Détecteur capacitif

Description du capteur

Généralités : fonctionnement d'un détecteur capacitif

Le capteur capacitif est lié à une antenne. L'antenne peut être visible ou non, et est un fil, un objet ou une surface constitué d'un matériau conducteur. L'antenne peut s'intégrer à l'intérieur d'un objet ou derrière une surface. Le capteur permet donc de rendre n'importe quel objet sensible. 

La nature de l'antenne est extrêmement variable, les possibilités de captation sont très nombreuses :

• soit l’objet-même que l’on approche : 
  fil métallique tendu, pendu ou posé, sculpture, surface d'aluminium fin, tige en acier, grillage, plante, tissu conducteur, fil à coudre conducteur, liquide non déminéralisé (eau salée, sève, eau du robinet), etc
• soit une structure métallique (ou du moins conductrice) dissimulée derrière/dans un objet non conducteur en plâtre, papier, plastique, carton, bois, tissu...

Le détecteur réagit aux changements survenant dans l'environnement direct de son antenne : par exemple quand une main s'approche. Dans de bonnes conditions, le capteur peut se déclencher lorsque la main s'approche à 30 cm de l'objet contenant l'antenne. La distance de détection dépend de la façon dont le capteur a été réglé (voir plus loin) et peut limiter le capteur à une plus courte portée ou quasiment au contact. 

En option, le bouton de réglage peut être déporté au bout d'un fil, étant ainsi directement intégré au capteur. La longueur par défaut est de 50 centimètres, mais peut être plus longue.

Enfin, ce capteur n'utilise pas de module sensible du commerce et n'a donc pas leurs défauts (tels que la sensibilité au parasitage ou l'apprentissage quand une détection dépasse quelques secondes). Ses fonctionnalités sont pour le moment uniques pour un capteur capacitif.

Pour plus d'informations sur l'effet capacitif : RÉSISTANCE, INDUCTANCE ET CAPACITÉ

Exemple d'application :

Comparaison de captations de fils tendus - toile d'araignée chez Interface-z

Spécificités et avantages du capteur capacitif Interface-Z

Version stable avec bouton de réglage, non auto-adaptatif

Notre nouveau modèle de détecteur capacitif présentent plusieurs avantages inédits pour ce genre de captation :

• Distance de détection ajustable grâce à un bouton de réglage manuel ;
• Grande fiabilité face aux parasitages des circuits électriques ;
• Plusieurs niveaux successifs de détection : 5 paliers de 0 (hors de portée) au toucher ;
• Grande réactivité de la réponse ;
• Stabilité des réponses ;
• Non adaptabilité au cours du temps : un contact long reste détecté.

Distances de détection ajustables : le bouton de réglage permet de configurer les distances minimum et maximum de détection. La portée du capteur se règle par un simple geste.

Fiabilité du capteur en présence de parasites : notre version de ce capteur permet de s'affranchir de parasitages, soit en ajoutant une masse, soit en refaisant le réglage avec le bouton. Les détecteurs capacitifs du commerce sont parfois victimes de parasitages du circuit électrique général, très difficile à enlever lorsqu'ils dépendent de dispositifs inamovibles tels que l'installation électrique elle-même ou bien des éclairages à LEDs et des alimentations à découpage. 

Plusieurs niveaux de détection : notre capteur n'est plus seulement tout ou rien, il peut donner 5 réponses différentes en fonction de la distance de la main captée. S'il n'y a rien devant l'antenne, il est à 0, puis il a 4 niveaux d'approche. Les données peuvent aussi être utilisées simplement en tout ou rien, en considérant que le premier seuil de détection suffit à déterminer que quelqu'un est proche de l'antenne.

Réactivité de la réponse : notre capteur est beaucoup plus rapide que les capacitifs classiques. Il peut faire 32 détections par seconde, 16 touchés et 16 relâchés, ce qui est à la limite de la rapidité de mouvement humaine. Il est compatible avec le geste musical.

Stabilité des valeurs : une fois le capteur réglé, les distances de captation sont stables. 

Stabilité au cours du temps : lorsque la main reste devant l'antenne, le capteur continue à la détecter. Il ne s'adapte pas au cours du temps, il ne fait pas d'apprentissage comme la plupart de ces capteurs donc sa réponse est stable.

5 niveaux de détection pour le capteur stable

• En dessous du seuil bas, hors présence, réponse = 0% de la tension d’alimentation, avec Tension d'alimentation à 5V (TA)
• Entre les seuils bas et milieu bas, réponse = 25 % TA
• Entre les seuils milieu bas et milieu haut, réponse = 50 % TA
• Entre seuils milieu haut et haut, réponse = 75 % TA
• Au dessus du seuil haut, au contact de l’antenne ou très proche, la réponse est 100%, valeur maximale.

Procédure de réglage de portée

• Appuyer sur le bouton
• 8 secondes de délai : rejoindre le capteur, placer la main en position devant l’antenne
• pendant 8 secondes : définir les positions des deux seuils milieu haut et bas en bougeant la main
• Ne pas s’éloigner avant la fin du réglage pour ne pas fausser la portée.

Version auto-adaptative, pour des détections courtes

Caractéristiques :

• Réponse tout ou rien, pas de paliers d'approche ;
• Pas de réglage de portée, la distance de détection est automatique ;
• Adaptation aux changements saisonniers, aux modifications d'humidité ambiante, au déplacement de l'antenne ;
• Fiabilité face aux parasites des circuits électriques ;
• Pas de détection dans la durée : le capteur s'adapte en permanence à son environnement donc ne perçoit que les changements, pas le contact continu

Si l'antenne est accidentellement déplacée ou que quelque chose se retrouve dessus (veste, feuille, gouttes d'eau), le capteur s'adapte.

Pour toutes les versions du capteurs, en cas de parasites ou d'interférences entre plusieurs antennes, il est possible de brancher une masse de garde sur la deuxième voie du domino de l'antenne afin de stabiliser la détection.

Exemples

Il est possible d'équiper (liste non exhaustive):

• une sculpture, un décor, une installation
• le plateau d'une table
• des chaises, fauteuils, canapés
• des lampes de chevet en céramique
• un cahier, livre
• un tableau
• une plante en pot, une plante dans la terre, un bouquet de fleurs
• un porte-manteau
• des dalles au sol, au mur
• ...

L'effleurement, le contact, l'approche des ces objets déclenche alors un événement sonore, visuel, lumineux, mécanique...

Remarques techniques

- Connecteur 3 points : sortie du capteur, à brancher sur l'entrée analogique d'une interface pour capteurs (voir la page Détection tout ou rien pour les divers capteurs On/Off). Dans l'ordre les picots sont : Masse / 5 Volts / Signal. Si le capteur est connecté sur une carte provenant d'un autre fournisseur qu'Interface-Z, il faut vérifier l'ordre

- Domino à deux places, pour l'antenne :

• L’antenne se branche sur le plot de droite lorsqu'on regarde le capteur avec le domino vers le bas ;
• L’autre plot peut être relié à la terre ou au sol avec une masse de garde. Ce n’est pas indispensable mais cela peut améliorer la qualité de la détection s'il y a des parasitages. A tester en fonction du lieu.

L'épaisseur de matière entre l'antenne et l'extérieur accessible au contact ne doit pas être trop épaisse, quelques centimètres maximum, à tester selon les matériaux.

- Matériaux compatibles pour l'antenne (liste non exhaustive):

• fil de cuivre
• résille métallique
• feuille d'aluminium
• morceau d'acier
• eau
• liquide à base d'eau
• végétaux (fruit, légume, plante en pot) 
• Tissu conducteur
• Fil à tricoter conducteur
• ...