Fini les frustrations du parking avec le clavier tactile capacitif

Créé: October 3, 2021

Clavier à détection tactile capacitif avec un doigt pressé sur le bouton

J’ai parfois l’impression que les distributeurs de tickets de parking sont intentionnellement défaillants pour donner plus de tickets aux personnes trop impatientes pour attendre que la machine fonctionne correctement. J’ai eu ma part de frustration en tombant sur un distributeur dont les boutons du clavier fonctionnaient mal, ce qui m’a obligé à parcourir les environs à la recherche d’un distributeur en état de marche. Il est déjà assez difficile de trouver des places de stationnement dans de nombreuses villes, pourquoi ne pas simplifier ce processus avec des machines en bon état de fonctionnement ?

Les claviers mécaniques sont inévitablement soumis à des dégradations dues à l’usure ou au vandalisme (je pense à mon petit cousin qui, un jour, assis sur mes genoux, a arraché les touches « e », « g » et « v » de mon clavier d’ordinateur). Si j’étais chargé de concevoir de nouvelles machines de stationnement, la première chose que j’envisagerai serait de remplacer les claviers mécaniques par des claviers tactiles capacitifs. Cela éliminerait les problèmes mécaniques et donnerait à la machine une apparence élégante et plus sophistiquée.

Qu’est-ce que la détection tactile capacitive ?

Comme son nom l’indique, la détection tactile capacitive consiste à détecter une entrée en se basant sur le changement capacitif généralement induit par un toucher humain. Autrefois une technologie haut de gamme, la détection tactile capacitive est désormais couramment utilisée dans de nombreux produits électroniques. Les smartphones, les tablettes et tous les écrans avec lesquels vous pouvez interagir par le toucher utilisent la détection tactile capacitive.

Dans le domaine de l’électronique, la détection tactile capacitive a révolutionné les applications industrielles et commerciales des claviers mécaniques conventionnels. Les contrôles d’accès de sécurité qui nécessitent un numéro d’identification personnel (PIN) sont passés des claviers mécaniques aux claviers tactiles capacitifs. Il en va de même pour les distributeurs de tickets de parking, dont les nouvelles versions sont équipées de claviers tactiles capacitifs, car ils sont moins sujets au vandalisme et à la dégradation par l’environnement extérieur.

Le principe de la détection tactile capacitive, notamment dans les claviers, consiste à créer une série d’électrodes avec lesquelles les doigts humains interagissent. Ces électrodes sont ensuite acheminées vers un contrôleur de détection tactile capacitif où la capacité est mesurée et traduite en valeurs numériques. Les électrodes projettent un champ électrique là où la présence d’un doigt humain a modifié la capacitance mesurée en condition de repos. Le contrôleur de détection de capacitance compare ensuite les changements de capacitance par rapport à la capacitance de base pour décider si un événement tactile valide s’est produit ou non.

Conception d’un clavier tactile capacitif

Le plus grand défi dans la conception d’un clavier tactile capacitif réside dans la mise en place correcte du circuit imprimé. Bien que cela puisse sembler simple, voici quelques considérations clés à prendre en compte lors de la conception :

1. Matériaux de la face avant: Le circuit qui forme les électrodes est généralement monté dans le boîtier du dispositif de détection. Ainsi, le panneau frontal qui sépare les électrodes du toucher humain est vital pour la sensibilité de la détection tactile capacitive elle-même. Un matériau de panneau frontal avec une constante diélectrique élevée permet un champ électrique plus fort et donc une plus grande sensibilité. Les matériaux comme le verre et le plastique sont généralement préférés, car ils ont une constante diélectrique élevée. L’épaisseur du matériau de la face avant affecte directement la sensibilité de la détection tactile capacitive. Un panneau frontal fin offrira une meilleure sensibilité qu’un panneau plus épais.

Différentes formes et taille de vitre de protection
Différentes formes et taille de vitre de protection

2. Formes et tailles: Lorsqu’il s’agit de détection tactile capacitive, toutes les formes et toutes les tailles ne sont pas égales. Un bouton de forme ronde est la meilleure option, car il fournit le champ électrique le plus fort au-dessus du bouton. Les formes comme un triangle dont l’angle est inférieur à 90° ne sont pas idéales, car l’angle pointu peut être plus sensible, créant ainsi une zone de détection non linéaire. En outre, les angles aigus sont également susceptibles d’émettre davantage d’interférences électromagnétiques (EMI). La sensibilité de l’électrode est également influencée par la taille et l’épaisseur du revêtement. Plus le diamètre de la zone est grand, meilleure est la détection. L’inverse est vrai pour l’épaisseur du revêtement : la sensibilité diminue à mesure qu’elle augmente.

3. Pistes: La détection tactile capacitive consiste à convertir des mesures analogiques en valeurs numériques. Elle exige que les pistes soient conçues en respectant les meilleures pratiques pour une performance optimale. Les pistes sont une extension de l’électrode elle-même et doivent être acheminées dans des zones où il n’y a pas de contact humain. Ceci afin de garantir que les changements capacitifs ne se produisent qu’au niveau de l’électrode elle-même. Les pistes doivent être aussi courtes que possible. La largeur des pistes des électrodes doit être réduite au minimum et un espace adéquat doit être maintenu entre elles. Elles doivent également être placées à l’écart des autres signaux bruyants pour éviter les couplages croisés.

4. Plan de masse: Pour tirer le meilleur parti de la détection tactile capacitive, les électrodes doivent être conçues de manière à être les moins affectées possibles par le bruit. Verser un plan de masse autour de l’électrode semble être une étape logique. Cependant, un plan de masse solide augmente la capacité parasite de la zone de détection et diminue la sensibilité. Par conséquent, un polygone de masse hachuré est le meilleur choix pour assurer un équilibre entre l’immunité au bruit et la capacité parasite.

Circuit vecteur sur fond bleu foncé
Circuit vecteur sur fond bleu foncé

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