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ANALOG/MIXED SIGNAL CAPACITIVE SENSING 26 - ELETTRONICA OGGI 471 - GIUGNO-LUGLIO 2018 F in dalla sua introduzione sul mercato nei primi telefoni mobile, la tecnologia tattile capacitiva ha trovato spazio in un numero sempre crescente di applicazioni. L’elemento principale che ha favorito la sua adozione è stata la sensibilità, che ha permesso di superare una limitazione intrinseca dei sensori tattili resistivi, ovvero la ridotta velocità di risposta. La tecno- logia resistiva è stata pertanto sostituita dalla tecnolo- gia di rilevamento tattile capacitiva e da quel momento le interfacce di tipo tattile si sono rapidamente imposte sul mercato. La tecnologia di rilevamento capacitivo si basa sul principio che ogni volta che viene rilevato un tocco o comunque un cambiamento sulla superficie di un oggetto, si verifica un cambiamento delle proprietà dielettriche dell’oggetto in quella particolare area. Ciò comporta un cambiamento della capacità osservata, che viene percepita come una variazione di tensione. Le variazioni della capacità sono molto veloci rispet- to a quelle percepite utilizzando la tecnologia tattile resistiva. I sensori capacitivi possono, direttamente o indirettamente, rilevare una vasta gamma di parametri, tra cui campi elettrici, movimento, proprietà chimiche o accelerazione, proprietà dei fluidi e pressione. Una formula solitamente impiegata per calcolare la varia- zione di capacità è la seguente: C= ( 0 r S ) d Farad. Meter dove 0 è la permettività assoluta r è la permettività relativa s è la superficie d é la distanza tra le armature In questo caso 0 = 8.854 X10 -12 È possibile effettuare il calcolo rispetto ad altre super- fici simmetriche a secondo delle caratteristiche della superficie stessa. Nel caso di elettrodi asimmetrici, le linee di campo possono fornire un’approssimazione della superficie equipotenziale e della linea di flusso. Quindi è possibile calcolare la capacità contando il nu- mero dei quadrati dello schema. Tra i moduli tattili basati sul rilevamento capacitivo si possono annoverare tasti, cursori, trackpad, dispositi- vi di prossimità, interfacce tattili, encoder rotativi e nu- merose altre interfacce che possono essere utilizzati in sostituzione gli ingombranti e rumorosi commutatori e tasti meccanici. Ciò non solo consente permette di ridurre le dimensioni della scheda del sistema, ma an- che la dissipazione di potenza rispetto alle interfacce meccaniche. Per esempio, le interfacce tattili capaciti- ve di potenza operano con tensioni comprese tra 1,8 e 5 V, ma possono operare con tensioni di 0,9 V, anche se in questo caso possono sorgere problemi di presta- zioni in termini di sensibilità, requisiti di potenza, falsi inneschi e così via. Componenti base I componenti richiesti per realizzare un sottosistema di rilevamento di tipo capacitivo sono riportati in fi- gura 1. Un rivestimento è l’interfaccia superiore del dispositivo posto sopra una scheda PCB sulla quale interagisce l’utente. Si tratta di una superficie liscia che l’utente tocca per effettuare una specifica opera- zione. Il rivestimento può essere di vetro, plastica, re- sina acrilica, legno o, più in generale, di qualsiasi altro materiale non conduttivo. L’elemento successivo è la scheda PCB, scelta in base alla sua costante dielettrica e alle perdite a essa associate. Ad esempio è possibile Tecniche di progettazione per il rilevamento capacitivo nelle applicazioni consumer Nishant Mittal - Systems Engineer Ronak Desai - Staff Engineer Cypress Semiconductor - Bengaluru, India Robustezza, affidabilità, ripetibilità, accuratezza e sensibilità sono alcune tra le caratteristiche più importanti che un progettista deve essere in grado di implementare nelle applicazioni che prevedono l’uso del rilevamento tattile capacitivo