Firma Microchip poszerza obszary aplikowania oferowanych przez siebie podzespołów w rejony, które do niedawna kwalifikowały się wyłącznie do powieści science-fiction. Najnowszym układem tego typu jest jednoukładowy kontroler MGC3130, który służy do wykrywania w przestrzeni 3D trajektorii ruchu dłoni, co pozwala na sterowanie obiektów za pomocą dłoni lub palców.

Oferowany przez firmę Microchip kontroler MGC3130 jest bez wątpienia układem, który ma szanse zrewolucjonizować interfejsy użytkowników w urządzeniach nowej generacji, przybliżając je do rozwiązań znanych dotychczas z filmów i opowieści science-fiction. W układzie zintegrowano 5-kanałowy odbiornik radiowy z konwerterami ADC, jeden tor generacji sygnału elektromagnetycznego (zasilający elektrodę emisyjną) oraz reprogramowalny system cyfrowej obróbki sygnału, który odpowiada za kalibrację systemu detekcyjnego oraz obróbkę danych uzyskanych z elektrod odbiorczych. Schemat blokowy układu MGC3130 pokazano na rysunku 1.

Rys. 1. Schemat blokowy układu MGC3130

Na schemacie blokowym nie zostały pokazane wewnętrzne bloki układu, odpowiadające za obniżenie poboru mocy pobieranej z zasilania. Warto zwrócić uwagę na fakt, że producent zadbał o to, żeby kontroler MGC3130 był nie tylko bardzo funkcjonalny, ale także dał się stosować w sprzęcie przenośnym, w czym pomocny jest m.in. tryb pracy self wake up, w którym układ – zachowując funkcjonalność – pobiera prąd o natężeniu zaledwie 200 mA.

Innym elementem zwiększającym elastyczność aplikacyjną prezentowanego układu jest wbudowana przetwornica DC/DC, która umożliwia jego pracę przy napięciach zasilania już od 2,5 V.

Zasadę pracy układu MGC3130 przedstawiono na rysunku 2 i 3. Wyjście nadajnika sygnału referencyjnego jest dołączone do dużej elektrody ulokowanej pod zadeklarowanym polem detekcji, rozkład pola elektromagnetycznego (dokładniej: składowej elektrycznej) niezakłóconego przez jakikolwiek obiekt pokazano na rysunku 2. W przypadku pojawienia się w emitowanym polu palca lub ręki użytkownika, rozkład pola ulega zmianie, co pokazano na rysunku 3.

Rys. 2. Rozkład linii ekwipotencjalnych pola elektrycznego emitowanego przez elektrodę nadawczą

Rys. 3. Rozkład linii ekwipotencjalnych pola elektrycznego po umieszczeniu w zasięgu pola palca lub ręki

Częstotliwość przebiegu generowanego przez nadajnik mieści się w przedziale 44…115 kHz, co wynika między innymi z braku ograniczeń prawnych wykorzystywania tego zakresu częstotliwości radiowych oraz minimalizacji ryzyka zakłócania łączności radiowej przez urządzenia wyposażone w detektor gestur.

System lokalizacji obiektów w przestrzeni firmy Microchip (o nazwie GestIC) wymaga zastosowania pięciu elektrod odbiorczych, z których jedna (nazywana centralną) służy jako odniesienie dla pozostałych czterech, ulokowanych zazwyczaj zgodnie z kierunkami geograficznymi (rysunek 4). Zestaw elektrod dołączonych do układu MGC3130 umożliwia określenie położenia ręki użytkownika w przestrzeni 3D (w odległości do 15 cm od powierzchni sensora) z rozdzielczością do 150 dpi i częstotliwością do 200 Hz.

Rys. 4. Sensor detekcji gestur składa się z pięciu elektrod odbiorczych ulokowanych jak pokazano na rysunku oraz jednej nadawczej, której nie widać