Découvrez l'essentiel de la détection tactile capacitive de la force - ses avantages uniques, ses défis et ses applications réelles - et voyez comment SingleTact établit une nouvelle norme sur un marché encombré.

Qu'est-ce qu'un capteur tactile capacitif ?

Un capteur tactile capacitif est une technologie de capteur utilisée pour détecter les changements de capacité causés par le contact direct du toucher, de la pression ou de la force appliquée à la face de détection.

Ils sont généralement constitués d'au moins deux électrodes métalliques et d'un matériau diélectrique compressible. Lorsqu'une pression est appliquée sur la face sensible du capteur par contact physique avec celui-ci, la distance entre les électrodes de la plaque métallique change, ce qui modifie la capacité, qui est alors mesurée par un capteur/mètre de capacité dédié et traduite en données significatives par un dispositif électronique.

La plage de détection peut être facilement contrôlée en modifiant la constante diélectrique entre les deux plaques et/ou la géométrie de la face de détection du capteur pendant la phase de conception du capteur. Cela signifie qu'un capteur capacitif tactile peut être utilisé dans une large gamme d'applications, du toucher léger à l'industrie lourde.

Les sorties du capteur capacitif peuvent être numériques ou analogiques, mais il est courant que le capteur ait une sortie numérique pour faciliter l'intégration et l'analyse dans les applications des clients. Les fils de sortie du capteur sont ainsi plus résistants aux interférences.

En quoi sont-ils différents des capteurs de proximité capacitifs ?

Il ne s'agit pas de la même chose que d'autres technologies capacitives telles que les écrans tactiles à détection capacitive ou les capteurs de proximité capacitifs qui sont utilisés pour détecter la variation de capacité causée par la proximité d'un objet capacitif externe.

La différence subtile est que le capteur de proximité capacitif et les écrans tactiles à détection capacitive utilisent généralement le mode d'auto-capacité, tandis que les capteurs tactiles capacitifs utilisent généralement le mode de capacité mutuelle entre les deux plaques.

Avantages des capteurs capacitifs tactiles

Un capteur capacitif tactile offre plusieurs avantages précieux pour la détection de la force et de la pression :

1. Haute précision sur tous les supports :

Le capteur tactile capacitif excelle par sa précision, offrant la possibilité de détecter les plus subtiles variations de toucher ou de pression exercées par des cibles solides ou liquides, voire des gaz, avec le capteur approprié.

2. Immunisés contre les champs électromagnétiques externes :

Le blindage des capteurs tactiles capacitifs les rend largement insensibles à la plupart des interférences électromagnétiques sur leur surface de détection, notamment les décharges électrostatiques (ESD), les champs électriques, les champs magnétiques et les effets de proximité.

3. Excellentes caractéristiques CEM :

Le capteur capacitif tactile est électriquement silencieux, ce qui permet de l'utiliser dans des environnements CEM stricts. Bien qu'ils utilisent souvent un circuit oscillateur à haute fréquence pour faire fonctionner le capteur, les capteurs tactiles capacitifs n'émettent qu'un champ électrique minime, contrairement à un capteur résistif ou inductif typique, en raison de l'excellent blindage de la surface de détection.

4. Prise en compte des plages dynamiques étendues

Un capteur tactile capacitif peut être adapté à la plupart des exigences pratiques en matière de plage dynamique, en procédant à des ajustements subtils de la constante diélectrique ou de la surface de détection au cours de la fabrication. Du toucher léger aux charges industrielles lourdes, il existe un capteur tactile capacitif pour vous.

5. Configuration simple

Un capteur capacitif SingleTact ne nécessite qu'une installation minimale, avec une électronique dédiée pour une installation facile avec un système informatique, ainsi qu'une excellente API pour intégrer votre capteur avec des systèmes de bas niveau dans des applications OEM.

6. Robustesse et flexibilité

Un capteur tactile capacitif peut être très souple, capable de cycles de fonctionnement dynamiques en flexion, sauf s'il doit être rigide bien sûr. L'extrémité sensible des capteurs flexibles peut se conformer à des géométries complexes, ce qui permet d'obtenir des réponses à la pression et à la charge réellement représentatives.

Inconvénients d'un capteur capacitif tactile

Malgré leurs nombreux avantages, les capteurs tactiles capacitifs peuvent également présenter certaines limites :

1. Sensibilité aux changements environnementaux :

Un capteur tactile capacitif est sensible aux effets environnementaux tels que la température et l'humidité (sauf s'il s'agit d'un capteur étanche). Il s'agit d'une sensibilité partagée avec les capteurs de proximité capacitifs, entre autres, car ils modifient respectivement la géométrie du capteur capacitif et la constante diélectrique. Un capteur tactile capacitif doit être utilisé à une température relativement constante, à moins qu'un tarage, un étalonnage ou une compensation algorithmique ne soient utilisés pour contrôler l'erreur.

2. Plage de détection limitée :

Les capteurs capacitifs tactiles n'ont pas de plage de détection réglable, car ils sont généralement configurés pour offrir la meilleure précision sur leur plage de travail nominale. Leur plage de travail nominale est principalement positive, avec une capacité limitée à gérer les charges négatives, qui peuvent causer des dommages physiques à la surface de détection.

3. Le coût :

En raison de la complexité de l'électronique nécessaire à la lecture des capteurs capacitifs et des multiples couches qui leur confèrent les meilleures performances en matière de CEM, leur coût est plus élevé que celui d'autres technologies telles que les capteurs résistifs ou à jauge de contrainte, mais il est nettement inférieur à celui des systèmes équivalents à base de piézoélectricité.

Résumé des avantages et des inconvénients des capteurs tactiles capacitifs

Les capteurs tactiles capacitifs offrent d'excellents avantages par rapport aux technologies concurrentes, se targuant d'une grande précision au contact des solides, des liquides et des gaz, d'un profil bas élégant et de superbes caractéristiques CEM, ce qui les rend idéaux pour les environnements de détection complexes et exigeants.

Ces avantages ont un coût... le coût, comparé à d'autres options de détection à prix réduit. Ces types de capteurs doivent être utilisés avec précaution afin d'atténuer les sources d'erreurs environnementales et de limiter la gamme des charges négatives auxquelles ils sont soumis.

Exemples d'applications de détection capacitive tactile

La détection capacitive trouve des applications dans divers secteurs et produits, notamment :

1. Électronique grand public :

Un capteur tactile capacitif, du fait qu'il utilise le mode de capacité mutuelle, est généralement bien protégé pour éviter l'effet de la capacité parasite et du champ électrique sur le signal de sortie, et constitue donc une excellente option pour les applications bruyantes du point de vue EMI/EMC, contrairement à un capteur de proximité capacitif.

Boutons et commandes capacitifs : Les capteurs capacitifs sont également utilisés pour créer des boutons et des commandes tactiles sur les appareils électroniques, afin de remplacer les boutons et interrupteurs mécaniques.

Ces commandes tactiles offrent un design élégant et moderne tout en fournissant un retour tactile et un fonctionnement intuitif pour des fonctions telles que le contrôle du volume, la mise sous/hors tension et la navigation dans les menus, tout en offrant une réactivité proportionnelle à la force qui n'est pas disponible dans les boutons capacitifs traditionnels. L'avantage est qu'ils ne réagissent qu'à la charge et ne sont pas sensibles aux propriétés électriques du corps.

2. Automobile et aérospatiale :

Dans l'industrie automobile, la technologie de détection capacitive est de plus en plus intégrée dans la conception des véhicules pour améliorer la rentabilité de la conception, la commodité et la sécurité. Parmi les applications notables, on peut citer

Mesure aérodynamique : Les capteurs capacitifs sont également utilisés dans les systèmes de climatisation tactiles, permettant aux conducteurs et aux passagers de régler la température, la vitesse du ventilateur et la direction du flux d'air par de simples gestes.

3. Dispositifs médicaux :

Dans le domaine des soins de santé, la technologie de détection capacitive joue un rôle crucial dans divers appareils et applications médicaux, facilitant des mesures, des contrôles et des diagnostics précis. Parmi les applications clés, on peut citer

Imagerie médicale : Des réseaux de capteurs tactiles sont couramment utilisés pour mesurer les variations de dureté des tissus, un facteur différentiel connu pour des maladies telles que le cancer du sein.

Capteurs de pression : Les capteurs de pression capacitifs sont utilisés dans les appareils médicaux tels que les tensiomètres, les appareils de thérapie respiratoire et les pompes à perfusion pour mesurer la pression et fournir un retour d'information en temps réel.

4. Automatisation industrielle :

La technologie de détection capacitive joue un rôle essentiel dans les applications d'automatisation industrielle, en fournissant des capacités de détection de force et de toucher précises et fiables pour la robotique, les équipements de fabrication et les interfaces homme-machine. Parmi les applications notables, on peut citer

Détection de pulvérisation industrielle : Dans cette application, les capteurs ayant une faible plage de détection de pression sont utilisés comme cibles liquides pour les essais de pulvérisation. Lorsqu'il est correctement imperméabilisé, un capteur tactile peut être utilisé pour détecter des liquides ainsi que des matériaux solides en contact avec le corps du capteur. Ce type de capteur peut facilement détecter des niveaux de solides ou de liquides et, contrairement à d'autres capteurs capacitifs de niveau de liquide, il peut être utilisé avec des matériaux conducteurs.

Préhenseurs et effecteurs robotiques : Les capteurs capacitifs sont intégrés dans les préhenseurs et les effecteurs robotiques pour permettre un contrôle précis de la force et la détection d'objets pendant les tâches de saisie, de manipulation et d'assemblage. La détection capacitive permet aux robots d'ajuster leur force de préhension et leur position en fonction des propriétés et de l'état des objets manipulés, ce qui garantit un fonctionnement précis et efficace dans les environnements industriels.

Contrôle des processus industriels : Un capteur capacitif tactile peut être utilisé dans le contrôle des processus industriels, soit comme dispositif d'entrée binaire dans un contrôleur de processus fournissant un signal positif ou négatif en fonction d'un seuil de charge, soit comme sortie de capteur continue pour caractériser la conformité du processus. Un capteur incorporé dans un gant ou un dispositif de bout de doigt peut garantir que les systèmes de production sont connectés électriquement à l'extrémité du câble, et que les interrupteurs de fin de course mécaniques sont dans les limites de la tolérance de charge, par exemple.

5. Conception ergonomique

Les capteurs capacitifs tactiles, grâce à leur flexibilité et à leur immunité à la capacité externe et aux interférences électromagnétiques, constituent d'excellentes options pour une utilisation dans le cadre d'une conception ergonomique.

Capables de se conformer à une géométrie complexe et disponibles dans des facteurs de forme personnalisables, les capteurs tactiles capacitifs fournissent des résultats précis et interprétables dans une large gamme d'interactions avec le corps humain, telles que la main et la tête, comme illustré. Ils peuvent être utilisés pour évaluer les normes de sécurité, concevoir des produits de consommation confortables, ainsi que pour la recherche médicale et ergonomique.

SingleTact : Établir une nouvelle norme

SingleTact se distingue sur le marché de la détection tactile par son approche innovante et ses fonctionnalités avancées :

SingleTact Pros :

Conception ultra-mince : Les capteurs SingleTact présentent un profil ultra-mince de 0,3 mm, ce qui les rend adaptés aux applications présentant des contraintes d'espace réduites.

Haute sensibilité : Les capteurs SingleTact offrent une sensibilité exceptionnelle, permettant une mesure précise de la force sur toute la plage de détection du capteur, même dans les applications délicates.

Options de personnalisation : SingleTact propose des options de personnalisation pour adapter les capteurs à une plage de détection réglable par le fabricant en fonction des exigences spécifiques de l'application, garantissant ainsi des performances optimales pour votre plage de détection.

Flexibilité d'intégration : Les capteurs SingleTact peuvent être intégrés de manière transparente dans les systèmes et appareils existants, ce qui facilite leur adoption. Tout cela sans avoir besoin d'une seule vis de réglage.

Installation et visualisation rapides : Le capteur SingleTact USB émet directement vers un PC et une application dédiée, tandis que l'électronique standard est destinée à être connectée à une carte arduino ou à un microcontrôleur similaire, fournissant à la fois une alimentation électrique pratique et une sortie vers un moniteur série. Le SingleTact USB est doté d'un voyant lumineux sur le circuit imprimé, où le voyant du capteur s'allume proportionnellement à la force appliquée sur le capteur.

Synchronisation simple des données : L'électronique standard SingleTact comporte une sortie d'interruption pour la synchronisation des données dans les systèmes embarqués.

SingleTact Cons :

Coût : les capteurs SingleTact peuvent avoir un coût initial plus élevé que d'autres solutions économiques, ce qui peut être un facteur à prendre en compte pour les projets soucieux de leur budget.

Complexité : L'intégration des capteurs SingleTact dans des systèmes complexes peut nécessiter des connaissances et une expertise spécialisées. SingleTact y répond par une documentation simple et informative disponible sur notre site web.

Non étanche : Les SingleTacts sont sensibles à l'humidité, il faut donc veiller à les rendre étanches dans les applications nécessitant un contact avec des liquides ou des gaz réactifs.

Résumé

En conclusion, la technologie de détection de force capacitive offre un mélange convaincant de précision, de fiabilité et de polyvalence, ce qui en fait un outil indispensable et précieux pour de nombreuses industries et applications. Avec les solutions de pointe de SingleTact qui repoussent les limites du possible, l'avenir de la détection capacitive de la pression semble plus prometteur que jamais.