensare, i livelli di soglia alta e bassa vengono modificati dinamicamente per determinare un contatto valido con il sensore.

I livelli di riferimento vengono riscalati nelle posizioni 2,3, 5 e 6 per mantenerli ottimali, localizzando e compensando automaticamente gli errori di deriva.

Sensori tattili: cos’altro bisogna considerare prima di procedere con l’installazione?

1 – I circuiti stampati, che vengono utilizzati per realizzare la maggior parte dei sensori tattili, possono essere afflitti da capacità parassite più grandi di 20 pF.

Queste capacità, di solito, riducono la soglia alla quale il sensore tattile viene percepito come premuto, cambiando così la sua sensibilità.

Per risolvere le capacità parassite, i DAC potrebbero essere programmati per compensare l’ingresso al CDC.

Le capacità parassite sono uniformi da scheda a scheda, quindi è possibile effettuare una semplice regolazione al momento della fabbricazione delle schede.

Ciò elimina la necessità di ottimizzare gli RC esterni, riducendo così al minimo i costi per l’assemblaggio, il materiale e il test finale.

Inoltre, e questo è un altro fattore importante, la regolazione individuale dell’offset per ciascun sensore consente ai progettisti di sfruttare appieno la risoluzione del convertitore.

2 – Gli interruttori classici hanno una sensibilità familiare e un feedback tattile.

Questi parametri devono essere anche considerati e ottimizzati se si ha in progetto di sostituire gli interruttori meccanici con i sensori tattili.

Ricordati anche che, sensori diversi, richiedono pure sensibilità diverse a seconda della loro funzione e della loro posizione fisica.

Da ultimo, ma non meno importante, un set di impostazioni di sensibilità potrebbe non essere adatto a tutti gli utenti, quindi una funzionalità che consente all’utente di selezionare in modo autonomo impostazioni di sensibilità diverse, per esempio dal menu principale, potrebbe essere l’ideale.

Questi registri dovrebbero anche essere incorporati nel firmware host e visibili in un menu sul display, questo per consentire all’utente di selezionare diversi livelli di sensibilità e soddisfare così le sue esigenze, anche quelle più particolari.

3 – La carica della batteria verrebbe consumato inutilmente se fosse campionato durante i periodi in cui l’utente non entra in contatto con il sensore.

Per massimizzare l’efficienza della batteria, il CDC dovrebbe essere in grado di rilevare quando l’utente ha smesso di entrare in contatto con il sensore e passare in automatico ad una modalità a basso consumo.

Quando il sensore viene ricontattato, l’IC viene riconfigurato nella normale modalità operativa.

Per un ulteriore risparmio energetico, è necessario includere anche una modalità di spegnimento completa.

In questo caso l’intero IC viene spento ogni volta che i sensori vengono disabilitati.

Sostituzione dell’interruttore meccanico con sensore tattile: vantaggi

sensori tattiliUno dei vantaggi della sostituzione degli interruttori meccanici tradizionali con sensori tattili è il processo di fabbricazione e di assemblaggio, che si rivela più semplice.

Mentre gli interruttori classici richiedono l’inserimento manuale di ciascun interruttore all’interno di fori posti in una custodia di plastica, per far sì che i sensori tattili funzionino spesso è sufficiente posizionare ciascuna scheda sotto un involucro di plastica.

Una cavità per il montaggio della scheda del sensore, contenente una tacca di allineamento, e un po’ di colla, spesso è tutto ciò che serve per l’installazione del sensore tattile.

Per quanto riguarda invece gli svantaggi, la scheda del processore host potrebbe emettere un rumore elettromagnetico che potrebbe influenzare il sensore capacitativo e le sue tracce, con conseguente comportamento imprevedibile del sensore.

Ciò potrebbe degradare le prestazioni, ma metodi semplici aiutano a ridurre al minimo gli effetti delle interferenze elettromagnetiche (EMI) sui sensori.

Sensori tattili: installazione

Installare, e mettere in funzione, un sensore tattile è molto semplice e, in genere, non richiede l’intervento di un professionista, ma se dovessi avere dubbi, o avere bisogno di maggiori informazioni, non esitare a contattarci, noi di Scienzaverde siamo qui per te.

Per prima cosa devi montare il CDC sulla scheda del sensore. Ciò ridurrà al minimo la possibilità che si verifichino interferenze o che l’IME non percepisca quando viene premuto dall’utente.

La scelta di uno scheda a quattro strati, e con un piano solido, fornirà una protezione EMI supplementare al sensore.

Tuttavia, se questi due metodi non dovessero risultare sufficienti per isolare correttamente l’EMI dal sensore, puoi aggiungere una protezione metallica sopra la cavità che si trova sulla scheda del sensore per ottenere un’insolazione maggiore.

Attenzione: il sensore capacitativo spesso è accoppiato con superfici conduttive, come ad esempio gli involucri metallici o i rivestimenti verniciati metallizzati e conduttivi, quindi, se posto vicino ad una superficie metallica, può avere comportamenti imprevedibili.

Inoltre la sensibilità di un sensore è correlata anche allo spessore della plastica che si trova sopra di esso.

Tieni a mente, quando scegli un sensore tattile, che se la plastica è troppo spessa, le linee del campo di flusso non passeranno attraverso di essa, rendendo di fatto le prestazioni del sensore molto inaffidabili.

Per non avere sorprese, preferisci quindi un sensore che abbia uno spessore di plastica inferiore ai 4 millimetri. Solo in questo modo riuscirai anche a mantenere intervalli di sensibilità adeguati.

Francesca1988

Autore Francesca1988

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