Cómo hacer botones táctiles capacitivos rápidos (de baja latencia)
Estoy buscando crear botones táctiles capacitivos de baja latencia para un instrumento musical. El tiempo de respuesta (desde el contacto físico hasta el contacto registrado en el microcontrolador) debe ser de aproximadamente 2 ms o menos.
Por lo que he leído, parece que esto es posible (e incluso se han desarrollado pantallas táctiles con latencia inferior a 1 ms, ¡mira aquí !). Dado que solo quiero implementar un solo botón, parece que debería ser posible. Sin embargo, he estado buscando circuitos integrados y todo lo que puedo encontrar parece tener un tiempo de respuesta de 10-16 ms.
Entonces, dada la falta de un IC apropiado, ¿cómo podría crear yo mismo un sensor de este tipo? ¿Es simplemente una cuestión de realizar mediciones de voltaje de CA muy rápidas en la almohadilla del sensor? - En cuyo caso, ¿cuál es el factor limitante aquí? ¿Por qué todos los productos del mercado son tan lentos?
Respuestas
Parece que ha encontrado productos de bajo consumo que no necesitan ser tan rápidos, ya que no han sido diseñados para usarse en instrumentos musicales de alto rendimiento que necesitan un tiempo de respuesta rápido, sino como simples botones de interfaz de usuario que deben ser confiables (piense en estufas y hornos que deben ser robustos y extremadamente seguros para que no se activen fácilmente por accidente o que la casa se queme).
Lo que puede hacer es encontrar un microcontrolador razonablemente potente con soporte de hardware para detección capacitiva y ajustar la biblioteca de software de detección adjunta para un tiempo de respuesta rápido. Lo más probable es que su dispositivo tenga un microcontrolador de todos modos, o al menos se beneficiaría de él.
Cualquier reloj que detecte una señal acoplada por pantallas táctiles no necesita más de 10 ciclos y por tanto es inferior a 1 ms con un umbral sensible adecuado. La rectificación del 10% de f con un filtro de paso bajo @ f-3dB = fc / 10 alcanzará el 90% de la entrada V en Tau después de 10 ciclos. Usando un umbral de pF táctil capacitivo conocido y un límite de referencia de valor similar, todo lo que usted es un comparador configurado al 50% para rectificar la señal y detectar una entrada con RC <1ms.
Parece que los que votaron en contra no entienden cómo hacerlo. Ayuda. O no entienden cómo comentar o detectar un interruptor de capacitancia al detectar la impedancia de C mediante una constante de tiempo RC de 10 ciclos a la tasa de píxel MUX usando la carga de un dedo y escaneos de actualización rápida. Mejor pregunta ¿Cómo diseñar un “interruptor” con especificaciones de impedancia de encendido y apagado e histéresis utilizando el HBM de 100pf para dedo con un umbral de 50pF y 30% de histéresis en <1ms ?. Sugerencia Zc = 1 / (2Pi f C) No estoy diseñando esto para usted, solo le estoy diciendo el principio.
Sobre la base de la respuesta de Justme, parece que la razón por la que la mayoría de los circuitos integrados táctiles capacitivos tienen una latencia de alrededor de 10 ms o más es porque están dirigidos a un mercado que prioriza la confiabilidad sobre la velocidad .
No es difícil diseñar un sensor más rápido utilizando un microcontrolador en lugar de un paquete preconstruido.
Probé esto con la biblioteca CapacitiveSensor con un Arduino Uno y pude lograr una latencia de sensor muy baja. Esta biblioteca utiliza un método de retardo digital simple, por lo que la latencia está determinada principalmente por la constante de tiempo RC del circuito y el número de muestras tomadas por lectura. Operando a 5V, con una resistencia de 1M, asumiendo una capacitancia del dedo de 20pF, y tomando 10 muestras por lectura, pude obtener latencias tan bajas como 0.3ms.