Precauciones de uso de Sensores Táctiles

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Sensibilidad de detección

Al determinar la sensibilidad de detección del sensor, asegúrese de comprender completamente lo siguiente:

1. (1)Cuando Sensibilidad del sensor ≦ Capacitancia del electrodo Cp + Capacitancia del cableado del electrodo Cw, se pone en funcionamiento antes de ser tocado y desactiva la detección.
2. (2)Cuando Sensibilidad del sensor ≦Capacitancia del electrodo Cp + Capacitancia del cableado del electrodo Cw + Capacitancia táctil Co, el sensor funciona.
3. (3)Cuando Sensibilidad del sensor ≧ Capacitancia del electrodo Cp + Capacitancia del cableado del electrodo Cw + Capacitancia táctil, el sensor no funciona.

Valores de referencia para la capacitancia táctil:

• Cuando un adulto se sienta en una silla, pone los pies en el suelo y toca el electrodo táctil………………Aprox. 200pF
• Cuando un adulto está sentado en una silla no conductora, con los pies a unos 10 cm del suelo y sin ningún objeto en un radio de 10 cm a su alrededor, y toca un electrodo táctil………………Aprox. 90pF
• Cuando se coloca un vinilo de 50 μm de espesor en un electrodo táctil de 15 mm x 15 mm y se toca con un dedor………………Aprox. 30pF
• Cuando el mismo electrodo táctil se toca con un dedo usando un guante de algodón con un espesor de 350 μm ………………Aprox. 8 pF

Fuente de alimentación

1. (1)El electrodo táctil (detección) del sensor táctil está conectado al circuito de detección.
   Por lo tanto, es necesario garantizar la tensión soportada y el aislamiento necesarios y suficientes entre la fuente de alimentación del sensor y la fuente de alimentación AC.
2. (2)Si la capacitancia de acoplamiento entre el primario y el secundario es inferior a 1.000 pF para fuentes de alimentación de convertidores CC/CC, utilice una capacitancia de unos 1.000 pF entre la línea de 0 V del primario y la línea de 0 V del secundario. Sin embargo, asegúrese de que la tensión soportada del condensador es suficiente para el valor requerido.
3. (3)El sensor táctil detecta la capacitancia electrostática a tierra (tierra), por lo que si utiliza una batería como fuente de alimentación, conecte el lado (+) o (-) a algo de gran capacidad (como una carcasa) directamente o mediante un condensador de unos 1.000 pF a tierra.
4. (4)Cuando el sensor está ubicado cerca de una estación de transmisión de alto rendimiento, o cuando la fuente de alimentación de CC tiene un gran ruido de modo común al usar la energía de un dispositivo inversor grande, elimine el ruido hacia F.G agregando un condensador de 0,1 μF o más en la línea de 0V.

Sobre el cableado

1. (1) En caso de Sensores táctiles (excepto HPG, HLG)
   No agrupe la línea GND con el resto del cableado, incluidas las líneas VCC y OUT.
   Asegúrese de separar el cableado.
   La carga estática aplicada al electrodo táctil se descarga de la línea GND a tierra, pero si otro cableado, como Vcc o OUT, está paralelo y cerca, la alta frecuencia y el alto voltaje que acompañan al movimiento de la carga estática pueden inducirse electrostáticamente en ese cableado y dañar el sensor.
   Además, la línea GND debe ser lo más corta posible, con una longitud de 30 cm o menos, hasta el punto de tener una gran capacitancia a tierra, y debe estar cableada con impedancia baja.
   Si la impedancia es larga y alta, la carga estática no se puede descargar, y puede dañar el sensor.
2. (2) En caso de HPG, HLG
   No agrupe las líneas GND y F.G con el resto del cableado, incluidas las líneas VCC y OUT.
   Asegúrese de separar el cableado.
   La carga estática aplicada al electrodo táctil se descarga de la línea GND a tierra, pero si otro cableado, como Vcc o OUT, está paralelo y cerca, la alta frecuencia y el alto voltaje que acompañan al movimiento de la carga estática pueden inducirse electrostáticamente en ese cableado y dañar el sensor.
   Además, las líneas GND y F.G debe ser lo más corta posible, con una longitud de 30 cm o menos, hasta el punto de tener una gran capacitancia a tierra, y debe estar cableada con impedancia baja.
   Si la impedancia es larga y alta, la carga estática no se puede descargar, y puede dañar el sensor.

Cómo usar el sensor táctil

1. (1)Detección de tacto a un solo electrodo usando un sensor.
   Este es el uso común.
2. (2)Detección de tacto a dos electrodos usando un sensor.
   Para la fuente de alimentación del sensor, utilice un regulador de conmutación extremadamente pequeño por ejemplo, con una capacitancia de acoplamiento entre el primario y el secundario de aproximadamente 15 pF o menos.
   Utilice dos electrodos, el electrodo táctil y el electrodo de 0 V, y emita la señal a través de un fotoacoplador.
   Por lo que no utilice un condensador de acoplamiento (aproximadamente 1000 pF) antes mencionado.
   

   

3. (3)Detección de tacto a dos puntos usando dos sensores
   Los sensores táctiles utilizan un circuito oscilador de alta frecuencia.
   Por lo que, si se utilizan dos sensores idénticos uno cerca del otro, no se puede realizar una detección correcta debido a la interferencia mutua.
   En este caso, utilice HTSW con dos sensores de frecuencia diferentes o un sensor de frecuencia diferente en combinación.

Influencia de alta frecuencia de dispositivos periféricos

Este sensor táctil utiliza una alta frecuencia débil, así que considere cuidadosamente los efectos de la alta frecuencia de los dispositivos circundantes antes de usarlo.

Electricidad estática

En los ambientes secos de invierno, el cuerpo humano afectado por fibras sintéticas y alfombras de lana, genera electricidad estática de miles y decenas de miles de voltios.
Cuando una persona con esta electricidad estática toca el electrodo táctil, se descarga.
Nuestro sensor táctil puede soportar descargas de electricidad estática de 15 kV a 20 kV (A 500pF, 500Ω) sin conectar ninguna parte a elementos externos.
Toda la electricidad estática descargada al electrodo táctil se desvía a la línea GND.
Por ello, la línea GND debe ser lo más corta posible o la impedancia debe ser lo más pequeña posible.
La resistencia estática varía según las condiciones del cableado y los circuitos de conexión. Compruébelo con el producto real.
Es más efectivo si la línea GND se descarga a F.G a través de un condensador o similar.

Entorno de uso

Evite usar o almacenar los sensores en lugares expuestos a la luz solar directa, con cambios bruscos de temperatura o donde el agua, el aceite, los productos químicos, el polvo o los gases corrosivos puedan entrar en contacto con los sensores.
La condensación y la escarcha afectan significativamente la vida útil y el rendimiento del sensor.

Interferencia mutua

Cuando se utilizan varios sensores táctiles de la misma frecuencia en un dispositivo, y cuando la misma persona toca los electrodos táctiles, se produce una interferencia mutua entre los sensores táctiles. En ese momento, la salida de cada sensor se vuelve indefinida.
El mecanismo de interferencia mutua y la salida variable del sensor se describe en las siguientes páginas.

Para comprender el mecanismo de interferencia mutua, es necesario conocer el principio de funcionamiento de la detección humana del sensor táctil, por lo que primero se explicará el principio de funcionamiento.

Principio de funcionamiento de la detección humana

8-1.Configuración del sensor táctil
Los sensores táctiles fabricados por SENSATEC (serie HTS-30Y/HTF/HTG/HPG/HLG) se configuran a través de los bloques de circuitos que se muestran a continuación
(Las series HTS-30Z/HTS-30L los terminales de contacto de los accesorios metálicos se reemplazan con cables eléctricos.)

8-2. Principios de operación

1. (1)Un voltaje sinusoidal de alta frecuencia generado por el oscilador de alta frecuencia de la Fig. 1 (en lo sucesivo denominado "Oscilador") está conectado al electrodo táctil a través del condensador de despolarización, la resistencia protectora de electricidad estática, el circuito de eliminación de electricidad estática y los terminales de contacto.
2. (2)Cuando una persona toca el electrodo táctil, la oscilación se detiene (se vuelve 0 V).
3. (3)Cuando la oscilación se detiene, no se extrae voltaje pulsante de alta frecuencia en el circuito de detección, y cuando se suaviza el voltaje de CC, se convierte en 0 V.
4. (4)El voltaje de CC suavizado se compara con el voltaje de umbral establecido en el voltaje constante en el circuito comparador, y cuando está por debajo del valor de umbral, se emite una señal de conmutación desde el discriminador de nivel.
5. (5)La señal de conmutación es amplificada por el transistor de potencia y el sensor activa la señal de salida del detector táctil.

Oscilador del sensor táctil

1. (1)La selectividad de frecuencia Q del circuito de oscilación del sensor táctil aumenta significativamente.
   Cuando Q es grande, como se muestra en Fig.2, el valor máximo de ganancia del voltaje de oscilación sinusoidal en la frecuencia de oscilación aumenta. Cuanto mayor sea la ganancia, mayor será la amplitud del voltaje de onda sinusoidal.……(2-a), y la banda de frecuencia de oscilación se estrecha……(2-b)



2. (2)La razón por la cual la selectividad de frecuencia Q está diseñada para ser muy grande es:
   ● Para lograr una alta sensibilidad del sensor táctil del orden de varios 10 pF.
   ● Al estrechar la banda de frecuencia de oscilación, se evita que el mal funcionamiento del sensor táctil debido a la entrada de ruido externo desde el electrodo táctil, la fuente de alimentación o GND.
   Como resultado, no se aceptará ni siquiera una ligera desviación de la frecuencia de oscilación del circuito oscilador de alta frecuencia, y será posible el funcionamiento normal.
3. (3)Un circuito de oscilación con un Q grande puede ser un circuito receptor de alta sensibilidad al mismo tiempo.
   Esto se debe a la misma razón expuesta en (2-a) del párrafo anterior: "el valor máximo de ganancia del voltaje de oscilación sinusoidal en la frecuencia de oscilación aumenta; es decir cuanto mayor sea la ganancia, mayor será la amplitud del voltaje de onda sinusoidal".
   Cuando la distorsión de exactamente la misma frecuencia de oscilación determinada por el circuito de oscilación ingresa al circuito desde el exterior del sensor táctil, el circuito de oscilación amplificará en gran medida el voltaje de oscilación.
   Cuanto más grande es Q, se vuelve más pronunciado.
   Esto provoca la "interferencia mutua" que se describe en la siguiente sección.

Interferencia mutua

Como se muestra en Fig.3, al usar 2 sensores táctiles (① y ②) en 1 dispositivo, y con la condición de que la frecuencia de oscilación del circuito del oscilador de alta frecuencia sea la misma (*2). *2: Por ejemplo, en caso de productos de frecuencia estándar, o productos B de frecuencia diferente, etc.

1. (1)Cuando el cuerpo humano toca el electrodo táctil del sensor táctil ①, la oscilación de ① se detiene, y debido a que el voltaje de CC después de la detección y el suavizado se vuelve 0V, se vuelve más pequeño que el umbral del circuito de discriminación, el sensor emite una señal de salida que indica la detección del toque humano y entra en estado de operación de salida.
2. (2)Manteniendo la condición (1) anterior, cuando la misma persona se acerca al electrodo táctil del sensor táctil ②, la débil oscilación del sensor táctil ② ingresa al circuito oscilador del sensor táctil ① a través del cuerpo de la persona.
   Esto inducirá la oscilación en el oscilador del sensor táctil ① desde el exterior, que ha detenido la oscilación, y el sensor táctil ① vuelve al estado de restauración donde no se emite ninguna señal de salida incluso cuando la persona lo toca.
3. (3)Al tocar el electrodo táctil del sensor táctil ②, el sensor táctil ② intenta detener la oscilación interna, pero la oscilación del sensor táctil (1) se introduce adicionalmente en el circuito de oscilación (2) a través del cuerpo humano
   evitando que el voltaje del oscilador disminuya, y así permanece en estado de reinicio sin que salga señal de salida y sin ser menor que el umbral del discriminador.
   Esta condición, donde ambos sensores ①② no emiten ninguna operación, pero permanecen en estado de reinicio incluso después de ser tocados, es la acción típica de la "interferencia mutua".
4. (4)El sensor ha sido diseñado para que la selectividad de frecuencia Q sea lo más grande posible. Es por eso que a veces las frecuencias de oscilación de los sensores ① y ② son diferentes (*3) por lo expuesto en "Oscilador del sensor táctil" (2-b) y "La Banda de frecuencia de oscilación se estrecha".
   Cuando esto sucede, no se produce una interferencia mutua, y los sensores ① y ② pueden funcionar correctamente.
   *3：Incluso los modelos con la misma frecuencia pueden tener una frecuencia de oscilación variada (por las constantes variaciones en los componentes electrónicos).
   Significa que difieren dentro de este rango de variación. Las constantes de los componentes también varían ligeramente dependiendo de la temperatura ambiente.
5. (5)Cuando una persona toca solo el electrodo táctil de un sensor táctil ①, a veces el sensor táctil ② tiene un mal funcionamiento.
   Esto se debe a que ① y ② comparten la misma fuente de alimentación y GND, por lo que se transmite una débil corriente de oscilación de alta frecuencia a ② a través de la fuente de alimentación y GND, y cuando la frecuencia coincide con ②, afecta a ②.
   
6. (6)Cuando una persona toca el electrodo táctil, se produce una ligera variación en la frecuencia de oscilación debido a la influencia de la capacitancia humana. En ese momento, la influencia cambia según la diferencia entre las frecuencias altas y bajas y la diferencia entre las frecuencias.
7. (7)Cuando se mezclan dos voltajes de oscilación de onda sinusoidal (expresados por sin2πf1 y sin2πf2) debido a la interferencia mutua, se puede obtener la siguiente ecuación: sin(2πf1) + sin(2πf2) = sin(2π(f1+f2)/2) + cos(2π(f1-f2)/2)
   Esto puede afectar el comportamiento de la salida del sensor durante la interferencia mutua.
   *Para mayor claridad, se omiten la amplitud y la fase.
   f1 y f2 son frecuencias de oscilación.
8. (8)En resumen, cuando use varios sensores táctiles de la misma frecuencia con un solo dispositivo, tenga en cuenta lo siguiente:

1. a)Cuando los sensores tienen la misma frecuencia, la frecuencia de oscilación puede ser exactamente la misma.
   Si la misma persona toca los dos electrodos táctiles, la oscilación se transmite a los sensores a través del cuerpo humano, lo que genera una interferencia mutua.
2. b)Incluso los productos con la misma frecuencia tienen variaciones en la frecuencia de oscilación dentro de un cierto rango; además, dado que la selectividad de frecuencia Q es extremadamente grande, las frecuencias de oscilación no son siempre las mismas.
3. c)Las constantes de las partes electrónicas que determinan la frecuencia de oscilación varian según las fluctuaciones de temperatura, por ello la frecuencia de oscilación no siempre se fija en el mismo valor.
4. d)Incluso sin una persona presente, ambos sensores pueden verse influenciados por una débil corriente de oscilación de alta frecuencia debido a una fuente de alimentación común o GND.
5. e)Al tocar el electrodo táctil, la frecuencia de oscilación fluctúa ligeramente. Cuando las frecuencias de oscilación coinciden después de la fluctuación, pueden producirse interferencias mutuas.
6. f)Debido a las variaciones del producto, las frecuencias de oscilación son varias, y los intervalos son varios dependiendo de la combinación de frecuencias.
7. g)Cuando se agregan dos voltajes de oscilación durante la interferencia mutua, se genera medio latido de cada diferencia de frecuencia antes de la interferencia, lo que influye al circuito interno del sensor y puede cambiar el comportamiento de la salida.

[Conclusión]

Cuando se utilizan varios sensores táctiles de la misma frecuencia en un solo dispositivo, básicamente la operación de salida del sensor táctil debido a la interferencia mutua libera la señal de detección del sensor táctil contactado (la salida del sensor no se activa aunque se toque).
Sin embargo, debido a diversas condiciones, como se indica en los puntos 1 a 7 anteriores, el estado de la interferencia varía, lo que hace que la salida del sensor y la condición de oscilación sean variables.

Contramedidas contra la interferencia mutua

La interferencia mutua se puede prevenir por completo. Está diseñado para que la frecuencia de oscilación no coincida entre los sensores de diferentes frecuencias.
Tenemos varios productos de diferentes frecuencias, si está considerando instalar varios sensores táctiles en el mismo dispositivo, considere productos de diferentes frecuencias.
Además, podemos considerar cambiar los colores de los conectores para controlar su inventario de sensores táctiles por tipo de frecuencia o para discriminarlos en su proceso de ensamblaje a través de su apariencia.