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ANALOG/MIXED SIGNAL CAPACITIVE SENSING 29 - ELETTRONICA OGGI 471 - GIUGNO-LUGLIO 2018 Scelta dei rivestimenti e fissaggio I rivestimenti non solo determinano l’estetica del pro- dotto finale ma definiscono anche la sensibilità delle funzioni di rilevamento. Nella figura 3 sono riportati i vari tipi di rivestimento, vetro, materiale acrilico o le- gno, impiegati nei sistemi che utilizzano la tecnologia di rilevamento capacitivo. Gli esperimenti condotti hanno mostrato che tutti questi rivestimenti richiedono una regolazione per garantire l’affidabilità dell’implemen- tazione. Nelle applicazioni consumer spesso sono state rilevate problematiche relative ad esempio al ri- conoscimento del rivestimento imputabili al fissaggio. La capacità varia in funzione dell’intercapedine d’aria (air gap) tra il substrato e l’elettrodo. Se il fissaggio del substrato non è eseguito in maniera corretta, la varia- zione dell’intercapedine d’aria può penalizzare presta- zioni e sensibilità del sistema complessivo. Nastri di aspirazione, allineamento magnetico e fissaggi mec- canici sono alcune delle tecniche standard utilizzate nel mondo consumer per prevenire questo problema. Anche lo spessore del rivestimento è un elemento im- portante da tenere in considerazione, perché esso è proporzionale alla capacità e quindi alla sensibilità. La realizzazione di un prodotto dotato di un rivestimento destinato al mercato consumer comporta la risoluzio- ne di problematiche non indifferenti a livello sia di pro- gettazione sia di produzione. Posizionamento degli elementi sensori e tecniche di messa a terra In linea generale, il piano di massa della scheda PCB deve essere completamente uniforme. Ciò comporta una riduzione del rumore di massa grazie alla distri- buzione uniforme del rumore stesso. A questo punto è utile sottolineare che ciò contribuisce a far aumentare la capacità parassita (CP) che influisce sulle applica- zioni basate sul rilevamento capacitivo. La capacità parassita è correlata direttamente alle tracce del sen- sore. Un incremento della capacità parassita tende a complicare il layout in quanto il progettista deve fare attenzione a non introdurre altri effetti parassiti. Ciò limita le tolleranze per il tracciamento delle piste. Di conseguenza per le applicazioni basate sul rileva- mento capacitivo è necessario scegliere un piano di massa con un pattern reticolato (hatched) piuttosto che un piano di massa uniforme. La piazzola del sen- sore non dovrebbe prevedere nessun’altra pista elet- trica o metallica che si sposta in ognuno dei suoi strati. La figura 4 spiega questo concetto. La scelta della tecnologia della scheda è un altro fat- tore che può influenzare la capacità parassita. E’ stato osservato che per connettere il sensore con il circuito è meglio optare per materiali flessibili in quando la ca- pacità parassita che viene aggiunta è inferiore. La ca- pacità complessiva è data dalla somma tra la capacità del tocco, la capacità della scheda PCB (che è differen- te per schede che utilizzano come materiale l’FR4 e i circuiti flessibili), la capacità delle tracce della scheda PCB e altri effetti parassiti. Da qui si evince che la re- golazione è una fase necessaria del ciclo di progetto. Infine i falsi inneschi dei sensori capacitivi, le inter- ferenze EMI, il rumore EMC e altri effetti indesidera- ti possono essere evitati ricorrendo a un’adeguata schermatura (ovvero un piano di massa) per il senso- re capacitivo. Nella figura 5 è riportato, in una sezione trasversale, ciò che accade in risposta a uno stimolo capacitivo. In questo articolo si è discusso della tecnologia di ri- levamento capacitivo in termini di principi di funzio- namento, progettazione e applicazioni. Inoltre è stata analizzata la tecnologia tattile capacitiva per quanto concerne la regolazione, la scelta dei componenti, i criteri di posizionamento e vari altri problemi che possono sorgere nel corso del progetto sono state suggerite alcune soluzioni. L’utilizzo di un controllore che supporta funzionalità di rilevamento capacitivo permette di migliorare le prestazioni del dispositivo e l’affidabilità, contribuendo a ridurre la complessità e il costo del prodotto finale. Fig. 5 – Sezione trasversale delle piazzole capacitive e tecniche di layout