El desarrollador de software Matthias Wandel ha convertido los bloques de entrada/salida programables (PIO) de la Raspberry Pi Pico en un sensor de capacitancia sorprendentemente sensible, capaz de rastrear no solo la proximidad en el aire libre, sino también a través de un piso de madera.

Midiendo femtofaradios con PIO

"[He estado experimentando con] la medición de cambios de valores de capacitancia muy bajos (hasta decenas de femtofaradios) alternando líneas de salida en una [Raspberry] Pi Pico y cronometrando cuánto tiempo tarda la línea en pasar de 1 a 0 usando la máquina de estados PIO", explica Wandel sobre el proyecto, que utiliza simples piezas de metal —incluyendo una lata de bebida— como electrodo para un sensor de capacitancia. "Esto es capaz de detectar cambios en la capacitancia solo con las variaciones de mi proximidad al electrodo".

La Raspberry Pi Pico está construida en torno al microcontrolador Raspberry Pi RP2040, mientras que su sucesora, la Raspberry Pi Pico 2, utiliza el RP2350. Ambos fueron diseñados internamente por Raspberry Pi y, junto a los núcleos principales del microcontrolador, incluyen bloques de entrada/salida programables (PIO): un hardware que funciona de forma independiente a los núcleos del procesador y puede ejecutar máquinas de estado mientras las CPU realizan otras tareas.

Detección a través de la madera

En el caso de Wandel, los bloques PIO se utilizan como sensor de capacitancia de una manera sorprendentemente simple: uno de los pines de entrada/salida de propósito general (GPIO) del chip se activa como una salida alta y luego se cambia a una entrada pull-down, y la máquina de estados cronometra cuánto tiempo tarda la entrada en caer de un 1 lógico a un 0 lógico. No es instantáneo, como revela una mirada al proceso en un osciloscopio, y también se ve afectado por la capacitancia cercana, lo que significa que con un electrodo del tamaño adecuado conectado al pin es posible rastrear la proximidad.

Aunque Wandel abordó inicialmente el proyecto con miras a leer distancias precisas, la técnica resultó poco adecuada. Sin embargo, su sensibilidad significa que puede usarse para una variedad de tareas donde no se requiere una medición de rango exacta, incluyendo la detección de ocupación de habitaciones con una lámina de metal colocada debajo de las tablas de madera del piso para rastrear el movimiento de una persona en la habitación de arriba.

Wandel ha detallado el proyecto en su video y en su canal de YouTube, con el código fuente en MicroPython disponible en GitHub bajo una licencia open-source no especificada.

Vía Hackster.io.