Dimentica le Frustrazioni da Parcheggio con Progetti di Tastierini a Rilevamento Tattile Capacitivo

Capacitive touch sensing keypad with finger pressed on button

A volte sembra quasi che le macchine dei biglietti del parcheggio non funzionino intenzionalmente per produrre più biglietti per gente che non è capace o non predisposta ad aspettare per la macchina che funzioni abbastanza per dare loro la matrice del biglietto. Avevo avuto la mia buona dose di frustrazione conoscendo i pulsanti malfunzionanti su questo tastierino, costringendomi a cercare nell’area circostante una macchina che funzionasse realmente. Trovare parcheggio è abbastanza difficile in molte città, perché non può essere un semplice processo con macchine che funzionano? 

I tastierini meccanici sono inevitabilmente soggetti al deterioramento a causa dell’usura o del vandalismo (penso al figlio di mia cugina che una volta, mentre era seduto sulla mia pancia, tolse via le lettere ‘e’, ‘g’ e ‘v’ dalla tastiera). Essendo impegnato a progettare nuove macchine per parcheggio in spazi aperti, la prima cosa che considererei è sostituire il tastierino meccanico con quelli a rilevamento sensibili al tocco per eliminare problemi meccanici e dare anche un’apparenza più sofisticata ed elegante alla macchina.  

Cos’è il Rilevamento Tattile Capacitivo 

Come implica il nome, il rilevamento tattile capacitivo è dove viene basato il rilevamento di un input su una modifica capacitiva normalmente indotta da un tocco umano. Una volta tecnologia premium, il rilevamento tattile capacitivo è ora comunemente utilizzato in vari prodotti di elettronica. Smartphone, tablet, in pratica qualsiasi schermo con cui puoi interagire toccando potrebbe essere utilizzando il rilevamento tattile capacitivo. 

Nell’elettronica, il rilevamento tattile capacitivo ha rivoluzionato i tastierini numerici meccanici tradizionali industriali le applicazioni commerciali. Controllori di accesso di sicurezza che richiedono numero di identificazione personale (PIN) si sono spostati da tastierini meccanici a quelli a rilevamento tattile capacitivo. Lo stesso si applica alle macchine da parcheggio in spazi aperti dove versioni più nuove si sono viste equipaggiate con tastierini a rilevamento tattile capacitivo visto che così sono meno inclini ad essere vandalizzate e al deterioramento da agenti ambientali. 

Il principio del rilevamento tattile capacitivo (capacitive touch sensing), in particolare nei progetti dei tastierini, è creare una serie di elettrodi con cui interagiscono le dita umane. Questi elettrodi sono quindi instradati ad un controllore di rilevamento tattile capacitivo dove la capacità è misurata e tradotta in valori digitali. Gli elettrodi proiettano un campo elettrico dove la presenza di un dito umano cambierà la capacità misurata in una condizione di regime minimo. Il controller della capacità di rilevamento quindi compara le modifiche nella capacità contro la capacità di riferimento di decidere se si è verificato un tocco valido.  

Parcheggia Dietro l’Angolo: Progetti di Tastierini a Rilevamento Tattile Capacitivo

La sfida più grande per il progetto di tastierini a rilevamento capacitivo giace nell’ottenere il giusto layout PCB. Sebbene possa sembrare facile, ci sono alcune considerazioni chiave da toccare quando si progettano: 

1.Materiali del Pannello Frontale: Il PCB che costituisce gli elettrodi normalmente è montato nell’alloggiamento del dispositivo di rilevamento. Pertanto, il pannello frontale che separa gli elettrodi dal tocco umano è fondamentale nel rilevamento della stessa capacità di rilevamento del tocco. Un materiale del pannello frontale con un’alta costante dielettrica permette un campo elettrico più forte e quindi, rilevazione maggiore. I materiali come vetro e plastica sono solitamente preferiti visto che hanno un’alta costante dielettrica. Lo spessore del materiale del pannello frontale influenza anche direttamente la capacità di rilevazione tattile. Un pannello frontale sottile garantirà una rilevazione migliore rispetto ad uno più spesso. 

Arrangement of different sizes and shapes of glass boards

Il vetro con alta costante dielettrica funziona bene come pannello frontale. 

2. Forme E Dimensioni: Quando si parla di rilevamento tattile capacitivo, non tutte le forme e le dimensioni sono uguali. Un pulsante di forma rotonda è la migliore opzione visto che garantisce il campo elettrico più ampio sopra il pulsante. Le forme come un triangolo con angoli minori di 90° non sono l’ideale siccome l’angolo acuto può essere più sensibile, quindi creare un’area di rilevamento non lineare. Non finisce qui, i bordi dell’angolo sono anche predisposti ad una maggiore emissione di Interferenza Elettromagnetica (EMI). La rilevazione di un elettrodo è anche influenzata dalla forma e dallo spessore di sovrapposizione. Più grande è il diametro dell’area-più sensibile sarà. L’inverso è vero per lo spessore di sovrapposizione-la rilevazione diminuisce quando questa aumenta. 

3. Tracce: Il rilevamento tattile capacitivo riguarda la conversione di misurazioni analogiche in valori digitali e richiede che le tracce siano progettate aderendo alle migliori pratiche per una prestazione ottimale. Le tracce sono un’estensione dello stesso elettrodo e dovrebbero essere instradate in aree dove non c’è contatto umano. Ciò per assicurare che le modifiche capacitive accadano solo allo stesso elettrodo. Le tracce dovrebbero essere mantenute quanto più corte possibile. L’ampiezza delle tracce dell’elettrodo dovrebbe essere mantenuta ad una clearance minima ed adeguata fra l’un l’altro. Dovrebbero inoltre essere posizionate lontano da altri segnali rumorosi per evitare accoppiamento incrociato. 

4. Ground Pour: Per ottenere la prestazione dal rilevamento tattile capacitivo, gli elettrodi devono essere progettati in un modo che siano meno affette dal rumore. Versare un piano di massa attorno ad un elettrodo sembra essere un passo logico. In ogni caso, un piano di massa solido aumenterà la conduttanza parassitica dell’area di rilevazione e diminuisce la sensibilità. Pertanto, un piano poligonale con lavorazione è il miglior compromesso fra immunità ai disturbi e capacità parassitica. 

Vector circuits on a dark blue background

È importante tenere le tracce dell’elettrodo sottili e corte.

Mentre potresti non avere il controllo governativo per far sì che la tua città locale aggiorni le macchine dei ticket di parcheggio, puoi almeno sapere come produrre macchine che funzioneranno con maggiore efficienza, e che appaiano migliori delle goffe e difettose macchine che si usano. Utilizzare un software di design PCB smart come CircuitStudio® di Altium può aiutarti a disporre una basetta che raggiunga una migliore funzionalità in minor tempo. 

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