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- ELETTRONICA OGGI 456 - SETTEMBRE 2016
restituisce una misurazione della resistenza e della ca-
pacità in presenza dell’elettrodo del sensore.
È proprio questa possibilità di distinguere tra la resi-
stenza e la capacità che permette al sistema di funzio-
nare efficacemente quando è incorporato in un volante.
Qual è il motivo?
Prima che il conducente tocchi il volante, il sensore
rileva una determinata impedenza. Ciò è attribuibile
alla capacità parassita – cioè la capacità elettrica del
materiale di imbottitura intorno al volante e dell’aria
nell’abitacolo – e anche a una certa quantità di condut-
tività (ad esempio attraverso l’umidità) verso il telaio.
Lo stato del volante in assenza di presa è rappresen-
tato in figura 3.
Il volante ora è a tutti gli effetti un resistore in parallelo
con la forma più semplice di condensatore, ossia un
condensatore a piastre, che può essere descritto con
la seguente formula:
dove è la costante dielettrica,
A
è l’area e
d
è la di-
stanza dall’elettrodo.
Dato che la costante dielettrica di una mano è circa 60
volte superiore a quella dell’aria, la capacità rilevata
dal volante cambia sensibilmente non appena il con-
ducente tocca il volante. Tale variazione di capacità è
rilevata tempestivamente dal sensore Capsic.
Ma cosa succede quando il volante si trova in condizio-
ni di umidità estrema (saturazione)? Questa condizione
avrà un impatto sia sulla capacità, sia sulla resistenza
del sistema, mentre una mano influenzerà solo la ca-
pacità elettrica. Questo consente a un costruttore di
creare un software che rifiuta, come un falso positivo,
qualsiasi variazione significativa della capacità impu-
tabile alla pressione delle mani che sia accompagnata
simultaneamente da una marcata variazione della resi-
stenza. Lo stesso principio si applica alle variazioni di
capacità attribuibili agli sbalzi di temperatura.
Questo dimostra chiaramente la validità del disposi-
tivo Capsic nel rilevare separatamente entrambe le
componenti dell’impedenza complessa. Questa funzio-
nalità non è contemplata dai controller di rilevamento
capacitivo tradizionali basati sui microcontrollori, in
grado di rilevare esclusivamente le variazioni nella
conduttanza totale. Allo stesso tempo, il segnale di pi-
lotaggio sinusoidale a bassa frequenza di Capsic ge-
nera interferenze elettromagnetiche trascurabili quan-
do è accoppiato al grande elettrodo del volante.
Il sensore Capsic (Fig. 4), che mette a disposizione
un’interfaccia seriale periferica verso qualsiasi micro-
controllore standard a 8 bit, è installabile con facilità
in un gruppo volante e offre un metodo per il rileva-
mento capacitivo della pressione delle mani altamente
affidabile, comodo e conveniente per il conducente,
garantendo inoltre le funzionalità di sicurezza richie-
ste dalla Convenzione di Vienna del 1968.
La crescente complessità dei Sistemi di Assistenza
Avanzata per il Conducente (ADAS), che offrono fun-
zioni come l’avvertimento di cambio corsia e il cruise
control adattivo, mira a prevenire gli incidenti impu-
tabili a un errore del conducente. In alcuni casi, tali
sistemi possono consentire al veicolo di funzionare
come un’autovettura autonoma.
Questo però non è legale ai sensi delle normative in
vigore e, pertanto, le case automobilistiche stanno la-
vorando per l’implementazione del rilevamento della
pressione delle mani sul volante per consentire agli
ADAS di verificare che il conducente mantenga co-
stantemente il controllo del veicolo.
Il rilevamento capacitivo sta emergendo come la scelta
preferita delle case automobilistiche e dei conducenti
per le tecnologie di rilevamento della pressione delle
mani sul volante. Tuttavia, i controller touchscreen ca-
pacitivi convenzionali sono poco adattabili ai requisiti
di rilevamento capacitivo in ambiente automobilistico,
in quanto soggetti a rigorosi standard di sicurezza.
Questo articolo presenta il sensore Capsic di ams, una
nuova implementazione analogica del rilevamento
capacitivo che prevede la rilevazione affidabile della
pressione delle mani sul volante in tutte le condizioni
di guida, generando interferenze elettromagnetiche
trascurabili attraverso l’elettrodo sensore posto lungo
la circonferenza del volante.
Fig. 4 – Scheda dimostrativa per il sensore capacitivo Capsic di ams
CAPACITIVE SENSING