Le capteur capacitif : fonction et domaines d'application
Un capteur capacitif se compose d'au moins deux électrodes conductrices isolées l'une de l'autre. Les électrodes sont généralement disposées sur un substrat et peuvent avoir différentes formes, telles que des surfaces, des lignes ou des grilles.
La capacité d'un tel capteur dépend de la taille des électrodes, de la distance qui les sépare et des propriétés diélectriques du milieu entre les électrodes.
Lorsqu'un objet se déplace à proximité du capteur capacitif ou le touche, la capacité du capteur change. Cela se produit parce que les lignes de champ électrique entre les électrodes sont influencées par le milieu diélectrique et l'objet.
La modification de la capacité est détectée par le capteur et convertie en un signal électrique. Ce signal peut ensuite être interprété pour fournir des informations sur la position, l'approche ou le contact de l'objet.
Les capteurs capacitifs sont souvent utilisés dans les écrans tactiles - l'écran tactile capacitif ou "écran capacitif". Les exemples les plus connus sont les smartphones et les tablettes. Lorsqu'un utilisateur touche l'écran, la capacité au niveau du point de contact change et le capteur le reconnaît comme une entrée.
Si le capteur est utilisé comme capteur de pression capacitif, la surface de commande est alors déformée ou déplacée par une pression, ce qui modifie la distance entre les plaques et donc la capacité électriquement mesurable.
Les capteurs tactiles capacitifs peuvent être adaptés aux exigences spécifiques d'une application en réglant la sensibilité. De cette manière, il est possible d'optimiser le capteur pour différents matériaux et différentes distances.
Applications typiques des capteurs capacitifs
Les capteurs tactiles capacitifs sont utilisés comme écran tactile capacitif, c'est-à-dire dans les écrans tactiles des smartphones, des tablettes, des ordinateurs portables et d'autres appareils électroniques, afin de détecter les saisies de l'utilisateur par le toucher.
Ils sont également utilisés dans l'automatisation industrielle et pour mesurer le niveau de liquides ou de solides dans des réservoirs ou des conteneurs. On les trouve également dans la technique médicale, les systèmes de sécurité, les appareils ménagers et dans le domaine de la technique spatiale et aéronautique.
La large gamme d'applications des capteurs capacitifs en fait un élément important dans de nombreux secteurs et applications technologiques où la détection du contact, de la proximité ou des changements dans l'environnement est nécessaire.
Quelles sont les limites d'application d'un capteur capacitif ?
Les capteurs capacitifs offrent de nombreux avantages, notamment pour la détection sans contact d'objets, mais ils atteignent leurs limites dans certaines applications. L'une des principales limites est la sensibilité aux conditions ambiantes telles que l'humidité, la poussière ou les variations de température. L'eau et une forte humidité de l'air en particulier peuvent fausser le résultat de la mesure, car elles influencent la capacité par leur constante diélectrique élevée. Des salissures ou des dépôts sur la surface du capteur peuvent également entraîner des mesures erronées.
Un autre facteur limitant est la faible portée des capteurs capacitifs. En règle générale, ils ne sont conçus que pour des distances de quelques millimètres à quelques centimètres. Pour des distances plus importantes, d'autres technologies de détection, comme les détecteurs optiques ou inductifs, sont mieux adaptées. En outre, le fonctionnement des capteurs capacitifs dépend fortement des propriétés diélectriques du matériau à détecter. Cela peut être problématique lorsque les matériaux sont inconnus, non homogènes ou changeants, car cela peut affecter la précision de la mesure.
De plus, les capteurs capacitifs sont sensibles aux interférences électromagnétiques. Comme ils réagissent à de très petites variations de capacité, les champs électriques environnants peuvent affecter leur fonctionnement, ce qui nécessite un blindage supplémentaire ou une installation soignée. Même s'ils sont en principe capables de détecter des objets à travers des matériaux non conducteurs tels que le plastique ou le verre, leur précision diminue considérablement avec l'augmentation de l'épaisseur ou de la densité du matériau.
Enfin, les capteurs capacitifs sont moins adaptés à la détection d'objets métalliques sur de grandes distances. Dans de tels cas, les détecteurs inductifs offrent généralement une alternative plus robuste et plus résistante aux interférences. Dans l'ensemble, les détecteurs capacitifs sont donc particulièrement adaptés aux applications sur de courtes distances, avec des propriétés de matériau connues et des conditions environnementales contrôlées, alors qu'ils atteignent leurs limites dans des domaines d'application difficiles ou très variables.
PCAP au lieu d'un capteur capacitif
Le capteur capacitif projeté (PCAP) est un type spécial de capteur capacitif qui est souvent intégré dans les écrans tactiles. Dans le cas des capteurs PCAP, une couche transparente contenant des fils ou des électrodes conducteurs microscopiques est appliquée sur la surface d'un écran. Ces électrodes génèrent un champ électrique à la surface de l'écran. Lorsqu'un objet conducteur (par exemple un doigt) touche ou s'approche de la surface, il perturbe le champ électrique et provoque un changement de capacité qui est détecté.
Le PCAP offre une reconnaissance tactile précise et rapide ainsi qu'une fonctionnalité multitouch. Lorsqu'ils sont utilisés derrière du verre, les capteurs sont protégés contre les rayures et ont une longue durée de vie.