Touches sensitives capacitives

[Tropique]

Hello,

Je vais vous présenter des circuits permettant de réaliser facilement des touches capacitives adaptées à des réalisations personnelles.

Il existe sur le marché bon nombre de circuits spécialisés pour cette fonction, mais pour l'amateur, ils ont un certain nombre d'inconvénients:
ce sont des circuits sophistiqués, ayant souvent un grand nombre de fonctions intégrées: calibration automatique, sorties proportionnelles, interface µC, nombre de touches élevé allant même jusqu'à de "l'imagerie" électrostatique.
D'autre part, ce sont des circuits très spécifiques, donc difficiles à se procurer en petites quantités et n'ayant qu'une seule source, sans garantie de pérennité: leur durée de vie sera celle des produits dans lesquels ils sont inclus.
D'autre part, il est en général nécéssaire de respecter certaines contraintes concernant la forme, les dimensions et la matière des touches.

Le circuit que je propose est beaucoup moins sophistiqué, mais il est simple, adaptable, n'utilise que des composants bon marché et courants, et est avantageux pour des nombres de touches faibles, typiquement de 1 à 16.


La théorie:

Voyons d'abord le principe de fonctionnement de ces touches: voir image.
A gauche, il y a la configuration physique, et à droite, sa modélisation électrique: il y a trois zones: l'excitation, la réception, et la zone de contact; ces zones sont couplées par des capacités, qui forment un "T", dont la partie centrale est active ou non, selon que l'on touche la zone de contact ou non.
En l'absence de contact, les deux capas Ca et Cb sont simplement en série, et laissent passer le signal; si on touche la zone de contact, on dérive la plus grande partie de ce signal vers la masse, car la capacité du corps humain est d'au moins 30pF, contre 1 à 2pF pour Ca et Cb.

On peut remarquer un certain nombre de choses:
-Les connexions électriques se font sur une seule face du support de touche: cela permet d'isoler complètement la circuiterie de l'extérieur, dans un boitier étanche par exemple.
-Il y a apparemment une zone conductrice passive à l'extérieur. En réalité, cette zone conductrice est utile à la compréhension du fonctionnement, mais ne lui est pas indispensable: il est aussi possible d'exploiter les capacités de dispersion pour arriver au même résultat, sans qu'il y ait de zone physiquement implémentée.
Nous verrons par la suite différentes possibilités de réalisation pratique de ces touches.

A suivre...
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[Tropique]

Examinons un exemple de schéma:

Un signal carré de fréquence quelconque est différentié par C1/R2. Le flanc positif génère une impulsion de quelques centaines de ns qui produit une impulsion négative en sortie de U2.
U3 et ses composants sont mis pour l'exemple et générer un carré localement, mais en général, on disposera déjà d'un signal adéquat: la fréquence peut sans inconvénient être comprise entre quelques Hz et au moins 100KHz.
Cette courte impulsion négative est appliquée aux électrodes d'excitation de toutes les touches, et sur le clock d'une bascule D (à 8 canaux dans ce cas-ci). Les entrées D sont polarisées par des résistances de forte valeur, R3, R4, etc, qui retournent à une tension positive ajustable.
A l'état de repos, quand les touches ne sont pas utilisées, l'impulsion passe directement vers les entrées D: la constante de temps de la capa de touche avec la résistance de polar est suffisamment élevée pour la transmettre sans trop de déformation.
A la fin de l'impulsion, la clock échantillonne sur le flanc montant et voit un état bas, en entrée, qui est transmis aux sorties: celles-ci sont à 0.
Si on pose le doigt sur une des touches, l'impulsion ne sera plus transmise (ou trop atténuée), et au moment du flanc montant, l'entrée D correspondante sera haute: la sortie va passer à 1.

Les résistances de polar vont à une tension ajustable plutot que directement au Vdd. C'est nécéssaire dans la plupart des cas, parce que les capacités en jeu sont faibles, du même ordre que le cablage et les capacités d'entrée des circuits, et l'impulsion transmise est atténuée même en l'absence de contact. Rv1 permet de s'adapter au cablage, aux particularités des touches, et au seuil des entrées des bascules.
A ce propos, on peut s'inquiéter de voir une tension analogique appliquée à des entrées digitales; dans ce cas-ci, ça ne pose pas de problème, parce que ces entrées ne travaillent pas en permanence sur un état à la façon de circuits combinatoires, mais sont échantillonnées durant quelques ns pendant la transition active de la clock. A ce moment, la décision est prise, et la sortie bascule vers un ou zéro. Le résultat est un "filtrage" qui donne un résultat net et stable, même avec une tension d'entrée anarchique.

Il va de soi que ce schéma n'est qu'un exemple: si l'on a pas besoin de 8 canaux, on peut se contenter de 74HC74 (2 entrées), de 74HC175 (4 entrées), de 74HC174 (6 entrées).
Le circuit a également été testé avec des CMOS classiques: CD4013, CD40175, CD40174, CD40374. Il est juste souhaitable de passer R2 à 10 ou 15K, pour s'adapter à la vitesse plus lente de cette famille.

Les images Touch front et rear montrent des exemples de touches expérimentales: un exemple multiple, fait avec des zones graphitées sur de l'époxy FR4, une touche unique en double face, et une touche unique sans zone conductrice externe, avec des électrodes alternées et imbriquées. Zoom montre cette même touche en gros plan.
Enfin, "Bedside control" montre un exemple de réalisation pratique utilisant ces touches: il s'agit d'un controleur de lampe de chevet.
La face avant est une feuille d'acrylique thermorformée, sur laquelle sont peintes au graphite les cinq touches de commandes. Elles occupent toute la surface disponible, en raison de la fonction de l'appareil: on peut tatonner sans trop de précision.
A l'intérieur, les électrodes sont réalisées de la même manière, et il n'y a aucun contact entre les deux faces.

A suivre.....

[Tropique]

Nous allons entrer plus en détail dans le fonctionnement du montage, afin de voir quels sont les paramètres importants, et comment les optimiser pour des applications spécifiques.

Le modèle qui a été utilisé au début permet de comprendre le fonctionnement, mais il n'inclut pas les effets parasites qui vont réduire la sensibilité.
Voici donc un modèle plus fin, qui reproduit plus fidèlement la situation réelle.
Dans un premier temps, on va faire une simulation de la situation idéalisée, en assignant des valeurs négligeables aux éléments supplémentaires: voir Ideal off et on.
On voit que les tensions à l'instant d'échantillonnage valent 1.99V et 329mV, donc un bon rapport entre les deux.

Les éléments parasites sont:
-Cbp: c'est la capa directe entre entrée et sortie, qui bypasse la zone de touche, soit en la contournant, soit entre les fils ou pistes de connection.
-Cp: c'est la capa propre de la touche vers l'espace environnant (et donc la terre).
-Cin est la capacité d'entrée du circuit intégré.
Ces éléments suffisent: bien qu'il y en ait d'autres, ils ont soit un effet négligeable, soit peuvent être absorbés dans ceux existants.

Examinons maintenant la situation réelle: réel off et on.
Les tensions sont maintenant de 1.41V et 668mV, ce qui est largement moins confortable (les valeurs utilisées sont indicatives, mais réalistes).

A partir d'ici, on peut réfléchir aux moyens d'améliorer la situation.
La première chose qui est évidente, c'est qu'il va falloir minimiser autant que possibles toutes les capacités parasites: chacune apporte son effet néfaste particulier.
En pratique, c'est essentiellement au niveau du cablage et de la configuration mécanique que l'on va pouvoir jouer: on n'est pas maitre de la capa d'entrée d'un IC, par contre on peut raccourcir les fils ou pistes qui y mènent. Idéalement, il va donc falloir essayer de positionner le circuit de conditionnement au plus près des touches, et de faire un cablage direct et aéré.

On peut aussi essayer de maximiser les "bonnes" capacités, par rapport aux "mauvaises", parasites, afin de les rendre négligeables. Cette méthode peut être utilisée, mais avec discernement, car elle n'a pas que des avantages, comme nous le verrons plus tard...

A suivre...

[Tropique]

Pour augmenter les capacités "utiles", il suffit d'agrandir les touches, ce qui aura pour effet d'augmenter Ca et Cb.
Il est inutile d'exagérer dans cette direction (indépendamment des aspects mécaniques et ésthétiques): si Ca devient trop grande, elle va devenir du même ordre que la capacité du corps, et le diviseur capacitif formé lorsqu'on touche sera moins efficace; Cb est moins importante, et peut devenir élevée sans inconvénient.
D'autre part, si la surface de la touche est augmentée, Cp va également augmenter. Cet effet va également contribuer à réduire le rapport On/Off.
Il faut donc rester raisonnable, et une taille de quelques cm² est optimale.
Si on désire, pour des raisons fonctionnelles, avoir des touches de très grandes dimensions (toute la face avant d'un boitier p.ex.), il faudra employer des électrodes asymétriques, avec la surface d'excitation, correspondant à Ca, plus petite.

Constante de temps:
Les oscillogrammes du #3 montrent que la constante de temps insuffisante cause une perte de tension non-négligeable. Pourquoi, dans ces conditions n'avoir pas choisi une valeur de R3, etc, supérieure à 680K?
Si cette valeur est augmentée, elle va rendre l'entrée plus sensible aux tensions parasites, en particulier au 50Hz: la sortie ne sera plus un état continu, mais se trouvera modulée à 50Hz. Ce qui peut être ou non un inconvénient, en fonction du traitement ultérieur.
Si ce n'est pas un problème (c'est le cas le plus fréquent), la valeur peut allègrement être passée à 4.7M ou 10M.
D'une manière générale, cette résistance peut être inversément proportionnelle à la surface de la touche: une touche de faibles dimensions aura des capacités, et donc une constante de temps, assez courte, mais en même temps, elle aura moins de susceptibilité au 50Hz: la résistance peut donc être augmentée.

Matériaux, construction:
La méthode la plus évidente et la plus directe de produire ces touches est de se baser sur un circuit imprimé. C'est loin d'être la seule, et ce n'est pas nécéssairement la meilleure. Pratiquement tous les matériaux isolants sont utilisables, dans une très large gamme d'épaisseurs.
Pour créer des zones conductrices, différentes méthodes sont possibles: peintures conductrices, feuilles métalliques adhésives, pièces en métal plein.
On peut également adopter une construction mixte: circuit imprimé portant les électrodes internes plaqué contre la paroi, et touche externe réalisée avec une feuille adhésive p.ex.
Il faut noter que le métal de la couche externe ne doit pas forcément être apparent: le fait d'être recouvert de quelques microns de peinture ou de vernis ne va pas entraver le fonctionnement de la touche, il y aura simplement une capacité supplémentaire en série avec la capacité du corps.

A suivre....

[A voir en vidéo sur Futura]

[Tropique]

Ces touches ne sont pas conceptuellement différentes des autres. Simplement, elles dépendent des capacités de dispersion, plutot que de capacités bien localisées et identifiables physiquement. D'autre part, c'est directement la surface du doigt qui va former la troisième électrode en cas de contact.

Toutes ces particularités imposent des contraintes supplémentaires:

-La capacité parasite Cbp va devenir beaucoup plus significative; cela va réduire le rapport On/Off.
-La surface utilisable, et donc les capacités Ca et Cb, vont être limitées: non seulement cela n'a pas de sens de rendre la touche plus grande que la surface d'un doigt, mais c'est même contre-productif: tout ce qui dépasse de cette surface ne sera pas "intercepté", et va juste contribuer à dégrader un peu plus Cbp, et donc le rapport On/Off.

Malgré ces difficultés, le schéma de base reste utilisable; mais les marges de fonctionnement seront plus faibles. Pour les maximiser, il faut respecter certaines règles dans le design des touches:

- Choisir une épaisseur de paroi isolante aussi faible que pratiquement possible; à titre d'exemple, la touche expérimentale du #2 est en époxy de 1.6mm. Cela fonctionne, et pourrait peut-être être porté à 2mm, mais certainement pas au-delà, et si on veut un certain confort, il est préférable de rester sous le millimètre.
- L'écartement et la taille des pistes des électrodes doit être en rapport avec l'épaisseur: de façon informelle et empirique, je conseille un pas égal à deux fois l'épaisseur, et une largeur de piste un peu inférieure à l'épaisseur: p.ex. 1.2mm pour du 16/10. Cela a pour but de maximiser l'effet du doigt sur la variation de capacité.
Il est probable que des études et analyses sérieuses aient déjà été entreprises sur le sujet. Et si un physicien à l'esprit matheux souhaite apporter sa pierre à l'édifice, il est le bienvenu. Pour ma part, je me contente de ces approximations.
- La surface totale de la touche ne doit pas excéder environ 2cm² (cela doit aussi fonctionner avec des doigts d'enfant).
- Il va de soi que tout ce qui avait été dit précédemment à propos de la minimisation des capas parasites reste plus que jamais d'actualité.


Pour arriver à plus de sensibilité et de précision, on peut un peu étoffer le schéma: les bascules D n'ont pas pour vocation première de servir de comparateur, et il est possible de les précéder d'un "vrai" comparateur, pour améliorer les performances: voir "TouchBis".
Il faut un comparateur décemment rapide, ayant de préférence une sortie totem-pole, pour éviter de s'em**ter avec des pull-up.

A suivre....

[Tropique]

On peut également adopter des solutions de compromis:

L'une a déjà été évoquée: il n'est pas nécéssaire qu'il y ait un vrai contact ohmique entre le doigt et la troisième électrode; la présence de laque ou de peinture p.ex. n'altère pas beaucoup les caractéristiques capacitives.
On peut aller plus loin et noyer l'électrode dans l'épaisseur de la paroi.
Pour que cela continue à fonctionner, il faut que le matériau couvrant la touche ait une forte constante diélectrique, ou de fortes pertes diélectriques. Quelques exemples de tels matériaux: du bois de plaquage, imprégné de certains enduits, des céramiques riches en impuretés, des émaux colorés avec certains oxydes, des laques traditionnelles d'origine naturelle, des résines chargées de grandes quantités de poudres plus ou moins conductrices.
Il n'est pas nécéssaire que la surface de la touche soit pleine: on peut également adopter un grillage, ou un fin quadrillage conducteur. Ce qui permettrait l'éclairage de la touche par l'arrière p.ex.

Il est éventuellement possible de se passer complètement de la troisième électrode, tout en ayant une surface apparente plus grande que la surface effective: si la surface est traitée de façon à avoir une certaine conduction (AC), on bénéficiera d'un certain débordement de l'effet capacitif. Pour obtenir cet effet, on peut essayer un traitement avec des sels d'étain. L'enduction d'un film organique, p.ex. de l'albumine contenant des impuretés ioniques, peut aussi être tentée.
Il ne faut cependant pas qu'il y ait une véritable continuité électrique sur toute la surface, sinon les touches vont intérférer entre elles.


Réglage:
Le réglage est simple: on surveille l'état d'une des sorties, et on augmente RV1 jusqu'à ce que le basculement se produise; on note la position.
Ensuite, on met le doigt sur la touche, et on tourne RV1 dans la direction opposée, jusqu'à ce que la sortie revienne à 0; on note la nouvelle position.
L'écart entre ces deux positions représente la marge de fonctionnement du système. Normalement, on positionnera RV1 au milieu.
Pour cette raison, il est souhaitable de ne pas "panacher" les circuits de touche. Pour créer 10 entrées, on pourrait utiliser un 374 et un 74. mais ces deux ICs risquent d'avoir des seuils différents, et de compliquer le réglage. Il serait préférable de mettre deux 174 p.ex.
Si le circuit comporte un µC, il est envisageable d'inclure une procédure de calibrage. RV1 est remplacée par une sortie de convertisseur D/A, et à la mise sous tension, une routine applique une rampe de tension, pendant que le µC surveille les sorties de touche pour voir à quelles valeurs elles basculent.
En fonction des valeurs récoltées, le programme peut alors calculer le décalage optimal à appliquer.

Variantes:
On peut également garder le principe, mais l'implémenter différemment: ici, le signal de travail est une brève impulsion négative, obtenue par différentiation.
On peut arriver à un résultat comparable en retardant le signal de clock par rapport au signal des touches: voir TouchVar. Le résultat est similaire. On pourrait même théoriquement se passer de U2, si on tolère l'inversion de signe, mais je le déconseille, car il n'est pas recommandé "d'esquinter" les flancs actifs de signaux clock.
A propos de la fréquence: celle-ci n'est pas du tout critique, et à partir de quelques dizaines de Hz, il n'y a plus de délai humainement détectable. La valeur choisie dépendra donc surtout de ce qui est déjà disponible.

Voilà, je crois que je n'ai rien oublié. Je vous ai présenté des circuits simples et sans prétention, mais qui je l'espère vous seront utiles: ils sont bon marché, adaptables, et permettent de réaliser cette fonction avec des composants courants et peu gourmands en énergie.

A bientôt, pour d'autres aventures!

.

[yaplilou]

Bonjours.
Merci pour ce petit montage.
J'ai réussi à le faire fonctionner, avec quelques modifications. Ça marche trop bien avec un réglage possible de la sensibilité.
Le signal est directement traité par un Atméga8.
Merci encore, car c'est un capteur très facile à réaliser

[Tropique]

Tes modifs m'inquiètent un peu... mais si ça marche bien pour toi et que tu es content, c'est le principal...
.

[Jack]

Petit complément intéressant à mon avis:
http://www.freescale.com/files/senso...63.pdf?pspll=1

A+

[invite79ef76fd]

Salut ! Je m'interesse de pres a ta modélisation Tropique et j'aurai quelques questions à te poser pour que je puisse continuer à créer ces touches sensitives capacitives. voila mes questions:

- Pourquoi est il necessaire de différentier le signal? Ne pouvons nous pas travailler directement avec le signal créneau?

- Sur quel signal coordonne tu la clock afin que l'échantillonage ne soit pas instable?

- Quels matériaux me conseilles tu d'utiliser pour les plaques et l'isolant?


Merci d'avances

[Tropique]

Salut ! Je m'interesse de pres a ta modélisation Tropique et j'aurai quelques questions à te poser pour que je puisse continuer à créer ces touches sensitives capacitives. voila mes questions:

- Pourquoi est il necessaire de différentier le signal? Ne pouvons nous pas travailler directement avec le signal créneau?

La différentiation n'est pas essentielle, c'est juste une technique pour disposer de deux flancs légèrement décalés dans le temps. Dans cette variante:
http://forums.futura-sciences.com/at...-touchvaroegif
Le décalage est produit par intégration: on applique d'abord le flanc descendant du créneau d'horloge aux touches, ensuite on retarde et on inverse ce flanc par R1 C1 U2, et on échantillonne le résultat ~1µs après, pour voir si une touche a réagi. Le résultat est identique.

- Sur quel signal coordonne tu la clock afin que l'échantillonage ne soit pas instable?

L'échantillonage se produit 1µs après l'envoi de la clock sur les touches, il y a donc une corrélation très serrée entre les deux, sans rien faire de spécial.
La fréquence de la clock elle-même peut varier dans de très larges proportions, quelques Hz à plusieurs dizaines de KHz, et peut même être irrégulière.

- Quels matériaux me conseilles tu d'utiliser pour les plaques et l'isolant?

Il faut voir le problème dans l'autre sens: quelle apparence extérieure souhaite-t-on donner au clavier: transparent, bois, verre, céramique, coloré.... N'importe quel substrat isolant peut à priori convenir.
Et le matériau des électrodes est fonction du substrat: si c'est du PCB, c'est logique de mettre du cuivre gravé, sinon on peut peindre ou sérigraphier des encres conductrices, coller du feuillard métallique, et sans doute encore bien d'autres choses: des pièces métalliques rigides et indépendantes peuvent également convenir.

[invite79ef76fd]

Merci pour tes precieuses réponses.
Voilà le principe que je penses mettre en place:
(explication pour une seule touche)

un GBF crée un signal créneau. D'une part, j'applique directement au clock d'une bascule D ce signal (il y a donc échantillonnage sur les fronts montants) et d'une autre part, je filtre ce même signal (par un filtre pseudo dérivateur) qui me permet d'obtenir des impulsions positives (front montant) et négatives (front descendant). Je redresse ensuite (par monoalternance) ces impulsions et j'obtient alors seulement les impulsions positives. J'applique alors ce nouveau signal au Ca et je relie la sortie de Cb à l'entrée D de la basule D.

J'assigne un conportement à une des 2 sorties de la bascule D:
Q=0 allume une Led qui m'indique que l'on touche !

Au final:
- lorsque je ne touche pas, l'impulsion est transmise directement à Cb donc lorsque l'échantillonnage se fait, l'entrée est à 1 d'où Q=1 : Led éteinte !
- lorsque je touche, l'impulsion n'est plus transmise ou tres faiblement à Cb donc lors de l'échantillonnage, l'entrée est a 0 d'où Q=0: Led allumée !

Mon probleme est que je me demande si il ne faudrait pas que je crée un léger déphasage entre le front montant du créneau et l'impulsion car j'ai peur que la bascule detecte à chaque fois un état 0 étant donné qu'elle regarde son entrée juste avant l'impulsion.

Je pensais créer un déphasage réglable et ainsi l'ajuster pour que la bascule detecte a tout les coup une entrée haute lorsque je ne touche pas.

Merci pour ton aide qui m'est vraiment précieux Tropique !

[Tropique]

Un filtre dérivateur permet d'avancer la phase, mais pas de remonter dans le temps: tu vas échantillonner avant de créer ta cascade d'événements, et il ne va jamais rien se passer.
Pourquoi n'utilises-tu pas un des deux principes montrés dans le projet: ils ne sont pas compliqués, ont été testés, et fonctionnent. Un réglage de sensibilité est également prévu.
Quoiqu'il en soit, c'est le genre de choses que tu peux tester (littéralement) en deux minutes sur une plaque d'essais. C'est plus simple et plus rapide que d'en discuter.

[invitebcc4fc99]

Bonjour Tropique !!

Est-il possible d'utiliser une touche en verre ?
Il faut alors coller deux couches de conducteurs reliés au circuit sur une face de l'épaisseur de verre, et enduire l'autre face de vernis conducteur ?
Y a t'il une épaisseur de verre maximum ? (pour l'epoxy c'est 2mm, qu'en est-il pour le verre ?)

[Tropique]

Bonjour Tropique !!

Est-il possible d'utiliser une touche en verre ?
Il faut alors coller deux couches de conducteurs reliés au circuit sur une face de l'épaisseur de verre, et enduire l'autre face de vernis conducteur ?

Le verre est un des matériaux possibles, et il a déjà été mentionné

Y a t'il une épaisseur de verre maximum ? (pour l'epoxy c'est 2mm, qu'en est-il pour le verre ?)

Il y aura toujours une épaisseur maximale. La valeur de 2mm donnée pour l'époxy se réfère au cas de la touche "virtuelle", càd sans surface conductrice externe autre que le doigt lui-même.
Si la touche suit le schéma normal à 3 zones pour lequel ce circuit est étudié, l'épaisseur sera beaucoup plus grande.
Si l'épaisseur augmente, la capacité diminue proportionellement, et cela peut être compensé par une augmentation de la surface de toutes les zones conductrices.
La limite pratique sera atteinte quand la surface de la touche devient trop grande pour être gérable, ou quand les capacités parasites dues à la taille absolue des électrodes deviennent du même ordre que la capacité du corps humain.
Le plus simple, pour déterminer les distances est de faire des essais, les calculs et modélisations ne peuvent que prendre très partiellement en compte la totalité des effets parasites, et le circuit lui-même est simple et réglable: on peut s'en servir pour déterminer les marges de fonctionnement.

[wampyr32]

Voir aussi la librairie CapSense pour Arduino :

http://www.arduino.cc/playground/Main/CapSense



fonctionne par contact ou a distance selon la valeur de R

[invitebcc4fc99]

Re-bonjour Tropique !!!
J'ai tenté de monter le circuit le plus simple, le premier.

Pour la touche, j'ai pris un fil dénudé, est-ce que cela peut fonctionner ?
(il faut du temps pour se procurer les autres touches proposées)
Ou avez peut-être une idée de touche élémentaire réalisable sans circuit imprimé, à titre expérimental uniquement ?

A quoi correspond le Vdd ? Une tension ajustable, mais de quel ordre de grandeur ? J'ai branché une tension continue de 5V, mais cela n'a pas l'air de marcher...

Merci d'avance.

[Tropique]

Pour la touche, j'ai pris un fil dénudé, est-ce que cela peut fonctionner ?

Je ne vois pas comment un fil dénudé pourrait marcher.
Il faut que la structure ressemble au dessin du premier message: deux électrodes couplées capacitivement à une troisième, flottante qui sert de touche.


Il faut un minimum d'imagination: deux morceaux de métal plats, collés sur une face d'une plaque en plastique, et sur l'autre face, quelque cm² de papier alu collé pour servir de touche.
Matériaux disponibles dans toute bonne poubelle...

Vdd est l'alimentation, en général 5V, en tous cas entre 3 et 6V pour du HC.
Attention, il faut bien du HC, pas du HCT.

[invitebcc4fc99]

Merci de ces précieux renseignements.

Voilà un document très intéressant qui traite entre autre de l'optimisation de l'écartement des électrodes:

http://tel.archives-ouvertes.fr/docs...I_BORD_IMS.pdf

[invitebcc4fc99]

Bonjour !!
Est-il possible que vous expliquiez plus précisément encore le fonctionnement théorique de la détection :

-lorsqu'une couche conductrice est déposée sur la face extérieure, le corps dérive au contact la majorité du signal : le corps se comporte comme une grosse capacité..? savez-vous pourquoi ? (Une grande permeabilité ?)

-lorsqu'il n'y a plus de couche, les lignes de champ se dispersent, les éléctrodes ne sont plus en influence directe : le corps les canalise alors et empêche la liaison ?

Merci beaucoup.

[Tropique]

Bonjour !!
Est-il possible que vous expliquiez plus précisément encore le fonctionnement théorique de la détection :

-lorsqu'une couche conductrice est déposée sur la face extérieure, le corps dérive au contact la majorité du signal : le corps se comporte comme une grosse capacité..? savez-vous pourquoi ? (Une grande permeabilité ?)

Grosse, grosse, ça dépend qui.... en général pas tant que cela. Normalement quelques dizaines de pf . Ce n'est pas lié directement à la permittivité (bien qu'elle joue un role, à l'intérieur du corps elle semble très élevée par rapport au vide).
La capacité d'un objet de forme complexe, comme un corps humain, et de dépend de sa surface et de sa géométrie.
Ce n'est pas lié de façon bêtement arithmétique à la valeur de la surface, mais aussi à la façon dont elle est orientée (les reliefs internes ne comptent pas). Si on fait une intégration, c'est pris en compte, mais je ne vois pas comment traduire ça en français (PA5CAL a peut-être une idée géniale?)

-lorsqu'il n'y a plus de couche, les lignes de champ se dispersent, les éléctrodes ne sont plus en influence directe : le corps les canalise alors et empêche la liaison ?

Je crois que c'est une bonne description; on pourrait aussi parler d'interception.

[invitebcc4fc99]

Cela confirme ce que j'ai lu : il semble tres difficile d'evaluer la capacité du corps humain...
Cependant pour etre sur de bien comprendre votre modèle, j'ai disposé deux electrodes de cuivre rectangulaires de 5cm par 2cm,allongées cote à cote sur un milieu isolant (du bois recouvert de scotch isolant en realité...on fait ce qu'on peut...!), séparées de 5mm, que j'ai relié avec deux files soudés à leurs extrémités aux bornes d'un capacimetre :
- avec ou sans dielectrique posé dessus, je mesure une capacité d'environ 6pF.
-avec un tres fin dielectrique posé dessus, plastique(pochette de classeur) ou papier, le contact doigt-dielectrique ne change pas ou imperceptiblement la capacité affichée sur le capacimetre (0,1pF à tout casser, et la mesure n'est pas stable).
-en deposant sur le dielectrique un carré de 3 cm de coté, les resultats sont sensiblement les meme.
-le capacimetre a été testé avec des capacités standardes et des electrodes planes, il semble bien fonctionner.

Comment interprêter ces résultats, qui laissent mon professeur
perplexe, et qui semblent contredire la theorie ? La faute au capacimetre ? (la touche ne fonctionne pas dans votre montage, pour lequel j'ai par ailleurs teste chaque signal a loscillo, et qui semble par ailleurs fonctionner)

qu'en pensez-vous ?

[Tropique]

Il faudrait faire un schéma pour que ce soit plus clair, mais si j'ai bien compris, il n'y a rien d'anormal:

Le "condensateur" se résume aux "tranches" des deux feuilles en vis-à-vis, càd pas grand chose; la capacité propre des feuilles par rapport à l'espace ambiant (~= la terre) est probablement plus élevée.
La partie variable (utile) de la capacité est donc très faible, et une grande partie passe par le support en bois. Ce que l'on vient rajouter par au-dessus ne représente donc qu'une modification infime.
Le design original des touches (à trois plages) a été conçu pour maximiser la variation de capacité en présence d'un contact. Ce design semble s'acharner à faire exactement le contraire, et je ne suis pas surpris que ça ne fonctionne pas.
J'ai donné des indications pour adapter le design à des touches à deux plages: en gros, il faut maximiser la capacité de dispersion (augmenter le périmètre des électrodes), et faire en sorte que toute cette capacité varie en cas de contact: rien ne sert d'avoir une touche beaucoup trop grande par rapport au doigt, si c'est pour que le supplément de capacité reste "inerte" et dilue la variation recherchée.
En suivant ces principes on en arrive à la touche interdigitée montrée précédemment:

http://forums.futura-sciences.com/at...touchzoomoejpg

Même avec cette touche, qui est à peu près optimale, la sensibilité de détection arrive laborieusement à 2mm.
Il faut comprendre que le montage est optimisé pour fonctionner avec des touches à trois plages, avec d'autres configs, le fonctionnement sera toujours marginal et aléatoire.
Si on veut des touches à une ou deux plages, il faut partir d'un design étudié à l'origine pour cela.

[invitebcc4fc99]

Très bien, je comprends mieux, merci.

Le montage marche à présent, c'est super !!

A bientôt !!

[Tropique]

Voici un intéréssant tutoriel de plus, à ajouter au dossier:

http://www.planetanalog.com/showArti...leID=210600561

[invite79ef76fd]

bonjour Tropique,

ton premier montage exemple fonctionne (merci ) mais je n'arrive pas a expliquer de facon précise et théorique pourquoi lorsque l'on touche, la sortie est haute et est basse lorsque l'on ne touche pas.
J'ai effectué plusieurs calculs au niveau du noeud liant capa, sortie et résistance polar mais je tombe sur des résultats incohérents.

Si tu pouvais m'aider à sortir de cette impasse, ce serais trés aimable de ta part.
Merci d'avance.

[Tropique]

Tout cela est expliqué dans le #3:
http://forums.futura-sciences.com/pr...ml#post2091669
La touche forme un différentiateur, dont le transfert est modifié par le contact du doigt. Quand celui-ci est présent, le niveau atteint à l'entrée de la bascule à l'instant d'échantillonnage de l'horloge est trop faible pour être pris en compte, ce qui modifie l'état de sortie.
Si tu veux le démontrer de manière théorique, il suffit de faire à la main les calculs basés sur les valeurs de simulation données en exemple, et une impulsion de 0.5µs. C'est fastidieux, mais faisable.

[chmoldu]

on peut rajouter encore un commentaire ?

[BBfuturAS]

bonjour

est'il possible de remplacer le 74HC14 par un 74HC132?

[Tropique]

Oui, il n'y a aucun problème: il suffit de mettre les deux entrées ensemble, ou d'en fixer une à +Vdd et utiliser l'autre.

N'importe quel circuit ayant la fonction trigger de Schmitt est utilisable.