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Questo argomento contiene 12 risposte, ha 5 partecipanti, ed è stato aggiornato da  Trimix63 3 anni, 9 mesi fa.

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  • #57390

    Trimix63
    Membro

    Ho la necessità di realizzare un interruttore da inserire dentro una scatola stagna, per accendere il circuito, che funzioni tramite un piccolo colpo da dare con un dito alla scatola; avete consigli?
    che sensore usereste? un accellerometro od un tilt?
    Avete qualche schema/link da suggerire?
    Saluti
    Renzo

    #68505

    Emanuele
    Keymaster

    Se la scatola è solo di plastica io utilizzerei un pulsante capacitivo. Ci sono varie soluzioni, dall’ultimo seminario Arrow, a cui ho partecipato, posso dirti che le soluzioni migliori sono quelle proposte da Freescale e da Atmel (con l’acquisizione di Quantum Qprox).

    Proprio ieri abbiamo pubblicato un articolo sul tema

    http://it.emcelettronica.com/xtrinsic-interfaccia-hardware-touch-sensing

    comunque puoi cercare sui vari siti freescale.com e atmel.com ci sono soluzioni per tutte le esigenze. Sia singolo tasto che tastiere multiple, sia solo touch che touch + microcontroller (se devi fare altre cose).

    La realizzazione poi è molto semplice, esistono componenti che li devi solo montare e fanno tutto loro. L’attuazione del sistema però comporta la realizzazione di un circuito stampato, oppure di una basetta conduttiva, per realizzare il tasto. Puoi anche optare per una demo board, ce ne sono a basso costo.

    Questa soluzione la vedo come la migliore e la piu “elegante”, il tasto è dietro la parete della scatola stagna.

    Accelerometri e tilt li sconsiglio per vari motivi, il primo, lo vedo difficile da attuare, che accelerazione può avere una scatola stagna :) mentre per il tilt, ci ho combattuto per molto tempo in un progetto e l’affidabilità era data soprattutto al filtraggio software realizzato tramite una complessa routine in un microcontroller… pensa solo un attimo se vicino alla scatola qualcuno si mette a trapanare!

    Senza dubbio capacitive touch sensing (tasto capacitivo) è la soluzione!

    #68506

    Trimix63
    Membro

    Il problema è che la scatola è di alluminio e sarà immersa a pressioni piuttosto alte che penso creino problemi ai sensori capacitivi.
    Grazie per le info, cmq.
    Renzo

    #68507

    Alex87ai
    Membro

    Ciao, analizzando il problema e la soluzione circuitale che tu stai cercando, mi verrebbe subito da escludere l’adozione di un accelerometro come sensore poichè non è detto che tu debba muovere la scatola. Se la scatola dovesse essere ferma o addirittura fissata ad una superficie immobile, fai presto a renderti conto come l’accelerometro non può restituirti un’informazione condizionabile per l’attivazione ad esempio di un relay o di una carico fittizio qualunque. Al contrario, mi verrebbe da proporti due possibili soluzioni al tuo problema:
    la prima soluzione prevede l’utilizzo di un microfono electret (quelle capsule microfoniche preamplificate che si utilizzano ormai in tutti i dispositivi portatili e non in cui c’è la necessità di acquisire dei suoni nell’ambiente circostante) il cui segnale, dopo essere stato opportunamente amplificato e filtrato, si confronta con una soglia di attivazione superata la quale viene dato un segnale di attivazione ad un Flip-Flop di tipo T (toggle) che attiva e disattiva un relay , in maniera alternativa, a seconda dello stato di accensione attuale (se è acceso si spegne e viceversa);
    la seconda soluzione prevede l’utilizzo di un sensore tilt piezoelettrico utilizzato tipicamente nelle centraline di antifurto per autovetture che restituiscono una variazione di carica se sollecitati meccanicamente tramite una deformazione elastica. Per intenderci, perché il sensore piezoelettrico possa restituirti una risposta al tocco della scatola, è necessario che il sensore sia perfettamente aderente alla superficie della scatola e che la plastica della scatola non sia troppo spessa da schermare la deformazione. Questo approccio, a mio avviso, è molto meno sensibile rispetto alla soluzione utilizzante il microfono, anche se con il microfono, un’errata taratura potrebbe comportare il riconoscimento di un qualunque segnale impulsivo(come potrebbe esserlo un battito di mani o un palloncino/petardo che esplode) come segnale di attivazione.
    Tra le due, sicuramente mi sentirei di consigliarti la prima soluzione. Essendo un’idea che mi è sorta così sul momento, non ho uno schematico pronto da proporti ma posso cercare qualcosa in rete oppure posso progettartelo ma non potendolo realizzare per via del tempo, resterebbe comunque un qualcosa di non collaudato e soggetto a modifiche sul campo proprio in fase di collaudo. Quindi, posso proporti uno schema elettrico di massima, e poi sta a te montarlo e fare le giuste prove ed eventuali trimming dei componenti per raggiungere la selettività e la sensibilità utile a riconoscere il colpo sulla scatola discriminandolo da un qualunque altro rumore proveniente dall’ambiente.
    Spero di essere stato chiaro e a breve ti proporrò una soluzione circuitale che possa rappresentare una soluzione al tuo caso utilizzando ovviamente l’approccio del microfono e tralasciando il sensore piezoelettrico.
    A presto.

    #68508

    Alex87ai
    Membro

    Integro dicendo che leggendo la proposta di Emanuele la cui esperienza nell’ambito della progettazione elettronica va oltre quella che posso avere io che sono ancora un laureando in ingegneria elettronica, posso conformare che la soluzione del touch capacitivo è senza ombra di dubbio quella ideale, la più “elegante” e anche quella maggiormente immune al rumore circostante. Quindi penso che dovresi seguire le linee guida di Emanuele e avvalerti della tecnologia capitive sensing.

    #68511

    Emanuele
    Keymaster

    La soluzione capacitiva, è possibile solo se il tasto viene posto dietro un dielettrico. Quindi la conducibilità dell’alluminio, non è proprio indicata a tale scopo.

    Potresti quindi:

    1) Utilizzare un contenitore in plastica, o almeno dal lato del sensore inserire una plastica prima del tasto. Insomma, sperimentare sull’alluminio…plastificato.

    2) Utilizzare una tecnologia diversa, sempre touch. Ad esempio esistono tastiere piezoelettriche che coprono appunto quella nicchia di applicazioni impossibili per il capacitive touch sensing, come appunto l’inserimento del tasto in un materiale conduttivo.

    #68512

    Vicus
    Membro

    Posso chiedere in che ambiente verrà utilizzato e il budget? Perché pressioni piuttosto alte fanno pensare ad una immersione in un liquido.

    #68515

    Trimix63
    Membro

    Infatti si tratta di un computer da polso per immersioni subacquee. sto studiando varie soluzioni per il controllo in acqua. La pressione ambiente a cui è sottoposta la scatola sarà dell’ordine delle decine di bar (max. 30). Per questo motivo vorrei evitare il più possibile i fori sulla scatola che poi devono essere sigillati per quelle pressioni. In genere si utilizzano pulsanti magnetici (ampolle reed) ma vorrei sperimentare una alternativa che utilizzii dei colpettini sul bordo per muoversi ad esempio tra i menu del display; ho visto qualcosa di simile usato in un computer subacqueo commerciale.
    La soluzione microfonica è anche questa a mio avviso poco praticabile.

    grazie mille a tutti per le info

    #68517

    Vicus
    Membro

    Quindi in pratica ti serve una tastiera cioè più di un tasto. La cosa è ancora più complicata.

    #68518

    Alex87ai
    Membro

    …ah ok, se l’applicazione è quella che hai indicato non va per niente bene la soluzione microfonica, ma nemmeno quella capacitiva. Non conosco benissimo il sistema di tasti piezoelettrici indicati da Emanuele, ma penso che anche in questo caso, l’alta pressione a cui verrebbe sottoposta la “scatola”maschererebbe in parte la sensibilità d’azione del sensore (o forse no, è da vedere…sicuramente i sensori piezoelettrici sono caratterizzati da una funzione di trasferimento tensione/deformazione di tipo passa alto e quindi l’eventuale componente costante della pressione verrebbe automaticamente reiettata dal sensore stesso…ciò non toglie però che la sensibilità ne venga in parte pregiudicata, perché questi sensori lavorano sulla deformazione…ci sono quindi un po’ di aspetti da valutare e analizzare a dovere). I sensori magnetici che hai indicato forse rappresenterebbero l’unica soluzione, dato che il campo magnetico che andrebbero a misurare non sarebbe per niente soggetto a modificazioni dovute all’acqua, non essendo quest’ultima un materiale paramagnetico e avendo quindi una permeabilità magnetica relativa quasi pari all’unità.
    Poi mi pare di aver capito che anche le dimensioni del circuito di lettura e gestione come anche il sensore stesso siano limitati in dimensione, quindi la cosa si complica ulteriormente e la strada verso i sensori magnetici diventa sempre più preferibile rispetto alle altre. Nel dettaglio non so di che tipo di sensore si tratti, ma ho la sensazione che il circuito di condizionamento non sarà per niente ristretto in componenti e in dimensioni complessive. A questo punto non saprei davvero cos’altro proporti, però la tua proposta di applicazione mi ha preso abbastanza e penso che mi metterò a ricercare possibili soluzioni alternative all’utilizzo dei sensori magnetici. Ritornando momentaneamente a quest’ultimi, penso che rientrino nella famiglia dei sensori AMR (magnetoresistivi) o addirittura GMR (a magnetoresistenza gigante) che hanno sensibilità talmente elevate da riuscire a discriminare una variazione di campo magnetico di qualche millesimo di gauss (il campo magnetico terrestre, rilevato alle nostre latitudini, è dell’ordine di 0,7gauss) quindi la variazione di campo magnetico indotta dal dito (piccolissima) dovrebbe essere l’informazione utile da rilevare…ti farò sapere se riesco a scoprire qualcos’altro! Per il momento a presto e ci si aggiorna il prima possibile!
    Saluti!!

    #68524

    sorex
    Membro

    Si potrebbe usare un piccolo sensore ottico appoggiato all’interno del vetro dell’orologio. Quando appoggi il dito al sensore questo viene oscurato completamente e rileva il comando. Per evitare che riceva falsi comandi è sufficiente discriminare le variazioni di luminosità veloci da quelle lente per riconoscere il dito (veloce e ripetute)da un cambiamento di luminosità ambiente (lento). E’ semplice ed affidabile.

    #68525

    Emanuele
    Keymaster

    Abbiamo fatto il giro delle tecnologie e la soluzione potrebbe essere una fotoresistenza?

    Interessante, analizziamo la cosa:

    un sensore ottico (si, fotoresistenza forse è riduttivo) avrebbe l’enorme vantaggio di essere una soluzione molto semplice, e quindi molto gestibile. Partendo da un circuito base di rilevazione e filtraggio, si potrebbe optare poi sia per una soluzione CON microcontroller che una soluzione SENZA. A questo punto direi di tornare alle specifiche iniziali per comprendere meglio quale strada seguire.

    Ovviamente se si potesse inserire un microcontroller, l’analisi del segnale sarebbe ottimale, discriminando le variazioni repentine di luce, magari filtrando anche le differenze di luce in caso di immersione veloce.

    #68526

    Trimix63
    Membro

    Il computer da polso monta un Atmel AT90USB1287 ed un display Oled; dovendolo usare anche al buio forse sarebbe meglio inserire un emettitore (infrarossi?) ed un ricevitore e giocare sulla riflessione…?
    Unica accortezza è evitare “pressioni” indesiderate, dovute cioè all’oscuramento involontario del sensore, che però posso risolvere con i menù a conferma usando almeno due “fotopulsanti”…

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