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COMPONENTS
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- ELETTRONICA OGGI 457 - OTTOBRE 2016
PROXIMITY DETECTION
I
sensori di prossimità tradizionali caratterizzati da
un raggio d’azione (range) esteso hanno finora uti-
lizzato la tecnologia a infrarossi caratterizzata da
alti costi ed elevati consumi di potenza. Il rilevamento
capacitivo, d’altro canto, si propone come una valida
soluzione alternativa più economica e in grado di ga-
rantire minori consumi di potenza.
Una tipica applicazione potrebbe essere una antenna
di prossimità, nota anche come pad capacitivo. I pa-
rametri di progettazione da tenere in considerazione
sono la dimensione dell’antenna, la sua posizione ri-
spetto al piano di massa e le impostazioni specifiche
all’interno del sensore capacitivo che in questo caso è
un dispositivo della linea RightTouch di SMSC, azienda
facende parte di Microchip Technology. Attenendosi a
poche e semplici linee guida, il dispositivo RightTouch
è in grado di rilevare l’approssimarsi di un utente o il
movimento di oggetti metallici nelle vicinanze.
Tre sono gli elementi fisici di progettazione critici
necessari da tenere in considerazione per ottenere
il massimo raggio d’azione di rilevamento con un’e-
levata intensità di segnale e basso rumore. In primo
luogo, la distanza tra antenna e piano di massa deve
essere la maggiore possibile; il piano di massa in que-
sto caso potrebbe essere qualsiasi strato della scheda
PCB come pure oggetti metallici posti nelle vicinanze.
In secondo luogo l’antenna deve essere la più grande
possibile. Infine, il libertà di movimento dell’antenna
all’interno del sistema deve essere limitata: per conse-
guire questo obbiettivo è possibile ricorrere a nastro
biadesivo, adesivi, graffette o altro ancora.
La progettazione inizia con la definizione del raggio
d’azione e della funzione. Per esempio, si può definire
un raggio di azione di 5 cm per il rilevamento dell’av-
vicinamento a una scheda pulsanti per monitor o di 25
cm per il rilevamente dell’avvicinamento a una corni-
ce fotografica digitale di 25 cm.
Piano di massa
Qualsiasi piano di terra o superficie metallica posta
in prossimità dell’antenna ridurrà il range del rileva-
mento di prossimità. I piani di massa hanno due ef-
fetti sulla prossimità. Il primo è che questi schermano
l’oggetto in avvicinamento se quest’ultimo viene posto
sul percorso dell’oggetto, di fatto riducendo il raggio
d’azione del sensore. Il secondo è che aumentano la
capacità di base una volta posti direttamente al di sot-
to o adiacenti all’antenna di prossimità.
Nello spazio libero, un’antenna può rilevare o emette-
re liberamente in qualsiasi direzione con un’attenua-
zione molto ridotta. Quando viene introdotto un piano
di massa, i segnali emessi o rilevati dall’antenna termi-
nano sul piano stesso. Al diminuire della distanza tra
massa e antenna anche l’intensità del campo radiante
diminuisce. Quindi se un piano di massa è posto via
via più vicino all’antenna, anche la distanza di rileva-
mento si riduce progresivamente.
Un piano di massa contribuisce all’aumento della ca-
pacità dell’antenna rispetto al valore che avrebbe se
la medesima antenna si trovasse nello spazio libero.
Antenne di grandi dimensioni poste in prossimità di
un piano di massa (come ad esempio una piazzola so-
lida di area pari a 25 cm
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con un piano di massa solido
su una scheda PCB a doppio strato da 0,08 cm) supe-
rerà il range di calibrazione dei dispositivi SMSC.
Sensori capacitivi
per il rilevamento di prossimità
Lacio di Jasio
Business development
manager Europe - Mcu8
Microchip
Con i sensori capacitivi è possibile realizzare
un’antenna di prossimità con consumi inferiori e
costi ridotti rispetto a un’implementazione basata
sulla classica tecnologia a infrarossi