# Il metodo di collaudo non avrebbe funzionato. Lo abbiamo scoperto prima di costruirlo | OneStack > Caso studio: banco di collaudo per sensori di campo elettrico che misura in aria pochi picofarad e dà l'esito in pochi secondi. URL: https://www.onestack.it/casi-studio/collaudo-sensore-capacitivo [← Tutti i casi studio](/casi-studio)Collaudo per sistemi ad alta affidabilità # Il metodo di collaudo non avrebbe funzionato. Lo abbiamo scoperto prima di costruirlo Un banco che dice in pochi secondi se un sensore di campo elettrico funziona, misurando in aria capacità di pochi picofarad. Il metodo previsto all'inizio è stato scartato con le misure, prima di spendere in hardware. ![Render 3D del banco di misura: il sensore sotto test e tre schede dentro un involucro in alluminio anodizzato nero, con due connettori BNC e un connettore M12](/_astro/banco-sensore-capacitivo.DpjM9RDJ_2dpT9y.webp)![](/_astro/banco-sensore-capacitivo-xray.CdoncSBR_Z1LXalp.webp) ~1,4% accuratezza stimata senza calibrazione (requisito: 4,2%) ≤ 10 fF risoluzione stimata (requisito: 50 fF) 42% di margine sulla soglia di accettazione Catena di misura **Generatore di segnale**STM32U5 · DAC + interpolazione su FMAC **Sensore sotto test**cavo triassiale con active guard **Front-end di misura**ponte auto-bilanciato con TIA **Acquisizione e calcolo**ADC simultanei · demodulazione I/Q **Esito per l'operatore**software desktop · go / no-go ## Il contesto Il cliente produce un sensore di campo elettrico che lavora immerso. In produzione serviva un test rapido per dire se ogni sensore funziona, **senza immergerlo** e senza dipendere dall’elettronica del prodotto finale. In aria, però, le grandezze in gioco sono minuscole: capacità di pochi picofarad. Il sensore è destinato a un sistema mission critical, e per questo il banco doveva rispettare tolleranze strette. ## Il problema Il metodo previsto nell’offerta iniziale sembrava ragionevole sulla carta: usare la catena di misura esistente e confrontare la risposta con una soglia. Prima di progettare qualsiasi scheda abbiamo fatto una campagna di misure con strumenti commerciali, costruito un modello circuitale del sensore e analizzato i modi di guasto. Il risultato era chiaro: **quel metodo non avrebbe distinto in modo affidabile un sensore buono da uno guasto.** Le capacità parassite del cavo erano dello stesso ordine di grandezza del segnale da misurare. Lo abbiamo detto subito al cliente, con i dati. ## Le scelte tecniche, e perché **Un ponte auto-bilanciato con amplificatore a transimpedenza.** È la stessa architettura dei misuratori LCR da laboratorio: mantiene il sensore a massa virtuale e misura la corrente che lo attraversa. Per capacità così piccole è molto più stabile di un amplificatore di carica. **Cavo triassiale con active guard.** Lo schermo intermedio è pilotato alla stessa tensione del conduttore centrale, quindi la capacità del cavo non porta corrente e sparisce dalla misura. È questo che rende ripetibile la misura sui picofarad. **Demodulazione I/Q.** Separando la componente in fase da quella in quadratura distinguiamo la capacità dalle perdite: un sensore guasto non cambia solo “quanto” misura, ma anche “come”. **Generazione del segnale sul microcontrollore.** Un DDS su STM32U5, con interpolazione polifase calcolata dall’acceleratore hardware FMAC, produce una sinusoide pulita a più frequenze senza un generatore esterno e senza caricare la CPU. **Misura su più frequenze.** La capacità viene stimata su più frequenze e confrontata: un difetto si riconosce anche dal modo in cui la risposta cambia con la frequenza. ## Come l’abbiamo verificato - Simulazione SPICE del front-end prima del layout. - Campagne di misura con strumenti di laboratorio pilotati via SCPI, per confrontare metodo e prototipo in modo ripetibile. - Software desktop con test automatici sull’elaborazione dei dati. ## Il risultato Le prestazioni stimate dall’analisi del circuito sono un’accuratezza di circa **1,4% senza calibrazione**, contro il 4,2% richiesto, e una risoluzione di **10 fF o meglio**, contro i 50 fF richiesti, con un **margine del 42%** sulla soglia di accettazione. Il valore più grande, però, è arrivato all’inizio: il cliente ha investito in un metodo che funziona, invece di scoprire in produzione che il collaudo non distingueva i pezzi buoni da quelli guasti. ## Cosa portiamo nei vostri progetti Front-end analogici di misura, elaborazione del segnale sul microcontrollore, banchi di collaudo automatici, e l’abitudine di verificare un’idea con le misure prima di costruirla. ## Servizi - Progettazione PCB - Sviluppo firmware ## Tecnologie - STM32U5 - DDS - FIR su acceleratore hardware - Amplificatore a transimpedenza - Active guard - Demodulazione I/Q - SPICE - C# WPF - SCPI ## Altri casi studio [ ![Render 3D della scheda di controllo: microcontrollore al centro, connettori dei due canali isolati sul lato, morsettiere estraibili e connettori di alimentazione e servizio](/_astro/interfaccia-rugged.CkQk4iYb_1A6Ozp.webp)![](/_astro/interfaccia-rugged-xray.CZb6dpZZ_Z1kxhOu.webp) 23 test in ~75 s Sistemi per ambienti gravosi ### Un'interfaccia rugged che si aggiorna sul campo e non si blocca mai Un'unità portatile a batteria che alimenta e controlla due dispositivi remoti su canali isolati. La difficoltà era renderla affidabile lontano dal laboratorio. Il firmware si aggiorna sul campo e, se qualcosa va storto, torna da solo all'ultima versione funzionante. Leggi il caso → ](/casi-studio/interfaccia-rugged-ota)[ ![Render 3D della scheda dell'ancora Bluetooth Channel Sounding: SoC nRF54L15 con antenna chip, accelerometro, alimentazione da USB-C o da morsetto 12–24 V](/_astro/ancora-ble.Ckke5SRn_1319HC.webp)![](/_astro/ancora-ble-xray.yah8tbey_Z2nf2oG.webp) 3 livelli Retail e grandi spazi pubblici ### Localizzazione indoor nei centri commerciali, senza raccogliere dati personali Contare e seguire i flussi di persone in grandi spazi aperti al pubblico, e localizzare con precisione centimetrica solo ciò che serve. Un'architettura a tre livelli, ognuno con la tecnologia radio giusta. Leggi il caso → ](/casi-studio/localizzazione-indoor)[ ![Render 3D del banco di misura: due lastre d'acciaio serrate da tiranti con i dischi e le schede all'interno, maniglie ai lati e l'attuatore sopra](/_astro/banco-mems.BVjo7je3_Z2tCAuW.webp)![](/_astro/banco-mems-xray.CArss8sQ_Z1wwNRX.webp) \> 40 dB Collaudo per sistemi ad alta affidabilità ### Dieci secondi per sapere se un accelerometro MEMS funziona davvero Un banco e un firmware che dicono con un sì o un no se un accelerometro MEMS è presente e ben accoppiato alla struttura, anche nelle mani di un operatore non specialista e con la macchina accesa. Leggi il caso → ](/casi-studio/collaudo-sensore-mems) ## Hai una scadenza? Raccontaci il progetto: entro 48 ore ricevi un’offerta con fasi e date. Se serve, firmiamo l’NDA prima di vedere i tuoi file. [Chiedi un’offerta](/contatti)[Urgente? Chiama +39 030 535 7183](tel:+390305357183)