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Progettare sensori touch a basso consumo con PTC

Il consumo di potenza rimane un fattore importante nella progettazione di qualsiasi gadget portatile. La tecnologia touch capacitiva di Microchip utilizza il Peripheral Touch Controller (PTC) o l'Hardware Capacitive Voltage Divider (HCVD) per offrire funzionalità atte a progettare un sensore tattile a basso consumo che può attivarsi con un tocco dalla modalità Sospensione (Sleep) senza intervento della CPU. HCVD è disponibile nei dispositivi PIC a 8 bit mentre PTC è disponibile in quelli AVR a 8 bit e dispositivi SAM a 32 bit. In questo articolo descriveremo i dettagli della progettazione di un sensore tattile a bassa potenza, le differenti configurazioni e alcuni suggerimenti per ottimizzare il consumo di energia.

Introduzione

I microcontrollori a 8 bit PIC e AVR dispongono di periferiche, rispettivamente HCVD e PTC, utili per la progettazione di sensori tattili capacitivi (touch). Prima di descrivere i dettagli di tale progettazione esaminiamo una delle periferiche, in particolare PTC, per poter comprendere al meglio quello che poi seguirà nell'articolo.

Peripheral Touch Controller (PTC) offre hardware integrato per la misurazione capacitiva del tocco su sensori che funzionano come pulsanti, cursori e rotori. PTC supporta sia la misurazione della capacità reciproca che dell'auto-capacità senza la necessità di alcun componente esterno. PTC è inteso per le misure autonome del sensore tattile capacitivo. Il sensore tattile capacitivo esterno è tipicamente formato su un PCB e gli elettrodi del sensore sono collegati all'integratore di carica analogico del PTC utilizzando i pin di I/O del dispositivo. PTC supporta sensori capacitivi mutui organizzati come matrici capacitive tattili in diversi configurazioni X-Y. In modalità mutuo capacitiva, il PTC richiede un pin per la linea X (linea guida) e uno per la linea Y (linea di rilevamento). In modalità auto-capacitiva, il PTC richiede solo un pin con un driver di linea Y per ciascun sensore auto-capacitivo.

Il metodo di misurazione dell'auto-capacità implica il caricamento di un elettrodo di rilevamento di capacità sconosciuta ad un potenziale noto. La carica risultante viene trasferita in un circuito di misurazione. Misurando la carica con uno o più cicli di carica e trasferimento, è possibile determinare la capacità della piastra di rilevamento. Il metodo di misurazione della capacità reciproca (o mutua) utilizza una coppia di elettrodi di rilevamento. Un elettrodo agisce come un emettitore nel quale una carica tramite impulsi logici viene pilotata in modalità burst. L'altro elettrodo agisce come un ricevitore che si accoppia all'emettitore usando il dielettrico del pannello sovrastante. Quando un dito tocca il pannello, l'accoppiamento di campo viene ridotto e viene rilevato il tocco (figura 1).

Figura 1: rappresentazione dei metodi di misura con auto-capacità e capacità reciproca.

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Una risposta

  1. Giordana Francesca Brescia Giordana Francesca Brescia 26 giugno 2019

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