Blindaje casero de un cable a un sensor capacitivo

Estoy usando un sensor capacitivo CAP1188 con Arduino, conectando 8 de sus entradas de sensor táctil a 8 placas de cobre que quiero que sean las superficies táctiles reales.

Sensor capacitivo de 2 líneas y placa de cobre

Los cables del sensor son bastante largos (de 100 a 500 mm dependiendo de la ubicación de la placa de cobre en el sistema) y acercarse a ellos también activa el sensor, lo que no quiero.

¿Cómo eliminar el ruido en estos cables?

Para adaptarse a la configuración, los cables deben permanecer delgados (2 mm de diámetro externo como máximo). Actualmente estoy usando cables telefónicos (desde R11 macho - cable macho RJ)

Ya probé rodeando el cable con un gran trozo de papel de aluminio conectado a la GND del sensor, pero la detección parece aún más ruidosa. Para simplificar, agrupé los cables cuando fue posible (es decir, los protegí con una sola lámina de aluminio), pero supongo que es una mala idea.

Los escudos también son condensadores. Demasiado blindaje inundará los cambios que está tratando de detectar. Es mejor poner el circuito activo cerca de la superficie de detección. Haga copias si es necesario.
Sí, está bien, ¿entonces no hay absolutamente ninguna otra solución que hacer que el circuito activo esté más cerca de las superficies? ¿Qué pasa con el aislamiento alrededor de los cables (plástico amarillo/negro en la ilustración), influye de alguna manera en la detección? ¿Debería reemplazarlos por cables de cobre desnudo?
Mantenga el aislamiento; no importa en lo que respecta a la capacitancia.

Respuestas (1)

Agregar un blindaje conectado a tierra alrededor del cable aumentará significativamente la capacitancia del cable, lo que resultará en una calidad de señal aún peor.

Hay dos formas de resolver el problema:

  1. Utilice un blindaje accionado en lugar de un blindaje conectado a tierra.
  2. Agregue circuitos de medición en el sensor y comuníquese con él a través de un enlace en serie.

Opción 1. Usar un escudo accionado

La primera solución requiere un circuito para impulsar el blindaje al mismo voltaje que el conductor del sensor, pero para impulsarlo con un controlador de baja impedancia. Por ejemplo, consulte el informe de aplicación de TI SNOA926A, sección 2.2:ingrese la descripción de la imagen aquí

Consulte la sección 6 Escudo impulsado (Directividad de campo E) en la Guía de diseño de proximidad Atmel QTAN0087 . Aquí está el circuito de protección impulsado como ejemplo:

Figura 6-3 Circuito de blindaje accionado de QTAN0087

y para aplicar eso a los cables que conectan el sensor al circuito de medición, la Figura 6-4 proporciona un diagrama:

Figura 6-4 Cable de sensor coaxial con blindaje accionado

Opción 2. Agregar un dispositivo de medición en el sensor

Los mejores resultados se obtendrán si el circuito de medición es local a los sensores. Puede colocar un IC de detección capacitiva dedicado (por ejemplo, de NXP o TI ) o incluso un microcontrolador económico ($1-$2 máx.) en el mismo ensamblaje que los sensores. Luego use un enlace de comunicaciones digitales como I2C o SPI o UART para leer las medidas capacitivas del módulo sensor.

Comparación

El uso de un escudo accionado requiere el uso de un cable coaxial para cada sensor capacitivo y componentes electrónicos adicionales para accionar cada escudo. Esto agrega un costo y volumen significativos cuando hay múltiples sensores.

Mover el circuito de detección localmente al sensor en sí, ya sea que use un microcontrolador o un IC de detección capacitiva dedicado, cuesta menos que incluso una sola longitud de cable coaxial y conectores asociados. Solo serán necesarios unos 4 conductores (alimentación, tierra, reloj/datos (I2C) o TX/RX (UART), por ejemplo), y dado que no se transportan señales analógicas sensibles, el cableado no es crítico. Además, la cantidad de sensores capacitivos se puede aumentar casi sin límite, simplemente agregando más chips de detección.

Por lo tanto, la Opción 1 asume que los sensores capacitivos proporcionan un PIN para conectarse al escudo, que se activa correctamente para eliminar las interferencias.
La opción 1 (blindaje accionado) tiene menos que ver con el sensor en sí que con el cableado del circuito de medición activo. El blindaje accionado es un conductor accionado con un búfer de baja impedancia en el circuito de medición, por lo que tiene el mismo voltaje que la salida del sensor del electrodo capacitivo. Esto anula el campo eléctrico dentro del blindaje, por lo que las influencias externas cerca del cable no afectan la capacitancia medida. Agregaré algunas referencias más a la respuesta en caso de que desee profundizar en ese tema.
@ColinDBennett Si tener el módulo del sensor más cerca de los sensores de proximidad significa tener el mismo módulo del sensor más lejos de la MCU (y, por lo tanto, líneas I2C más largas que comunican los datos detectados desde el sensor a la mcu), ¿no causaría eso más daño que bien? ? En otras palabras, ¿no es mejor tener líneas I2C lo más cortas posible?
I2C puede recorrer una distancia considerable sin problemas, siempre que la frecuencia de reloj no sea demasiado alta. Por ejemplo, 1 ma 100 kHz. Los conductores de detección capacitiva son mucho más sensibles a la interferencia que I2C debido a la alta impedancia, así que ahí es donde me enfocaría.
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