Como fazer botões de toque capacitivos rápidos (baixa latência)
Estou procurando criar botões de toque capacitivos de baixa latência para um instrumento musical. O tempo de resposta (do toque físico ao toque registrado no microcontrolador) deve ser em torno de ~ 2ms ou menos.
Pelo que li, parece que isso é possível (e até mesmo telas sensíveis ao toque foram desenvolvidas com latência de sub 1 ms - veja aqui !). Visto que desejo apenas implementar um único botão, parece que ele pode ser alcançado. No entanto, tenho procurado ICs e tudo que posso encontrar parece ter um tempo de resposta de 10-16ms.
Dada a falta de um CI apropriado, como eu poderia criar um sensor assim? É apenas uma questão de fazer medições muito rápidas de tensão CA na almofada do sensor? - Nesse caso, qual é o fator limitante aqui? Por que todos os produtos no mercado são tão lentos?
Respostas
Parece que você encontrou produtos de baixa potência que não precisam ser tão rápidos, pois não foram projetados para serem usados em instrumentos musicais de alto desempenho que precisam de tempo de resposta rápido, mas como botões de interface de usuário simples que precisam ser confiáveis (pense em fogões e fornos que precisam ser robustos e extremamente seguros para não acionar facilmente por acidente ou a casa pode pegar fogo).
O que você pode fazer é encontrar um microcontrolador razoavelmente poderoso com suporte de hardware para detecção capacitiva e ajustar a biblioteca de software de detecção que acompanha para um tempo de resposta rápido. Muito provavelmente o seu dispositivo teria um microcontrolador de qualquer maneira, ou pelo menos se beneficiaria com ele.
Qualquer relógio detectando um sinal acoplado por telas sensíveis ao toque não precisa de mais de 10 ciclos e, portanto, é inferior a 1 ms com um limite de sensibilidade adequado. Retificar 10% de f com um filtro passa-baixas @ f-3dB = fc / 10 alcançará 90% da entrada V em Tau após 10 ciclos. Usando um limite de pF de toque capacitivo conhecido e um limite de referência de valor semelhante, tudo o que você é um comparador definido para 50% para retificar o sinal e detectar uma entrada com RC <1ms.
Parece que aqueles que votaram contra não entendem como. Socorro. Ou eles não entendem como comentar ou detectar uma chave de capacitância detectando a impedância de C por uma constante de tempo RC de 10 ciclos na taxa MUX de pixel usando a carga de um dedo e varreduras de atualização rápida. Melhor pergunta Como projetar uma “chave” com especificações de impedância desligadas e histerese usando o HBM de 100pf para dedo com um limite de 50pF e 30% de histerese em <1ms ?. Dica Zc = 1 / (2Pi f C) Não estou projetando isso para você, apenas explicando o princípio.
Com base na resposta de Justme, parece que a razão pela qual a maioria dos CIs de toque capacitivos tem cerca de 10 ms ou mais latência é porque eles atendem a um mercado que prioriza a confiabilidade sobre a velocidade .
Não é difícil projetar um sensor mais rápido usando um microcontrolador em vez de um pacote pré-montado.
Eu tentei isso com a biblioteca CapacitiveSensor com um Arduino Uno e consegui atingir uma latência de sensor muito baixa. Esta biblioteca usa um método de atraso digital simples e, portanto, a latência é determinada principalmente pela constante de tempo RC do circuito e o número de amostras obtidas por leitura. Operando a 5 V, com um resistor de 1 M, assumindo uma capacitância digital de 20 pF e tomando 10 amostras por leitura, consegui obter latências tão baixas quanto 0,3 ms.