Датчик касания ардуино. Емкостный датчик прикосновения Arduino: принцип работы, схема подключения и применение

Как работает емкостный датчик касания Arduino. Какие компоненты нужны для его подключения. Как правильно подключить емкостный сенсор к Arduino. Какие преимущества у емкостных датчиков по сравнению с механическими кнопками. Где можно применять емкостные сенсоры в проектах Arduino.

Содержание

Принцип работы емкостного датчика касания

Емкостный датчик касания для Arduino — это сенсор, который реагирует на прикосновение или приближение руки человека без необходимости механического нажатия. Принцип его работы основан на измерении изменения электрической емкости.

Как работает емкостный датчик касания:

  1. На сенсорной площадке создается слабое электрическое поле
  2. При приближении руки емкость между сенсором и землей изменяется
  3. Микроконтроллер измеряет это изменение емкости
  4. При превышении порогового значения фиксируется касание

Таким образом, датчик реагирует на приближение проводящих объектов, таких как рука человека, даже через тонкие диэлектрические материалы (пластик, стекло).


Преимущества емкостных датчиков касания

По сравнению с механическими кнопками емкостные сенсоры имеют ряд преимуществ:

  • Отсутствие подвижных частей — высокая надежность и долговечность
  • Герметичность — возможность работы в агрессивных средах
  • Реагируют на легкое прикосновение без нажатия
  • Могут располагаться под непроводящими панелями
  • Простота интеграции в различные устройства
  • Возможность регулировки чувствительности

Благодаря этим особенностям емкостные датчики широко применяются в современной электронике.

Компоненты для подключения емкостного сенсора к Arduino

Для создания простого емкостного датчика касания на базе Arduino понадобятся следующие компоненты:

  • Плата Arduino (Uno, Nano, Mega и др.)
  • Емкостный сенсор TTP223 или аналогичный
  • 3 соединительных провода
  • Макетная плата (опционально)
  • Резистор 1 МОм (для самодельного сенсора)

Емкостный сенсор TTP223 — это готовый модуль с встроенной обвязкой, который значительно упрощает подключение. При желании можно сделать сенсорную площадку самостоятельно из фольги или проводящей краски.


Схема подключения емкостного датчика к Arduino

Подключение готового модуля TTP223 к Arduino выполняется по следующей схеме:

  • VCC датчика → 5V Arduino
  • GND датчика → GND Arduino
  • SIG (выход) датчика → любой цифровой пин Arduino

При использовании самодельного сенсора схема немного усложняется:

  • Сенсорная площадка → пин 2 Arduino через резистор 1 МОм
  • Пин 4 Arduino → пин 2 Arduino

В этом случае для работы датчика потребуется специальная библиотека, например, CapacitiveSensor.

Программирование емкостного датчика на Arduino

Базовый скетч для работы с готовым модулем TTP223 выглядит следующим образом:

«`cpp const int sensorPin = 2; // Пин, к которому подключен датчик void setup() { pinMode(sensorPin, INPUT); Serial.begin(9600); } void loop() { int sensorValue = digitalRead(sensorPin); if (sensorValue == HIGH) { Serial.println(«Касание обнаружено!»); } delay(100); // Небольшая задержка для стабильности } «`

Этот код считывает состояние датчика и выводит сообщение при обнаружении касания. Для более сложных применений можно добавить фильтрацию ложных срабатываний и настройку чувствительности.


Применение емкостных датчиков в проектах Arduino

Емкостные сенсоры касания находят широкое применение в различных проектах на базе Arduino:

  • Сенсорные кнопки управления
  • Бесконтактные выключатели освещения
  • Системы контроля доступа
  • Музыкальные инструменты
  • Интерактивные инсталляции
  • Устройства для «умного дома»

Возможность скрытого размещения датчиков позволяет создавать элегантные пользовательские интерфейсы и оригинальные дизайнерские решения.

Особенности настройки и калибровки емкостных сенсоров

При работе с емкостными датчиками касания важно учитывать следующие моменты:

  • Чувствительность зависит от размера сенсорной площадки
  • Необходима фильтрация помех и ложных срабатываний
  • Влияние окружающей среды (влажность, температура)
  • Возможность «призрачных» касаний при расположении сенсоров рядом

Для повышения надежности работы рекомендуется проводить калибровку датчиков и настройку пороговых значений срабатывания программным путем.

Создание сложных сенсорных интерфейсов на Arduino

На базе емкостных датчиков можно создавать различные типы сенсорных интерфейсов:


  • Линейные слайдеры
  • Круговые энкодеры
  • Матрицы сенсорных кнопок
  • Мультитач-панели

Для реализации таких решений используются специализированные микросхемы (например, MPR121) или массивы отдельных сенсоров с программной обработкой.

При правильном проектировании емкостные датчики позволяют создавать удобные и надежные пользовательские интерфейсы для различных устройств на базе Arduino.


Датчик прикосновения Arduino

Описание Подключение датчика прикосновения Применение

Датчик прикосновения Arduino

Описание

Датчик прикосновения (рисунок 1), входящий в состав ARDUINO SENSOR KIT, предназначен для оснащения им приборов, выполняющих функции сенсорной кнопки. Датчик имеет металлический контакт для определения касания человека, так же датчик срабатывает и при прикосновении металлическим предметом.

Модуль состоит из платы, на которой смонтированы 4 порта подключения к плате Arduino, транзистор Дарлингтона, подстроечный резистор и двойной компаратор (LM393). Регулятором чувствительности (переменным резистором) можно настраивать чувствительность датчика, определяя в каких случаях он будет срабатывать.
На торце платы датчика прикосновения, на компоненте расположен контакт, соединяемый с сенсорной металлической поверхностью. Прикосновение к поверхности способствует приёму электромагнитных волн частотой 50 Гц излучаемых электропроводкой помещения. Тело человека при этом служит антенной, а входная часть модуля радиоприёмником. Сигнал частотой 50 Гц усиливается компаратором и подаётся на выходы устройства. Так же на плате есть светодиод индикации включения питания и светодиод мигающий при касании.
Данный датчик может отправлять как цифровой, так и аналоговый сигнал. Технические характеристики датчика прикосновения представлены в таблице.

Рисунок 1 — Датчик прикосновения Arduino.

Таблица – Технические характеристики датчика прикосновения Arduino.

ПараметрЗначение
Номинальное рабочее напряжение5 В
Габаритные размеры43 мм x 16 мм x 15 мм
Подключение датчика прикосновения

Распиновка датчика прикосновения представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Распиновка датчика прикосновения Arduino.

Для его подключения потребуются:

  • плата Arduino Uno / Arduino Nano / Arduino Mega;
  • провода типа «папа-мама»;
  • датчик прикосновения;
  • USB кабель для подключения платы Arduino к персональному компьютеру с установленной средой Arduino IDE.

Схема подключения датчика прикосновения к плате Arduino представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Подключение датчика прикосновения к Arduino UNO.

Схемы подключения датчика прикосновения к микроконтроллерам Arduino Uno, Arduino Nano или Arduino Mega принципиально ничем не отличаются.
Подключается датчик прикосновения к Arduino Uno следующим образом:

  • GND — GND;
  • VCC — 5V;
  • AO, аналоговый выход – к пину A0;
  • DO, цифровой выход – к пину 2.

После сборки электрической схемы, необходимо загрузить управляющую программу (скетч) в микроконтроллер. Затем можно открыть монитор порта и понаблюдать за получаемыми значениями при прикосновении к сенсору датчика.

Применение

Данным датчиком можно оснащать приборы вместо сенсорной кнопки. В качестве сенсорной поверхности в этом случае будет использоваться металлическая деталь, напоминающая обычную кнопку, корпус электроприбора или другие металлические элементы конструкции.

Также данный датчик можно использовать в различных антивандальных устройствах, т.к. они обычно изготавливаются из металла.
Датчик прикосновения можно применять в различном оборудовании, используемом при опасных видах работ для снижения риска несчастного случая.

Датчик касания (сенсорная кнопка) TTP223B, Arduino From 27.5 UAH

Product id: 103094

Manufacturer: Arduino
Описание: Цифровой датчик касания TTP223B. Используется для коммутации электрических цепей (включатель/выключатель), является отличной заменой традиционным механическим кнопкам. Питание:2…5,5V, габариты:24x24x7,2мм
Тип: Датчик

in stock: 36 pcs

9 pcs — stock Kyiv
5 pcs — RADIOMAG-Lviv
7 pcs

— RADIOMAG-Kharkiv
10 pcs — RADIOMAG-Odesa
5 pcs — RADIOMAG-Dnipro

waiting: 10 pcs

10 pcs — waiting

1+ 33 UAH
10+ 27. 5 UAH

Technical description Датчик касания (сенсорная кнопка) TTP223B, Arduino Arduino

With this product buy

Arduino Nano v3.0 board Atmega328
Product id: 123021

Constructors and kits > Arduino
Описание: Микроконтроллер: ATmega328P. Тип корпуса: TQFP-32. Рабочее напряжение: 5В. Входное напряжение (рекомендованное): 7-12В. Цифровых входов/выходов: 14 (из которых 6 могут быть использованы как ШИМ). Аналоговых входов: 8. Сила тока на входах/выходах: 40 мА. Сила тока для 3.3В выхода: 50 мА. Память: 32 кБ из которых 2кБ используется бутлоадером. SRAM: 2 кБ. EEPROM: 1 кБ. Частота: 16 МГц

Тип: Отладочная плата

477 pcs — stock Kyiv
5 pcs — RADIOMAG-Kyiv
2 pcs — RADIOMAG-Lviv
5 pcs — RADIOMAG-Odesa
5 pcs — RADIOMAG-Dnipro

1+ 330 UAH
10+ 290. 4 UAH
100+ 249.92 UAH
Related products
LAN модуль на базе ENC28J60 для Arduino Nano V3
Product id: 176759
Датчик звука Arduino
Product id: 113173

Manufacturer: Arduino
Constructors and kits > Arduino
Описание: Датчик звука Arduino. Аналоговый выход напряжения с микрофона, цифровой выход порогового компаратора, компаратор: LM393, индикатор питания, индикатор состояния цифрового выхода, рабочее напряжение: 4-6В, крепежное отверстие 3мм, размеры модуля:32x17x8мм
Тип: Датчик

39 pcs — stock Kyiv
4 pcs — RADIOMAG-Kyiv
2 pcs — RADIOMAG-Lviv
5 pcs — RADIOMAG-Kharkiv
6 pcs — RADIOMAG-Odesa

1+ 68 UAH
10+ 61 UAH
ESP8266 (ESP12E) отладочный модуль NodeMcu
Product id: 123032

Constructors and kits > Arduino
Описание: UART-WiFi модуль с ультра низким потреблением. Плата поставляется с прошивкой NodeMCU, что позволяет программировать её с помощью языка Lua или с помощью Arduino IDE. WiFi стандарта 802.11 b / g / n, поддержка STA / AP / STA + AP режимов, встроенный стек протоколов TCP / IP с поддержкой множественных клиентских подключений (до 5), D0 ~ D8, SD1 ~ SD3: могут быть использованы как GPIO, PWM, IIC, и пр., ток на выводе: 15 мА, питание: 4,5 — 9В, питание от USB с предоставлением отладочного интерфейса. Потребление: обмен данными: ~70 мА (200 мА максимум), ожидание: Тип: Отладочная плата

26 pcs — stock Kyiv
9 pcs — RADIOMAG-Kyiv
3 pcs — RADIOMAG-Kharkiv
1 pcs — RADIOMAG-Odesa
20 pcs — waiting 30.04.2023

1+ 198 UAH
10+ 181.5 UAH
Модуль датчик света на LM393
Product id: 103099

Constructors and kits > Arduino
Описание: Датчик обнаружения света на фоторезисторе. Порог срабатывания компаратора регулируется переменным резистором. Выход компаратора более чем 15 мА, рабочее напряжение: от 3,3В до 5В, цифровой выход компаратора, компаратор: LM393
Тип: Датчик

1 pcs — stock Kyiv
4 pcs — RADIOMAG-Kyiv
11 pcs — RADIOMAG-Lviv
5 pcs — RADIOMAG-Kharkiv
2 pcs — RADIOMAG-Odesa
7 pcs — RADIOMAG-Dnipro

1+ 39 UAH
10+ 33.5 UAH
100+ 29.4 UAH
HC-SR04
Product id: 103102

Constructors and kits > Arduino
Описание: Ультразвуковой дальномер HC-SR04. Рабочее напряжение: 3,8…5,5 В, потребляемый ток: 8 мА, частота: 40 КГц, максимальная дистанция измерения: 4м, угол: 15º , размеры: 37x20x15мм
Тип: Датчик

9 pcs — stock Kyiv
1 pcs — RADIOMAG-Kyiv
1 pcs — RADIOMAG-Lviv
10 pcs — RADIOMAG-Kharkiv
10 pcs — waiting

1+ 49. 5 UAH

Урок 28. Емкостный датчик касания

Урок 28. Емкостный датчик касания

Ознакомьтесь с 34 другими учебниками по Arduino.

Я думаю, что важно, чтобы Bas on Tech могли использовать все желающие бесплатно.

Помогите мне обеспечить будущее Bas on Tech. Ваше пожертвование будет использовано, среди прочего, для хостинга, видео и обслуживания.

Заранее спасибо!

Учебные цели

  • Сенсорный датчик считывания
  • Реализация устранения дребезга

Необходимые компоненты

  • 1× Arduino
  • 3× Проводная перемычка (штекер-гнездо)
  • 1× Датчик касания

Купить компоненты

  • $ 13,80 Ардуино Уно (клон)
  • $ 15,55 Ардуино Уно (клон)
  • $ 24,77 Arduino Uno SMD (оригинал)
  • $ 23,97 Чип Arduino Uno (оригинал)
  • $ 3,77 Перемычка мужской-женский
  • $ 2,87 Перемычка мужской-женский
  • $ 8,31 Сенсорный датчик
  • $ 2,26 Сенсорный датчик

🛒 Откройте для себя более 200 компонентов Arduino

Сенсорный датчик можно использовать для тех же целей, что и тактильный переключатель. Большая разница между ними заключается в том, что сенсорный датчик не имеет движущихся частей.

Еще одно отличие заключается в том, что датчик касания способен ощущать прикосновение через тонкие непроводящие материалы, такие как бумага или пластик.

Материал курса

Код на Гитхабе

Подписаться

#27 · Светодиодный светофор

#29 · Используйте 1 контакт для считывания 4 кнопок

О Bas on Tech


Меня зовут Бас ван Дейк, предприниматель, разработчик и производитель программного обеспечения. С Bas on Tech I Делитесь видеоуроками по широкому кругу технических тем, например, Arduino и 3D-печати.

Много лет назад я купил свой первый Arduino с одной целью: отображать текст на ЖК-дисплее, как только возможный. Мне потребовалось много поисковых запросов в Google и копание в различных ресурсах, но, наконец, я удалось заставить это работать. Я был на седьмом небе от чего-то столь же простого, как ЖК-дисплей с текстом.

С Bas on Tech я хочу поделиться своими знаниями, чтобы другие могли испытать это счастье, как хорошо. Я решил сделать короткие, но мощные видео на YouTube с той же структурой и одним тема каждого видео. Каждое видео сопровождается исходным кодом и списком покупок.

Copyright © 2018-2023 Bas on Tech / arduino-tutorials.net является частью Bas on Tech

Создание базового емкостного датчика для платы Arduino с помощью электрической боли – Bare Conductive

Внедрите в свой проект простое сенсорное взаимодействие и взаимодействие с близостью

Емкостное распознавание — отличный способ создать интерфейсы прикосновения и распознавания расстояния, которые легко интегрировать в самые разные проекты.

Емкостный датчик обнаруживает изменения в локальном электрическом поле. Эти изменения обнаруживаются как событие касания и могут быть сопоставлены в программном обеспечении с бесконечными функциями.

Мы такие большие поклонники емкостных датчиков, что сделали нашу сенсорную панель, которая делает емкостные датчики с помощью Electric Paint очень простыми и сверхнадежными.

Но вам не нужна сенсорная панель для создания простого емкостного датчика. Все, что вам нужно, это подушечка Electric Paint, Arduino и резистор. При правильной конструкции этот датчик может обнаруживать присутствие человека на расстоянии до 300 мм и может работать за любым непроводящим материалом, таким как стекло, дерево, пластик и т. д. Изменяя значение резистора и размер площадки Electric Paint, вы может создать либо сенсорный датчик, либо переменный датчик приближения.

Благодарность за библиотеку CapSense принадлежит Полу Бэджеру. Спасибо за то, что это так легко реализовать. Мы просто немного изменили его :).

Нам нравится, когда вы делитесь своими проектами! Опубликуйте свой проект в Instagram, YouTube или Twitter и обязательно отметьте @bareconductive или используйте #bareconductive. Вы также можете отправить свои видео и фотографии на адрес [email protected], чтобы мы могли разместить их на нашем сайте, чтобы их увидел весь мир.

Вам потребуется:

  • 1 x Электрическая краска 10 мл
  • 1 x Arduino Uno или эквивалент
  • 1 x USB-кабель, подходящий для вашего Arduino
  • 1 резистор 1 МОм
  • 1 макетная плата
  • Проволочные перемычки

 

Шаг 1. Покрасьте сенсор

Сначала вам нужно покрасить сенсор с помощью Electric Paint. Для начала постарайтесь сделать его примерно размером с вашу ладонь. Внешняя форма не важна, важно общее количество Electric Paint. Слишком большой, и он может быть слишком нестабильным, слишком маленький, и он может не работать. Вы можете попробовать нарисовать несколько разных рисунков, чтобы сравнить их эффективность. Вы можете нарисовать его на любой непроводящей поверхности, например на бумаге, которую мы использовали здесь. Оставьте сенсорную панель сохнуть.

Шаг 2. Сборка схемы

Пока краска сохнет, вы можете собрать схему с Arduino, макетной платой, проводами и большим резистором. Мы использовали Arduino Uno и резистор 1 МОм. Подключите резистор между контактами 4 и 2. Контакт 4 называется «контактом датчика», а контакт 2 — «приемным контактом».

Шаг 3. Подключение к Electric Paint

После создания схемы вы можете подключить ее к площадке Electric Paint. Мы использовали зажим типа «крокодил» и обрезали его, чтобы соединить с краской. Подключите другой конец к контакту 2 на макетной плате.

Шаг 4 Загрузите код

Во-первых, вам необходимо установить библиотеку CapSense для Arduino. Если в настоящее время у вас открыта среда разработки Arduino IDE, сначала закройте ее. Загрузите библиотеку и переместите ее в папку библиотеки вашей папки Arduino. Снова откройте Arduino и установите библиотеку через

Sketch→Import Library

Теперь пришло время загрузить скетч. Вы можете скачать это здесь. Откройте его, Arduino попросит вас переместить его, на что вы можете ответить «Да». Подключите Arduino Uno к компьютеру и загрузите скетч.

Шаг 5 Проверка датчика

Откройте последовательный монитор Arduino. Вы должны увидеть постоянный поток чисел. Наведите руку на датчик, и вы увидите, как цифры меняются! Этот выход — ваш работающий датчик, отображающий текущее измерение. Коснитесь панели, чтобы увидеть самое большое изменение!