¿Por qué mi capacitor de fabricación casera tiene una polaridad aparente?

Una placa de su capacitor está captando interferencias, probablemente del cableado eléctrico de su casa. La razón por la que las lecturas son tan erráticas es que depende de qué parte del ciclo de alimentación se toma la lectura. Solo algunos sensores presentan este problema porque el capacitor o los cables están más cerca del cableado de alimentación que los de los otros sensores. .

La razón por la que se invierte la polaridad es porque la interferencia proviene de un lado del capacitor. Atar la placa de ese lado a tierra reduce en gran medida el ruido acoplado a la otra placa, porque la placa conectada a tierra ahora actúa como un escudo.

Esta es una gran ilustración de por qué un algoritmo de detección capacitivo tan ingenuo no se usa en casos reales. Los cambios de capacitancia son pequeños y las impedancias grandes para hacer que las constantes de tiempo sean manejables. Eso es solo invitar a la captación de ruido. Sin un algoritmo que al menos intente cancelar el ruido, hay pocas esperanzas de una operación confiable.

Describe el antiguo método basado en el tiempo basado en el sentido de la tapa, incluso incorporado a los periféricos integrados en algunos PIC. Sin embargo, eso no lo hace una buena idea. Tenga en cuenta que este tipo de periférico cap-sense no se incluye mucho, en todo caso, en las partes más nuevas.

Aquí está el método de detección de mayúsculas que uso principalmente:

Al menos siempre intenta cancelar el ruido de modo común. Tome dos lecturas usando polaridad opuesta o placas o algo. Las dos lecturas de nivel bajo opuestas se toman juntas como una lectura de nivel superior. Lo ideal es que tomes estas lecturas a menudo repetitivamente. Si se organizan correctamente, el ruido en modo común se cancela después de que el paso adecuado pase el filtrado de la corriente de lecturas de nivel más alto.

En lugar de medir una constante de tiempo, mida el cambio de voltaje debido a un paso. Eso es mucho más rápido, por lo que la ventana de tiempo cuando es vulnerable al ruido es más corta. También permite que las mediciones consecutivas se tomen más cerca en el tiempo, lo que ayuda a reducir el ruido en modo común si cada medición cambia algo de la anterior. Más mediciones por tiempo también permiten un filtrado de paso bajo más agresivo, lo que produce un mejor margen de ruido.

Para mis botones de detección de la tapa (no se deforma, por lo que es un problema un poco diferente al tuyo), conduzco la línea de excitación común, y la línea que quiero detectar, ambas altas. Cambie la línea de detección a una entrada A / D, mantenga baja la línea de excitación, espere un poco más que el tiempo de adquisición A / D y convierta. Luego haga lo mismo otra vez, excepto que las dos líneas comienzan bajas y la línea de salida obtiene un gran paso. Al sumar cuánto bajó el primero desde alto y cuánto aumentó el segundo desde el nivel bajo, el ruido en modo común se reduce significativamente. Hacer esto a menudo, cambiando la polaridad cada vez, produce una buena inmunidad al ruido en general después del filtrado de paso bajo.

En este método mido el acoplamiento al suelo, lo que disminuye el acoplamiento de la línea de excitación. Una señal positiva es, por lo tanto, obtener menos de una respuesta general. En el caso de los botones de detección de tapa en una PCB, rodeo cada botón con una inundación de tierra. El dedo agrega capacitancia entre el botón y la inundación del suelo. La inundación del suelo también actúa como un escudo, minimizando la captación de ruido de otros lugares.

Tengo una placa de demostración de detección de límites donde el ruido aleatorio después de todo el procesamiento es de aproximadamente 1 conteo, simplemente sentado allí. Un toque de dedo sólido produce valores de alrededor de 200-350. En otras palabras, con este método obtengo una sólida relación señal / ruido de 100: 1.

Más investigación sobre mi sistema ha mostrado la respuesta a esto: acoplamiento de 50Hz desde las líneas de alimentación eléctrica de la casa (como han dicho todos los demás). Cada sensor realmente muestra alguna variación entre muestras, y al colocar todos los números en una hoja de cálculo se muestra una variación sinusoidal, con un período de aproximadamente 1 segundo. Algunos sensores tienen mucha más variación en una orientación que en la otra, probablemente debido a su orientación física hacia la fuente de interferencia.

Cada muestra tarda unos 5 ms en procesarse, y luego espera 250 ms hasta que se realiza la siguiente muestra. Esto nos da un período de 255 ms, o ciclos de 12¾ a 50 Hz, que se procesarán a través de la señal de red cada 4 muestras (o un segundo). ).

Resolví este problema por mi cuenta haciendo que el PIC monitoree la onda de 50Hz y sincronice la muestra con el pico de la onda. Esto ha conducido a lecturas de sensores estables.

La solución de Olin es en realidad mucho mejor que esto, y la implementaré a continuación si surge algún problema