Датчик касания

Датчик касания для Arduino
 
Модуль представляет собой сенсорную кнопку, на его выходе формируется цифровой сигнал, напряжение которого соответствует уровням логических единицы и нуля. Относится к емкостным датчикам касания. С такого рода устройствами ввода данных мы сталкиваемся при работе с дисплеем планшета, айфона или тачскрин монитора. Если на мониторе мы нажимаем на иконку стилусом или пальцем, то здесь для этого используется область поверхности платы размером с иконку Windows касание которой производится только пальцем, стилус исключается. Основа модуля микросхема TTP223-BA6. Есть индикатор питания.
 
Управление ритмом воспроизведения мелодии


 
При установке в прибор сенсорную область поверхности платы модуля закрывают тонким слоем стеклотекстолита, пластмассы, стекла иди дерева. К преимуществам емкостной сенсорной кнопки относится большой срок службы и возможность герметизации передней панели прибора, антивандальные свойства. Это позволяет использовать датчик касания в работающих на открытом воздухе приборах в условиях прямого попадания капель воды. Например, кнопка дверного звонка или бытовые приборы. Интересно применение в оборудовании умный дом – замена выключателей освещения.
 
Характеристики
 
Напряжение питания 2,5 – 5,5 В
Время отклика на касание в различных режимах потребления тока
            низкое 220 мс
            обычное 60 мс
Выходной сигнал
            Напряжение
                        высокий лог. уровень 0,8 Х напряжение питания
                        низкий лог. уровень 0,3 Х напряжение питания
            Ток при питании 3 В и логических уровнях, мА
                        низкий 8
                        высокий -4
Размеры платы 28 x 24 x 8 мм
 
Контакты и сигнал
 

Нет касания – выходной сигнал имеет низкий логический уровень, касание – на выходе датчика логическая единица.
 
Почему это работает или немного теории
 
Тело человека, как и все что нас окружает, обладает электрическими характеристиками. При срабатывании датчика прикосновения проявляются наши емкость, сопротивление, индуктивность. На нижней стороне платы модуля расположен участок фольги соединенный с входом микросхемы. Между пальцем оператора и фольгой на нижней стороне расположен слой диэлектрика – материал несущей основы печатной платы модуля. В момент касания происходит заряд тела человека микроскопическим током, протекающим через конденсатор, образованный участком фольги и пальцем человека. При упрощенном рассмотрении ток протекает через два последовательно соединенных конденсатора: фольга, палец находящихся на противоположных поверхностях платы и тело человека. Поэтому если поверхность платы закрыть тонким слоем изолятора, то это приведет к увеличению толщины слоя диэлектрика конденсатора фольга-палец и не нарушит работу модуля.
Микросхема TTP223-BA6 фиксирует ничтожный импульс микротока и регистрирует прикосновение. Благодаря свойствам микросхемы работать с такими токами никакого вреда такая технология не наносит. Когда мы касаемся корпуса работающего телевизора или монитора через нас проходят микротоки большей величины.
 
Режим пониженного потребления
 
После подачи питания датчик касания находится в режиме пониженного энергопотребления. После срабатывания на 12 секунд модуль переходит в обычный режим. Если далее касание не произошло, то модуль вернется в режим пониженного потребления тока. Скорость реакции модуля на касание в различных режимах приведена в характеристиках выше.
 
Работа совместно с Arduino UNO
 
Загрузите в Arduino UNO следующую программу.
 
#define ctsPin 2 // Контакт подключения линии сигнала датчика касания
int ledPin = 13; // Контакт для светодиода
 
void setup() {
 Serial.begin(9600);
 pinMode(ledPin, OUTPUT);
 pinMode(ctsPin, INPUT);
}
 
void loop() {
 int ctsValue = digitalRead(ctsPin);
 if (ctsValue == HIGH){
 digitalWrite(ledPin, HIGH);
 Serial.println("TOUCHED");
 }
 else{
 digitalWrite(ledPin,LOW);
 Serial.println("not touched");
 }
 delay(500);
 }
 
Соедините датчик касания и Arduino UNO как показано на рисунке. Схему можно дополнить включающимся при касании датчика светодиодом, подключенным через резистор 430 Ом к контакту 13. Сенсорные кнопки часто оснащают индикатором касания. Так удобней работать оператору. При нажатии на механическую кнопку мы чувствуем щелчок независимо от реакции системы. Здесь новизна технологии немного удивляет из-за нашей моторики сложившейся годами. Индикатор нажатия избавляет нас от излишнего ощущения новизны.
 
 
 

 
Работа совместно с Raspberry Pi