Cách tạo các nút cảm ứng điện dung nhanh (độ trễ thấp)
Tôi đang tìm cách tạo các nút cảm ứng điện dung có độ trễ thấp cho một nhạc cụ. Thời gian phản hồi (từ chạm vật lý đến chạm đã đăng ký trong bộ vi điều khiển) cần khoảng ~ 2ms hoặc ít hơn.
Từ những gì tôi đã đọc, có vẻ như điều này là khả thi (và thậm chí đã có những màn hình cảm ứng được phát triển với độ trễ dưới 1ms - xem tại đây !). Cho rằng tôi chỉ muốn triển khai một nút duy nhất, có vẻ như nó có thể đạt được. Tuy nhiên, tôi đã mua sắm xung quanh các IC và mọi thứ tôi có thể tìm thấy dường như có thời gian phản hồi 10-16ms.
Vì vậy, do thiếu một vi mạch thích hợp, làm thế nào tôi có thể tự tạo ra một cảm biến như vậy? Nó chỉ đơn thuần là vấn đề thực hiện các phép đo điện áp AC rất nhanh trên tấm cảm biến? - Trong trường hợp nào, yếu tố hạn chế ở đây là gì? Tại sao tất cả các sản phẩm trên thị trường đều chậm như vậy?
Trả lời
Có vẻ như bạn đã tìm thấy các sản phẩm công suất thấp không cần quá nhanh vì chúng không được thiết kế để sử dụng trên nhạc cụ hiệu suất cao cần thời gian phản hồi nhanh, mà là các nút giao diện người dùng đơn giản cần đáng tin cậy (hãy nghĩ đến bếp và lò nướng cần chắc chắn và cực kỳ chắc chắn để không dễ bị kích hoạt do vô tình hoặc nhà có thể bị thiêu rụi).
Những gì bạn có thể làm là tìm một bộ vi điều khiển mạnh mẽ hợp lý có hỗ trợ phần cứng cho cảm biến điện dung và tinh chỉnh thư viện phần mềm cảm biến đi kèm để có thời gian phản hồi nhanh. Nhiều khả năng thiết bị của bạn sẽ có một bộ vi điều khiển, hoặc ít nhất nó sẽ được hưởng lợi từ nó.
Bất kỳ đồng hồ nào phát hiện tín hiệu được ghép bởi màn hình cảm ứng không cần quá 10 chu kỳ và do đó là dưới 1ms với ngưỡng nhạy phù hợp. Chỉnh lưu 10% f bằng bộ lọc thông thấp @ f-3dB = fc / 10 sẽ đạt 90% đầu vào V trong Tau sau 10 chu kỳ. Sử dụng ngưỡng pF cảm ứng điện dung đã biết và giới hạn tham chiếu có giá trị tương tự, tất cả những gì bạn là bộ so sánh được đặt thành 50% để chỉnh lưu tín hiệu và phát hiện đầu vào có RC <1ms.
Có vẻ như những người bỏ phiếu xuống không hiểu làm thế nào để. Cứu giúp. Hoặc họ không hiểu làm thế nào để nhận xét hoặc phát hiện một công tắc điện dung bằng cách phát hiện trở kháng của C bằng một hằng số thời gian RC là 10 chu kỳ ở tốc độ MUX pixel bằng cách sử dụng tải của ngón tay và quét làm mới nhanh. Câu hỏi hay hơn Làm thế nào để thiết kế một “công tắc” với thông số kỹ thuật trở kháng bật tắt và độ trễ bằng cách sử dụng HBM 100pf cho ngón tay có ngưỡng 50pF và 30% độ trễ trong <1ms ?. Gợi ý Zc = 1 / (2Pi f C) Tôi không thiết kế cái này cho bạn, chỉ cho bạn biết nguyên tắc.
Dựa trên câu trả lời của Justme, có vẻ như lý do mà hầu hết các IC cảm ứng điện dung có độ trễ khoảng 10ms hoặc cao hơn là vì chúng phục vụ cho một thị trường ưu tiên độ tin cậy hơn tốc độ .
Không khó để thiết kế một cảm biến nhanh hơn bằng cách sử dụng một bộ vi điều khiển hơn là một gói tích hợp sẵn.
Tôi đã thử điều này với thư viện CapacitiveSensor với Arduino Uno và tôi có thể đạt được độ trễ cảm biến rất thấp. Thư viện này sử dụng một phương pháp độ trễ kỹ thuật số đơn giản và do đó độ trễ chủ yếu được xác định bởi hằng số thời gian RC của mạch và số lượng mẫu được lấy trên mỗi lần đọc. Hoạt động ở 5V, với điện trở 1M, điện dung ngón tay giả định là 20pF và lấy 10 mẫu mỗi lần đọc, tôi có thể nhận được độ trễ thấp tới 0,3ms.