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COMPONENTS
CAPACITIVE SENSING
ducente abbia sempre il pieno controllo del veicolo.
Uno dei metodi migliori per rispettare questa prescri-
zione è verificare se il conducente stia mantenendo la
presa sul volante attraverso la capacità di rilevamento
della pressione delle mani.
Nel settore sono stati presi in esame diversi metodi di
implementazione di questa tecnologia:
– rilevamento meccanico;
– rilevamento resistivo;
– rilevamento capacitivo.
Il metodo capacitivo sembra offrire il compromesso
migliore tra rilevamento affidabile e la praticità, senza
rinunciare al comfort di guida. Tuttavia, come il pre-
sente articolo intende dimostrare, i metodi di rileva-
mento capacitivo tradizionali basati sui microcontrol-
lori con tecnologia digitale, già impiegati nei prodotti
di consumo come smartphone ed elettrodomestici,
sono poco adatti alle rigorose esigenze normative del
settore automotive.
Di seguito è descritto un nuovo metodo di implemen-
tazione analogica del rilevamento capacitivo che non
presenta gli inconvenienti associati ai sensori capaci-
tivi digitali, assicurando allo stesso tempo un rileva-
mento affidabile in tutte le condizioni operative.
Gli inconvenienti del rilevamento meccanico e resistivo
Il metodo meccanico per il rilevamento della presa sul
volante utilizza i componenti del servosterzo elettrico
(EPS). Il motore elettrico, la cui funzione principale è
amplificare la forza di rotazione impressa dal condu-
cente al volante, può anche essere impiegato per in-
durre un segnale di perturbazione ad alta frequenza e
bassa ampiezza nel volante. Tale perturbazione è trop-
po piccola per imprimere un cambiamento alla direzio-
ne di marcia del veicolo, ma è abbastanza consistente
da poter essere rilevata da un sensore dell’angolo di
sterzata. Quando le mani del conducente poggiano sul
volante, tale vibrazione risulta attenuata. La differen-
za nel segnale di perturbazione dovuta alla pressione
delle mani del conducente può essere rilevata con at-
tendibilità dal sensore dell’angolo di sterzata.
Anche se un sistema del genere è relativamente fa-
cile da implementare con modifiche progettuali mi-
nime agli EPS esistenti (a condizione che il motore e
il sensore siano già in grado di generare e rilevare
i movimenti ad alta frequenza quasi impercettibili in
questione), è difficile fare in modo che il segnale di
perturbazione sia sufficientemente potente senza di-
strarre il conducente. Nella pratica, il movimento del
volante sarà sempre percepibile dal conducente come
una debole vibrazione, rendendolo di conseguenza
fonte di distrazione e disturbo.
Un sistema di rilevamento resistivo non ha bisogno
di perturbazioni meccaniche. La struttura di un sen-
sore resistivo per il volante è simile a quella di un
touchscreen resistivo: il gruppo, costituito da due la-
mine conduttive separate da un distanziale resistivo,
è collocato sotto il materiale di rivestimento del vo-
lante. La calibrazione della pressione neutra (senza
contatto) è effettuata in fabbrica al termine della li-
nea di produzione. Il sistema dovrà quindi rilevare la
differenza rispetto all’applicazione di una pressione
normale della mano sul volante. Se il gruppo sensore
è segmentato, può anche rilevare la posizione delle
mani del conducente.
Un inconveniente di questo metodo, dal punto di vista
dei costruttori, è il cambiamento del processo produt-
tivo per il volante: il materiale del sensore deve essere
incuneato tra il telaio in alluminio e il rivestimento.
Un altro inconveniente più significativo è che i con-
ducenti potrebbero non essere disposti a dover man-
tenere una data pressione minima sul volante in qual-
siasi condizione. I consumatori adorano lo schermo
touch dei loro smartphone, che richiedono solo un
tocco leggero per azionare un pulsante o un interrut-
tore virtuale. L’obbligo di applicare la pressione dà
una sensazione di arretratezza tecnologica. I condu-
centi sembrano propensi a preferire il concetto noto
come “
touch to detect
”.
Il rilevamento è ottenuto attraverso un sensore ca-
pacitivo che rileva sia la capacità elettrica assoluta,
sia la variazione di capacità quando una mano tocca
il volante, senza nessun obbligo di applicare forza o
pressione.
Il sensore capacitivo è costituito da un elettrodo con-
duttivo posto sotto il materiale di rivestimento del vo-
lante e un circuito di pilotaggio / controllo che rileva
le variazioni nel comportamento elettrico dell’elettro-
do attribuibili alle variazioni di capacità. L’elettrodo
Fig. 2 – Diagramma di fase che mostra le due componenti della cor-
rente di pilotaggio del sensore Capsic
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- ELETTRONICA OGGI 456 - SETTEMBRE 2016