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Instrumentacin y Sensores Pgina 1
DEPARTAMENTO DE ELCTRICA Y ELECTRNICA
CARRERA DE INGENIERIA EN ELECTRNICA E
INSTRUMENTACIN
INSTRUMENTACIN Y SENSORES
UNIDAD II
TEMA: APLICACIONES DEL SENSOR CAPACITIVO
NOMBRE: ALEX TIPANTUA
FECHA DE ENTREGA: 23/06/2015
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DETECCIN MEDIANTE SENSORES TCTILES CAPACITIVOS
Una aplicacin con un mnimo de componentes externos.
La adicin de funcionalidades de pantalla tctil es cada vez ms
popular en tecnologa
electrnica y de mviles debido a su facilidad de uso y su aspecto
atractivo. Para los
fabricantes comporta el beneficio adicional de que no implica
ningn movimiento
mecnico, puesto que se pueden fabricar sensores tctiles
capacitivos utilizando un
substrato de cobre en el diseo del circuito impreso.
Describiremos en este artculo como puede usarse una tcnica que
consta de un Divisor
de Tensin Capacitivo (CVD) (por Capacitance Voltage Divider en
ingls) y un
microcontrolador perifrico denominado Unidad de Medida del
Tiempo de Carga
(CTMU) (por Charge Time Measurement Unit en ingls) para disponer
de sensores
tctiles capacitivos de bajo coste y con un mnimo de componentes
externos.
Finalmente, un diseo de referencia mostrar tambin como
reemplazar interruptores
mecnicos por teclas tctiles capacitivas.
Tecnologa de los sensores tctiles capacitivos
La ruedecilla de desplazamiento con sensor capacitivo predomina
cada vez ms en
dispositivos electrnicos en comparacin con otras tecnologas de
sensores tctiles.
Principios de funcionamiento del sensor tctil capacitivo
Si un dedo o cualquier otro objeto con propiedades capacitivas
se aproxima suficientemente a un sensor tctil capacitivo, ste acta
como otro condensador. Esto es
debido a la naturaleza dielctrica del sensor, que vara la
capacitancia efectiva del
sistema utilizado para detectar el contacto tctil.
La figura 1 muestra como la placa paralela est conectada a la
entrada del sensor del
chip en tanto que el dedo acta como otra placa paralela. El
hierro contenido en la
sangre crea haces de condensadores alineados con la superficie
del cuerpo. Cuando
dichos haces se aproximan a un conductor crean una capacitancia
conectada a tierra, lo
cual resulta en un cambio en el valor de la tensin, determinado
por el contacto con el
dedo.
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Un sistema de deteccin tctil estndar se compone de tres bloques
funcionales
principales:
Un bloque analgico para deteccin capacitiva
Un controlador para procesar los datos
Un bloque de interfaz para la comunicacin con un procesador
host
DISEO DE REFERENCIA PARA APLICACIONES DE DETECCIN TCTIL
CAPACITIVA
La Figura 5 ayudar al usuario para iniciar inmediatamente la
implementacin de un
sistema de deteccin tctil capacitiva. Esta aproximacin ofrece
gran flexibilidad para
integrar otros perifricos, como USB y LCD, en su diseo. Esto
puede tambin
contribuir a reducir el tiempo de entrega del sistema de
deteccin tctil en estado
totalmente funcional. El microcontrolador usado en el diseo de
referencia dispone de
13 canales ADC para conectarse a un mximo de 13 sensores. Se han
conectado cuatro
sensores tctiles capacitivos a los puertos A0 - A3. El mdulo
CTMU dispone de una
fuente de corriente programable utilizada para cargar los
sensores tctiles capacitivos.
El zcalo USB se utiliza tambin como fuente de alimentacin
(bus-powered), que
utiliza una interfaz USB on-chip. Se suministra tambin un
conector macho de 6 pines
para conectar el panel de referencia a un programador de
hardware Dteccion5.
Factores que contribuyen al diseo de sensores tctiles
capacitivos efectivos
Las aplicaciones en tiempo real presentan una serie de desafos
para los sensores tctiles
capacitivos. El diseo puede colaborar en la reduccin de las
capacitancias parsitas y
en el incremento de la capacitancia de los dedos, asegurando en
ltima instancia un
mejor diseo de los sensores como se detalla a continuacin:
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Tamao del substrato del sensor. La forma del substrato del
sensor no reviste importancia para un sensor capacitivo, pero
el rea del sustrato determina su sensibilidad y, en
consecuencia, merece consideracin.
Cuanto ms grande sea, mejor es la sensibilidad; el rea debera
ser del tamao
promedio de la huella del contacto de un dedo (15 x 15 mm), pero
si el tamao del
substrato del sensor es mayor que el ptimo, la capacitancia
parsita puede verse
incrementada a causa de la proximidad a la tierra.
Separacin entre sensores.
Cuando se toca un sensor, el dedo introduce una capacitancia
adicional, no solo en el
sensor activado sino tambin en los prximos. Por lo tanto, para
aislar la capacitancia
del dedo hay que mantener un espacio entre los sensores
adyacentes. La separacin
ideal es de 2 a 3 veces el espesor del material de recubrimiento
del sistema de deteccin
tctil capacitiva. Sirva como ejemplo, si el espesor del
recubrimiento es de 3 mm, la
distancia entre sensores debera ser de 6 a 9 mm para un diseo
eficaz de deteccin
tctil capacitiva.
Longitud de la pista del circuito impreso.
La longitud de la pista entre el sensor y el microcontrolador
puede crear una mayor
susceptibilidad a las capacitancias parsitas si es excesivamente
larga. Esto podra
cambiar la resistencia de la pista y afectar la sensibilidad. La
longitud de la pista no
debera exceder de 12 (300 mm).
Composicin y espesor del recubrimiento.
La capacitancia de un dedo transmitida al sensor tctil
capacitivo est determinada por
el tipo de material de recubrimiento usado y por su espesor. El
material de
recubrimiento debe de poseer una elevada constante dielctrica
para incrementar la
sensibilidad y ser lo ms fino posible. Si el espesor del
recubrimiento aumenta, la
interferencia (crosstalk) entre los sensores se incrementa
tambin.
Tcnicas de conexin a tierra. El mtodo de deteccin es afectado
por la capacitancia parsita de un sensor respecto a
tierra; esta situacin se puede contrarrestar situando la tierra
muy cerca del sensor. Esto
aumenta la capacitancia parsita y reduce su efecto sobre el
sensor.
Seleccin del adhesivo.
El adhesivo fija el material de recubrimiento al circuito
impreso y se deber aplicar en
forma de capa fina para conseguir una alta sensibilidad. No
deber contener burbujas de
aire y todas las instrucciones para su aplicacin debern ser
estudiadas antes de
proceder a su aplicacin.
BIBLIOGRAFA:
Disponible en:
http://www.convertronic.net/Diseno/deteccion-mediante-sensores-tactiles-capacitivos-una-aplicacion-con-un-minimo-de-componentes-
externos.html
Disponible en:
http://tv.uvigo.es/uploads/material/Video/1709/ISAD_Tema7_1.pdf
