สารานุกรมขนาดใหญ่ของน้ำมันและก๊าซ DIY เซ็นเซอร์สัมผัสแบบ capacitive

ดังที่คุณทราบ พื้นผิวโลหะใดๆ เช่น วัตถุที่เป็นโลหะ, จานหรือ มือจับประตู. เซ็นเซอร์ไม่มีองค์ประกอบทางกลซึ่งทำให้มีความน่าเชื่อถืออย่างมาก

ขอบเขตการใช้งานอุปกรณ์ดังกล่าวค่อนข้างกว้าง ได้แก่ โทรเข้า สวิตซ์ไฟ คอนโทรล อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์, กลุ่มเซ็นเซอร์เตือนภัย และอื่นๆ เมื่อจำเป็น การใช้เซ็นเซอร์สัมผัสช่วยให้สามารถซ่อนตำแหน่งสวิตช์ได้

คำอธิบายของการทำงานของเซ็นเซอร์สัมผัส

การทำงานของวงจรเซ็นเซอร์ด้านล่างขึ้นอยู่กับการใช้สนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีอยู่ในบ้าน ซึ่งเกิดจากการเดินสายไฟฟ้าที่อยู่ในผนัง

การใช้มือสัมผัสเซ็นเซอร์เซ็นเซอร์นั้นเทียบเท่ากับการเชื่อมต่อเสาอากาศเข้ากับอินพุตที่ละเอียดอ่อนของแอมพลิฟายเออร์ ด้วยเหตุนี้ กระแสไฟหลักที่เหนี่ยวนำจะถูกส่งไปยังเกตของทรานซิสเตอร์แบบ field-effect ซึ่งทำหน้าที่เป็นสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์

ดิ เซ็นเซอร์สัมผัสสัมผัสค่อนข้างง่ายเนื่องจากการใช้ทรานซิสเตอร์แบบ field-effect KP501A (B, C) ทรานซิสเตอร์นี้ให้การส่งกระแสไฟสูงถึง 180 mA ที่ขีดจำกัดแรงดันแหล่งจ่ายสูงสุด 240V สำหรับตัวอักษร A และ 200V สำหรับตัวอักษร B และ C มีไดโอดที่อินพุตเพื่อป้องกันไฟฟ้าสถิตย์

ทรานซิสเตอร์สนามผลมีความต้านทานอินพุตขนาดใหญ่ และเพื่อที่จะควบคุมได้ มีแรงดันสถิตย์เพียงพอ ซึ่งมากกว่าค่าเกณฑ์ สำหรับทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟกต์ประเภทนี้ แรงดันเกณฑ์ที่กำหนดคือ 1 ... 3 V และแรงดันไฟสูงสุดที่อนุญาตคือ 20 V

เมื่อสัมผัสเซ็นเซอร์ E1 ด้วยมือ ระดับศักย์เหนี่ยวนำที่เกตก็เพียงพอที่จะเปิดทรานซิสเตอร์ได้ ในกรณีนี้ ที่ท่อระบายน้ำ VT1 จะมีพัลส์ไฟฟ้าด้วยระยะเวลา 35 ms และมีความถี่ เครือข่ายไฟฟ้า 50 เฮิรตซ์ รีเลย์แม่เหล็กไฟฟ้าส่วนใหญ่ต้องการสวิตช์เพียง 3…25 มิลลิวินาที เพื่อป้องกันการเด้งของหน้าสัมผัสรีเลย์ในขณะที่สัมผัสตัวเก็บประจุ C2 จะรวมอยู่ในวงจร เนื่องจากประจุสะสมบนตัวเก็บประจุ รีเลย์จะเปิดแม้ในช่วงครึ่งรอบของแรงดันไฟหลักเมื่อปิด VT1 ตราบใดที่มีการสัมผัสบนเซ็นเซอร์เซ็นเซอร์ รีเลย์ก็จะเปิดอยู่

ตัวเก็บประจุ C1 ช่วยเพิ่มภูมิคุ้มกันของเซ็นเซอร์ต่อสัญญาณรบกวน RF คุณสามารถเปลี่ยนความไวในการสัมผัสของเซนเซอร์ได้โดยการเปลี่ยนความจุ C1 และความต้านทาน R1 กลุ่มผู้ติดต่อ K1.1 ควบคุมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ภายนอก

โดยการเพิ่มทริกเกอร์และโหนดการสลับไปยังโหลดของเครือข่ายในรูปแบบนี้ คุณจะได้รับ

เกี่ยวกับวิธีการขันสกรูเซ็นเซอร์สัมผัส capacitive กับไมโครคอนโทรลเลอร์ แนวคิดนี้ค่อนข้างมีแนวโน้มสำหรับฉัน แป้นสัมผัสจะเหมาะกับอุปกรณ์บางตัวมากกว่ากลไก ในบทความนี้ ผมจะพูดถึงการใช้งานสิ่งนี้ เทคโนโลยีที่มีประโยชน์ขึ้นอยู่กับคณะกรรมการพัฒนา STM32 Discovery

ดังนั้น เมื่อเริ่มฝึกฝน STM32 ให้เชี่ยวชาญ ฉันจึงตัดสินใจทำแบบฝึกหัดเพื่อเพิ่มความสามารถในการตรวจจับการสัมผัสไปยังอุปกรณ์ เมื่อเริ่มจัดการกับทฤษฎีและการปฏิบัติของบทความข้างต้น ฉันทำซ้ำโครงร่างของเพื่อน "ก. มันทำงานได้อย่างสมบูรณ์ แต่ฉันผู้ชื่นชอบความเรียบง่ายต้องการทำให้มันง่ายขึ้นโดยกำจัดองค์ประกอบที่ไม่จำเป็น ในความคิดของฉัน ตัวต้านทานภายนอกและเส้นทางพลังงานกลายเป็นฟุ่มเฟือย ทั้งหมดนี้อยู่ในไมโครคอนโทรลเลอร์ส่วนใหญ่แล้ว รวมถึง AVR และ STM32 ฉันหมายถึงตัวต้านทานแบบดึงขึ้นของพอร์ต I / O ทำไมไม่ชาร์จบันทึกและนิ้วของเรา ฉันวางวงจรไว้บนเขียงหั่นขนมซึ่งเป็นครั้งแรกที่น่าแปลกใจที่ฉันจับได้ ที่จริง มันไร้สาระด้วยซ้ำที่จะเรียกมันว่าวงจรเพราะทั้งหมดที่เราต้องการก็แค่เชื่อมต่อ หน้าสัมผัสเพลทที่ขาบอร์ด debug ไมโครคอนโทรลเลอร์จะดูแลงานทั้งหมด

โปรแกรมเป็นอย่างไร? ประการแรก สองหน้าที่:
เอาต์พุตแรกไปยังขาเซ็นเซอร์ (ศูนย์พินของรีจิสเตอร์ C) ตรรกะ "0"

โมฆะ Sensor_Ground (เป็นโมฆะ) ( GPIOC->CRL = 0x1; GPIOC->BRR |= 0x1; )

อันที่สองตั้งค่าเอาต์พุตเดียวกันกับอินพุตโดยดึงขึ้นเพื่อจ่ายไฟ

โมฆะ Sensor_InPullUp (เป็นโมฆะ) ( GPIOC->CRL = 0x8; GPIOC->BSRR |= 0x1; )

ในตอนเริ่มต้นของรอบการเลือกตั้ง ให้เรียก Sensor_Ground() และรอสักครู่เพื่อปล่อยประจุที่เหลือทั้งหมดบนเซ็นเซอร์ลงสู่พื้น จากนั้นเรารีเซ็ตตัวแปรการนับ ซึ่งเราจะพิจารณาเวลาในการชาร์จของเซ็นเซอร์และเรียก Sensor_InPullUp()

Sensor_Ground(); ดีเลย์(0xFF); //นับตัวนับว่างอย่างง่าย = 0; Sensor_InPullUp();

ตอนนี้เซ็นเซอร์เริ่มชาร์จผ่านตัวต้านทานแบบดึงขึ้นภายในโดยมีค่าประมาณสิบKΩ ​​(30..50KΩ สำหรับ STM32) ค่าคงที่เวลาของวงจรดังกล่าวจะเท่ากับสองสามรอบ ดังนั้นฉันจึงเปลี่ยนเครื่องสะท้อนเสียงควอตซ์บนกระดานดีบักให้เร็วขึ้น 20 MHz (แต่ฉันไม่ได้สังเกตทันทีว่าควอตซ์เปลี่ยนไป บน STM32 Discovery โดยไม่ต้องบัดกรี) ดังนั้นเราจึงนับรอบโปรเซสเซอร์จนกว่าหน่วยตรรกะจะปรากฏขึ้นที่อินพุต:

ในขณะที่(!(GPIOC->IDR & 0x1)) ( count++; )

หลังจากออกจากลูปนี้ การนับตัวแปรจะเก็บตัวเลขตามสัดส่วนความจุของแผ่นรับความรู้สึก ในกรณีของฉันกับชิป 20MHz ค่าการนับคือ 1 สำหรับไม่มีแรงกด 7-10 สำหรับการสัมผัสที่เบาที่สุด 15-20 สำหรับการสัมผัสปกติ ยังคงเป็นเพียงการเปรียบเทียบกับค่าเกณฑ์และอย่าลืมเรียก Sensor_Ground() อีกครั้งเพื่อให้เซ็นเซอร์ถูกปล่อยออกมาในรอบการสำรวจถัดไป
ความไวที่ได้นั้นเพียงพอที่จะระบุการสัมผัสบนตัวเปล่าได้อย่างมั่นใจ แพลตฟอร์มโลหะ. เมื่อเซ็นเซอร์ถูกปกคลุมด้วยกระดาษหรือพลาสติก ความไวจะลดลงสามถึงสี่ครั้ง มีเพียงการกดอย่างมั่นใจเท่านั้นที่กำหนดไว้อย่างดี เพื่อเพิ่มความไวในกรณีที่จำเป็นต้องหุ้มเซ็นเซอร์ด้วยวัสดุป้องกัน คุณสามารถเพิ่มความถี่สัญญาณนาฬิกาของไมโครคอนโทรลเลอร์ได้ ด้วยชิปซีรีส์ STM32F103 ซึ่งสามารถทำงานได้ที่ความถี่สูงถึง 72 MHz อุปสรรคมิลลิเมตรระหว่างนิ้วและเซ็นเซอร์จะไม่รบกวน
เมื่อเทียบกับการใช้งาน "a" วิธีการของฉันเร็วกว่ามาก (ตามคำสั่งของโหลรอบเพื่อสำรวจหนึ่งเซ็นเซอร์) ดังนั้นฉันจึงไม่ทำให้โปรแกรมซับซ้อนโดยการตั้งค่าตัวจับเวลาขัดจังหวะ

สุดท้ายนี้ วิดีโอสาธิตการทำงานของเซ็นเซอร์

Main.c ของโปรแกรมทดสอบ

ไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์

ขอบคุณผู้ใช้สำหรับบทความไมโครคอนโทรลเลอร์ STM32F ARM ที่มีประโยชน์มาก เริ่มต้นอย่างรวดเร็วด้วย STM32-Discovery สำหรับผู้ใช้สำหรับแนวคิดและคำอธิบายเชิงทฤษฎีที่เข้าใจได้

ยูพีดี หลังจากความคิดเห็น "a ฉันตัดสินใจที่จะดูการตอกบัตรและพบว่าโดยค่าเริ่มต้น STM32 Discovery ถูกตั้งค่าเป็นความถี่สัญญาณนาฬิกา
(HSE / 2) * 6 = 24 MHz โดยที่ HSE คือความถี่ของผลึกภายนอก ดังนั้น การเปลี่ยนควอตซ์จาก 8 เป็น 20 MHz ฉันทำให้ STM ทำงานได้ไม่ดีที่ 60 MHz ดังนั้น ประการแรก ข้อสรุปบางอย่างอาจไม่ถูกต้องทั้งหมด และประการที่สอง สิ่งที่ฉันทำอาจนำไปสู่ความล้มเหลวของชิป ในกรณี ของความล้มเหลวดังกล่าวในไมโครคอนโทรลเลอร์มีการขัดจังหวะของ HardFault ใช้งานฉันตรวจสอบเพิ่มเติม ความถี่สูง. ดังนั้นชิปจึงเริ่มล้มเหลวที่ 70 MHz เท่านั้น แต่ถึงแม้ว่าตัวควบคุมจะย่อยโปรแกรมนี้ที่ 60 MHz เมื่อใช้อุปกรณ์ต่อพ่วงหรือทำงานกับหน่วยความจำแฟลช มันสามารถทำงานที่คาดไม่ถึงได้ สรุป: ถือว่าหัวข้อนี้เป็นการทดลอง ทำซ้ำเฉพาะในอันตรายและความเสี่ยงของคุณเอง

ในที่นี้ เราจะพิจารณาเซ็นเซอร์เสียงและการสัมผัส ซึ่งส่วนใหญ่มักใช้เป็นส่วนหนึ่งของการเตือน

โมดูลเซ็นเซอร์สัมผัส KY-036

อันที่จริงโมดูลนั้นเป็นปุ่มสัมผัส ตามที่ผู้เขียนเข้าใจหลักการทำงานของอุปกรณ์นั้นขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าเมื่อสัมผัสที่สัมผัสของเซ็นเซอร์บุคคลจะกลายเป็นเสาอากาศสำหรับรับรถปิคอัพที่ความถี่ของเครือข่ายในครัวเรือน กระแสสลับ. สัญญาณเหล่านี้ถูกส่งไปยังเครื่องเปรียบเทียบ LM393YD

ขนาดโมดูล 42 x 15 x 13 มม. น้ำหนัก 2.8 กรัม แผงโมดูลมีรูยึดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 มม. ไฟแสดงสถานะเพาเวอร์ดำเนินการโดย LED L1

เมื่อเซ็นเซอร์ทำงาน ไฟ LED L2 จะสว่างขึ้น (กะพริบ) ปริมาณการใช้กระแสไฟ 3.9 mA ในโหมดสแตนด์บายและ 4.9 mA เมื่อทริกเกอร์

ยังไม่ชัดเจนว่าเกณฑ์ความไวของเซ็นเซอร์ใดควรถูกควบคุมโดยตัวต้านทานแบบปรับได้ โมดูลเหล่านี้ที่มีตัวเปรียบเทียบ LM393YD เป็นมาตรฐานและมีการบัดกรีเซ็นเซอร์ต่างๆ เข้าด้วยกัน ดังนั้นจึงได้โมดูล เพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ. เอาต์พุตกำลัง "G" - สายสามัญ "+" - แหล่งจ่ายไฟ + 5V ที่อินพุตดิจิตอล "D0" มีระดับลอจิกต่ำเมื่อเซ็นเซอร์ถูกกระตุ้น พัลส์ที่มีความถี่ 50 Hz จะปรากฏขึ้นที่เอาต์พุต เมื่อสัมผัส "A0" จะมีสัญญาณกลับด้านเมื่อเทียบกับ "D0" โดยทั่วไป โมดูลจะทำงานแยกกัน เช่น ปุ่ม ซึ่งสามารถมองเห็นได้โดยใช้โปรแกรม LED_with_button

เซ็นเซอร์สัมผัสช่วยให้คุณใช้ปุ่มใดก็ได้เป็นปุ่มควบคุม พื้นผิวโลหะการไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวน่าจะส่งผลดีต่อความทนทานและความน่าเชื่อถือ

โมดูลเซนเซอร์เสียง KY-037

โมดูลควรถูกกระตุ้นด้วยเสียงที่มีระดับเสียงเกินขีด จำกัด ที่ระบุ องค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนของโมดูลคือไมโครโฟนที่ทำงานร่วมกับตัวเปรียบเทียบบนชิป LM393YD

ขนาดของโมดูลคือ 42 x 15 x 13 มม. น้ำหนัก 3.4 กรัม เช่นเดียวกับเคสก่อนหน้า แผงโมดูลมีรูสำหรับติดตั้งที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 มม. ไฟแสดงสถานะเพาเวอร์ดำเนินการโดย LED L1 เอาต์พุตกำลัง "G" - สายสามัญ "+" - แหล่งจ่ายไฟ + 5V

ปริมาณการใช้กระแสไฟ 4.1 mA ในโหมดสแตนด์บายและ 5 mA เมื่อทริกเกอร์

ที่พิน "A0" แรงดันไฟฟ้าจะเปลี่ยนตามระดับเสียงของสัญญาณที่ได้รับจากไมโครโฟน โดยเพิ่มระดับเสียง การอ่านลดลง ซึ่งสามารถตรวจสอบได้โดยใช้โปรแกรม AnalogInput2

ที่อินพุตดิจิตอล "D0" มีระดับตรรกะต่ำ เมื่อเกินเกณฑ์ที่กำหนด ระดับต่ำจะเปลี่ยนเป็นระดับสูง เกณฑ์การตอบสนองสามารถปรับได้ด้วยตัวต้านทานแบบปรับได้ ในเวลาเดียวกัน LED L2 จะสว่างขึ้น ด้วยเสียงดังที่คมชัดมีดีเลย์ 1-2 วินาทีเมื่อเปลี่ยนกลับ

โดยทั่วไป เซ็นเซอร์ที่มีประโยชน์สำหรับการจัดระเบียบระบบ สมาร์ทโฮมหรือนาฬิกาปลุก

โมดูลเซนเซอร์เสียง KY-038

เมื่อมองแวบแรก โมดูลนี้ดูคล้ายกับโมดูลก่อนหน้า องค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนของโมดูลคือไมโครโฟน ควรสังเกตว่าไม่มีข้อมูลมากเกี่ยวกับโมดูลนี้บนเครือข่าย

ขนาดโมดูล 40 x 15 x 13 มม. น้ำหนัก 2.8 กรัม เช่นเดียวกับเคสก่อนหน้า แผงโมดูลมีรูสำหรับยึดที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 มม. ไฟแสดงสถานะเพาเวอร์ดำเนินการโดย LED L1 เอาต์พุตกำลัง "G" - สายสามัญ "+" - แหล่งจ่ายไฟ + 5V

เมื่อเปิดใช้งานสวิตช์กก LED L2 จะสว่างขึ้น ปริมาณการใช้กระแสไฟ 4.2 mA ในโหมดสแตนด์บายและสูงสุด 6 mA เมื่อทริกเกอร์

ที่พิน "A0" เมื่อระดับเสียงเพิ่มขึ้น การอ่านจะเพิ่มขึ้น (ใช้โปรแกรม AnalogInput2)

มีระดับลอจิกต่ำบนพิน "D0" เมื่อเซ็นเซอร์ถูกกระตุ้น มันจะเปลี่ยนเป็นระดับสูง เกณฑ์การตอบสนองถูกปรับโดยตัวต้านทานปรับค่า (โดยใช้โปรแกรม LED_with_button)

เซ็นเซอร์นี้ในทางปฏิบัติจริง ๆ แล้วไม่แตกต่างจากเซ็นเซอร์ก่อนหน้านี้ แต่ความสามารถในการเปลี่ยนแทนกันได้ไม่เสมอไปเพราะ เมื่อระดับเสียงเปลี่ยนแปลง ธรรมชาติของระดับเปลี่ยน แรงดันที่เอาต์พุตแบบแอนะล็อกจะแตกต่างกัน

ข้อสรุป

นี่เป็นการสรุปการทบทวนชุดเซ็นเซอร์ต่างๆ จำนวนมากสำหรับแพลตฟอร์มฮาร์ดแวร์ Arduino โดยทั่วไป ชุดนี้สร้างความประทับใจแบบผสมให้กับผู้เขียน ในชุดประกอบด้วยเซ็นเซอร์ที่ค่อนข้างซับซ้อนและครบถ้วน การออกแบบที่เรียบง่าย. และถ้าในกรณีที่มีตัวต้านทานจำกัดกระแสบนบอร์ดโมดูล ไฟ LEDฯลฯ เนื่องจากผู้เขียนพร้อมที่จะตระหนักถึงประโยชน์ของโมดูลดังกล่าว ส่วนเล็ก ๆ ของโมดูลจึงเป็นองค์ประกอบวิทยุเดียวบนกระดาน เหตุใดจึงจำเป็นต้องใช้โมดูลดังกล่าวยังคงไม่ชัดเจน (เห็นได้ชัดว่าการติดตั้งบนแผงมาตรฐานมีจุดประสงค์เพื่อการรวมเข้าด้วยกัน) โดยรวมแล้ว ชุดนี้เป็นวิธีที่ดีในการทำความคุ้นเคยกับเซ็นเซอร์ทั่วไปส่วนใหญ่ที่ใช้ในโครงการ Arduino

ลิงค์ที่มีประโยชน์

1. http://arduino-kit.ru/catalog/id/modul-datchika-kasaniya
2. http://www.zi-zi.ru/module/module-ky036
3. http://robocraft.ru/blog/arduino/57.html
4. http://arduino-kit.ru/catalog/id/modul-datchika-zvuka
5. http://www.zi-zi.ru/module/module-ky037
6. http://arduino-kit.ru/catalog/id/modul-datchika-zvuka_
7. http://smart-boards.ml/module-audiovideo-4.php

เซ็นเซอร์สัมผัส (เซ็นเซอร์สัมผัส) มีหลักการทำงานที่แตกต่างกัน เช่น ตัวต้านทาน (ฟิล์มนำไฟฟ้า) ออปติคัล (อินฟราเรด) อะคูสติก (SAW) ตัวเก็บประจุ ฯลฯ โครงการนี้เป็นการทดลองกับเซ็นเซอร์สัมผัสแบบคาปาซิทีฟ เซ็นเซอร์ชนิดนี้รู้จักกันดีว่าเป็นอุปกรณ์ชี้ตำแหน่งที่ใช้ในแท็บเล็ตพีซีและสมาร์ทโฟน

หลักการของเซ็นเซอร์สัมผัส capacitive

เซ็นเซอร์สัมผัสแบบ capacitive ตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของความจุที่เกิดขึ้นบนอิเล็กโทรดจากการถูกวัตถุนำไฟฟ้า เช่น นิ้วปิดบัง มีหลายวิธีในการวัดความจุ โครงการนี้ใช้วิธีการรวมที่ใช้ในเครื่องวัดความจุ การเปลี่ยนแปลงของความจุ Cx ค่อนข้างเล็ก ประมาณ 1pF ถึง 10pF แต่จะตรวจพบได้ง่ายเพราะมิเตอร์วัดความจุมีความละเอียดในการวัดที่ 20pF นอกจากนี้ วัตถุที่จะตรวจจับต้องต่อสายดินเพื่อสร้างวงจร Cx ตามหลักการทำงาน อย่างไรก็ตาม มันทำงานได้ดีแม้ว่าร่างกายมนุษย์จะถูกแยกออกจากโลก อาจเป็นเพราะสาเหตุต่อไปนี้

ฮาร์ดแวร์

ซอฟต์แวร์

ขั้นแรก ปรับเทียบแต่ละจุด (รับเวลาอ้างอิงถึง Cs) จากนั้นเรียกใช้การสแกนในช่วงเวลาคงที่ เมื่อเวลาในการรวมระบบเพิ่มขึ้นและเกินเกณฑ์ ระบบจะตัดสินว่า "ตรวจพบแล้ว" ฮิสเทรีซิสต้องการขีดจำกัด มิฉะนั้นเอาต์พุตจะไม่เสถียรเมื่อแตะครึ่งเดียว เวลาในการวัดสำหรับแต่ละจุดจะเท่ากับเวลารวม ดังนั้นจึงสามารถทำได้อย่างรวดเร็ว

มิเตอร์วัดความจุจะวัดเวลาการรวมด้วยความละเอียดหนึ่งรอบ (100 ns) ด้วยเครื่องเปรียบเทียบแบบแอนะล็อกและแคลมป์อินพุต อย่างไรก็ตาม คุณลักษณะนี้ไม่มีอยู่ในพอร์ต I/O ทั้งหมด ในการใช้เซ็นเซอร์สัมผัสบนพอร์ต I/O ใดๆ เวลารวมจะถูกวัดโดยการสำรวจ ซอฟต์แวร์และความละเอียดกลายเป็น 3 รอบ (375ns) ใน สภาพปกติจำนวนครั้งที่รายงานประมาณ 80 และเพียงพอสำหรับปุ่มสัมผัส

บทสรุป

ด้วยเหตุนี้ ฉันสามารถยืนยันได้ว่าเซ็นเซอร์คาปาซิทีฟสามารถนำไปใช้กับไมโครคอนโทรลเลอร์ทั่วไปได้อย่างง่ายดาย แผ่นพลาสติกสามารถหนาได้ถึง 1 มม. (ขึ้นอยู่กับค่าคงที่ไดอิเล็กตริก) เพื่อประสิทธิภาพที่ดี เมื่อใช้ ATtiny2313 สำหรับโมดูลเซ็นเซอร์สัมผัส จะสามารถมีจุดสัมผัสได้ 15 จุด โปรแกรมควบคุมที่ใช้ในโครงการนี้เป็นการทดลองและไม่ได้รับการทดสอบในสภาพแวดล้อมที่สกปรก เช่น เสียงและการรบกวน ดังนั้นอาจจำเป็นต้องใช้อัลกอริธึมป้องกันเสียงรบกวนสำหรับการใช้งานจริง

รายการองค์ประกอบวิทยุ

เซ็นเซอร์สัมผัสสำหรับ Arduino

โมดูลเป็นปุ่มสัมผัสสัญญาณดิจิตอลจะถูกสร้างขึ้นที่เอาต์พุตซึ่งแรงดันไฟฟ้านั้นสอดคล้องกับระดับของตรรกะและศูนย์ หมายถึงเซ็นเซอร์สัมผัสแบบ capacitive เราพบอุปกรณ์อินพุตดังกล่าวเมื่อทำงานกับการแสดงผลของแท็บเล็ต, iPhone หรือจอภาพแบบสัมผัส หากบนจอภาพเรากดไอคอนด้วยสไตลัสหรือนิ้วสำหรับสิ่งนี้เราใช้พื้นที่ของบอร์ดที่มีขนาดของไอคอน Windows ซึ่งถูกสัมผัสด้วยนิ้วเท่านั้นไม่รวมสไตลัส พื้นฐานของโมดูลคือชิป TTP223-BA6 มีไฟแสดงสถานะเพาเวอร์

การควบคุมจังหวะการเล่นเมโลดี้

เมื่อติดตั้งในอุปกรณ์จะครอบคลุมพื้นที่สัมผัสของพื้นผิวบอร์ดโมดูล ชั้นบางไฟเบอร์กลาส พลาสติก แก้ว หรือไม้ ข้อดีของปุ่มสัมผัสแบบ capacitive ได้แก่ อายุการใช้งานที่ยาวนานและความเป็นไปได้ในการปิดผนึกแผงด้านหน้าของอุปกรณ์ คุณสมบัติป้องกันการก่อกวน ซึ่งช่วยให้สามารถใช้เซ็นเซอร์สัมผัสในเครื่องใช้ภายนอกอาคารเมื่อสัมผัสหยดน้ำโดยตรง ตัวอย่างเช่น ปุ่มกริ่งประตูหรือ เครื่องใช้ไฟฟ้า. แอปพลิเคชั่นที่น่าสนใจในอุปกรณ์ สมาร์ทเฮาส์- เปลี่ยนสวิตช์ไฟ

ลักษณะเฉพาะ

แรงดันไฟจ่าย 2.5 - 5.5 V
สัมผัสเวลาตอบสนองในโหมดการบริโภคในปัจจุบันต่างๆ
ต่ำ 220 ms
ปกติ 60 ms
สัญญาณเอาท์พุต
แรงดันไฟฟ้า
บันทึกสูง ระดับ 0.8 X แรงดันไฟจ่าย
บันทึกต่ำ ระดับ 0.3 X แรงดันไฟจ่าย
กระแสไฟที่ระดับการจ่ายและลอจิก 3 V, mA
ต่ำ8
สูง -4
ขนาดกระดาน 28 x 24 x 8 mm

ติดต่อและสัญญาณ

ไม่มีการสัมผัส - สัญญาณเอาต์พุตมีระดับลอจิกต่ำ สัมผัส - หน่วยลอจิคัลที่เอาต์พุตเซ็นเซอร์

ทำไมมันถึงได้ผลหรือทฤษฎีบางอย่าง

ร่างกายของมนุษย์ก็เหมือนกับทุกสิ่งที่อยู่รอบตัวเรา ลักษณะไฟฟ้า. เมื่อเซ็นเซอร์สัมผัสถูกกระตุ้น ความจุ ความต้านทาน ความเหนี่ยวนำของเราจะปรากฏขึ้น ที่ด้านล่างของบอร์ดโมดูลมีส่วนของฟอยล์ที่เชื่อมต่อกับอินพุตของไมโครเซอร์กิต ระหว่างนิ้วของผู้ปฏิบัติงานกับฟอยล์ด้านล่างมีชั้นอิเล็กทริก - วัสดุของฐานพาหะ แผงวงจรพิมพ์โมดูล. ในขณะที่สัมผัสกัน ร่างกายมนุษย์จะถูกชาร์จด้วยกระแสไฟฟ้าขนาดเล็กที่ไหลผ่านตัวเก็บประจุที่เกิดจากแผ่นฟอยล์และนิ้วของมนุษย์ ในมุมมองแบบง่าย กระแสจะไหลผ่านตัวเก็บประจุสองตัวที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม: ฟอยล์ นิ้วหนึ่งที่อยู่บนพื้นผิวตรงข้ามของบอร์ด และร่างกายมนุษย์ ดังนั้นหากพื้นผิวของบอร์ดถูกปกคลุมด้วยฉนวนบาง ๆ สิ่งนี้จะนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของความหนาของชั้นอิเล็กทริกของตัวเก็บประจุแบบฟอยล์และจะไม่รบกวนการทำงานของโมดูล
ไมโครเซอร์กิต TTP223-BA6 จับพัลส์กระแสไฟขนาดเล็กและลงทะเบียนการสัมผัส ด้วยคุณสมบัติของไมโครเซอร์กิต เทคโนโลยีนี้จึงไม่เป็นอันตรายต่อการทำงานกับกระแสดังกล่าว เมื่อเราสัมผัสกรณีของทีวีหรือจอภาพที่ใช้งานได้ กระแสไฟขนาดเล็กจะทะลุผ่านเรา

โหมดพลังงานต่ำ

หลังจากจ่ายไฟแล้ว เซ็นเซอร์สัมผัสจะอยู่ในโหมดพลังงานต่ำ หลังจากทริกเกอร์เป็นเวลา 12 วินาที โมดูลจะเข้าสู่โหมดปกติ หากไม่มีการติดต่อเพิ่มเติม โมดูลจะกลับสู่โหมดลดการใช้กระแสไฟ ความเร็วในการตอบสนองของโมดูลที่จะสัมผัสในโหมดต่างๆ ระบุไว้ในข้อกำหนดด้านบน

ทำงานกับ Arduino UNO

ดาวน์โหลดโปรแกรมต่อไปนี้ไปยัง Arduino UNO

#define ctsPin 2 // ติดต่อเพื่อต่อสายสัญญาณเซ็นเซอร์สัมผัส
int ledPin = 13; // ปักหมุดสำหรับ LED

การตั้งค่าเป็นโมฆะ() (
Serial.begin(9600);
โหมดพิน (ledPin, เอาต์พุต);
pinMode(ctsPin, INPUT);
}

วงเป็นโมฆะ () (
int ctsValue = digitalRead (ctsPin);
ถ้า (ctsValue == สูง)(
digitalWrite (ledPin, สูง);
Serial.println("สัมผัส");
}
อื่น(
digitalWrite (ledPin ต่ำ);
Serial.println("ไม่ได้สัมผัส");
}
ล่าช้า (500);
}

เชื่อมต่อเซ็นเซอร์สัมผัสและ Arduino UNO ตามที่แสดง วงจรสามารถเสริมด้วย LED ที่เปิดขึ้นเมื่อสัมผัสเซ็นเซอร์ โดยเชื่อมต่อผ่านตัวต้านทาน 430 โอห์มเพื่อพิน 13 ปุ่มสัมผัสมักติดตั้งตัวแสดงสถานะการสัมผัส ทำให้ผู้ปฏิบัติงานทำงานได้ง่ายขึ้น เมื่อกดปุ่มแบบกลไก เราจะรู้สึกถึงการคลิกโดยไม่คำนึงถึงปฏิกิริยาของระบบ ความแปลกใหม่ของเทคโนโลยีนี้ค่อนข้างน่าแปลกใจเล็กน้อยเนื่องจากทักษะยนต์ของเราที่พัฒนาขึ้นตลอดหลายปีที่ผ่านมา ตัวบ่งชี้ความดันช่วยเราให้พ้นจากความรู้สึกแปลกใหม่