Простой тач-сенсор
Тач-сенсоры (датчики касания) бывают разных принципов действия, например резистивный (проводящие пленки), оптический (инфракрасный), акустический (SAW), емкостной и т.д. Данный проект является экспериментом с емкостным датчиком касания. Этот вид датчика хорошо известен как указывающее устройство, используемое в планшетных ПК и смартфонах. 
Принцип емкостного датчика касания Емкостный датчик касания обнаруживает изменение емкости, происходящее на электроде от закрытия проводящим предметом, например пальцем. Есть несколько методов измерения емкости. В этом проекте используется метод интеграции, который используется в измерителе емкости. Изменение емкости Cx довольно небольшое, около 1пФ до 10пФ, но оно будет легко обнаружено , потому что у измерителя емкости разрешение измерения составляет 20пФ. Также, объекты, которые будут обнаруживаться должны быть заземлены, чтобы создать Cx схему согласно с принципом действия. Однако она хорошо работает, даже если человеческое тело изолировано от земли. Это может быть по нижеследующей причине. Проводящие объекты с такой площадью поверхности имеют собственную емкость. Конкретно, C=4πε0r на поверхности шара, ε0 электрическая постоянная, r радиус. Тело человека имеет собственную емкость около 100пФ в соответствии с человеческой моделью для ESD теста. Это достаточно много по сравнению с Cx. Таким образом, человеческое тело можно рассматривать как заземленный провод, даже если оно не заземлено. Конечно, оборудованию тоже требуются провод заземления или собственный емкостный эквивалент человеческому телу. Однако в сочетании с землей или человеческим телом, с помощью различных паразитных емкостей и создается цепь Cx. 
Аппаратная часть Электрод датчика (сенсорная область) является 10мм квадратной медной пластиной расположенной на печатной плате и покрытой сверху изоляцией (каптоновой лентой). В качестве схемы датчика используется ATtiny2313 с подтягивающим резистором 1МОм. Время интеграции при нормальном состоянии определяется значением подтягивающего резистора и паразитной емкости на порту и электроде. Когда к электроду прикасаются пальцем, время интеграции увеличивается и можно обнаружить касание. Фактическое время интеграции от нескольких мкс до нескольких десятков мкс. 
Программное обеспечение Во-первых, откалибруйте каждую точку (получите эталонное время связи с Cs), а затем запустите сканирование в постоянном периоде. Когда время интеграции увеличился и превысит порог, он решит “обнаружено”. Гистерезису требуется порог, или выход не будет стабильным при полу прикосновении. Время измерения для каждой точки равно времени интегрирования, так что это может быть сделано очень быстро. Измеритель емкости измеряет время интеграции с разрешением один такт (100 нс) с аналоговым компаратором и функцией входной фиксации. Однако эта функция не доступна на всех портах ввода/вывода. Для реализации датчика касания на любом порту ввода/вывода, время интеграции измеряется опросом программным обеспечением, и разрешение становится 3 такта (375ns). В нормальном состоянии число отчета времени около 80, и это достаточно для сенсорных кнопок. Заключение В результате, я могу подтвердить, что емкостный сенсор может быть с легкостью реализован на обычном микроконтроллере . Пластиковая накладка может быть до 1 мм в толщину (в зависимости от диэлектрической проницаемости) для хорошей работы. Когда ATtiny2313 используется для модуля датчиков касания, она может иметь 15 точек прикосновения. Программа управления, используемая в этом проекте экспериментальна, и не проверялась в грязных условиях, таких как шумы и помехи, так что для реального использования может потребоваться любой анти-шумовой алгоритм.
Список радиоэлементов
ATtiny2313-20PU
Прикрепленные файлы:
- capsens.zip (8 Кб)
Теги:
noauthor 
Опубликована: 14.12.2012 
0 
1
Вознаградить Я собрал 0 0
Оценить статью
- Техническая грамотность
Оценить Сбросить
Средний балл статьи: 0 Проголосовало: 0 чел.
Комментарии (4) 
| Я собрал ( 0 ) | Подписаться
Для добавления Вашей сборки необходима регистрация
0 
xorkrus 20.01.2016 10:56 #
Код в приложении выполняет функцию как на видео?
0
Artos5 11.04.2017 22:14 #
Алгоритм примитивный. Можно полностью программно сделать, даже без аппаратных таймеров.
0
Валерий 13.01.2018 23:05 #
Уважаемый автор, могу ли я попросить изменить программу под максимальные 15 точек, мне необходимо использовать данную схему для музыкального инструмента, в нем используется 13 обычных тактовых кнопок и 2 кнопки переключения функций, что соответствует нужным мне 15 клавиш, хочу заменить весь блок тактовых кнопок на такое решение, естественно не бесплатно. Как мне с Вами связаться?
0
Простой инфракрасный сенсор
Простейший инфракрасный сенсор, который будет сообщать о наличии препятствия, можно сделать всего на одном транзисторе. Эта самоделка имеет скорее не практическое применение, а скорее теоретическое, демонстрируя работу инфракрасного датчика наличия препятствия. Конечно, никто не мешает сделать и практическое применение, скажем, при построении простых роботов.
Схема инфракрасного датчика препятствия
Работа схемы очень проста. Инфракрасный светодиод излучает инфракрасное излучение, в невидимом человеческому глазу спектре. Если на пути излучения появляется объект, то инфракрасные лучи начинают отражаться от объекта и возвращаться обратно в сторону светодиода. Ловушкой для этих лучей служит инфракрасный фото элемент (ИК фотодиод). При попадании на него отраженных лучей, его сопротивление уменьшается. В результате ток в цепи базы транзистора увеличивается и транзистор открывается. Нагрузкой транзистора служит синий светодиод, который начинает светиться. Можно на выход подключить зуммер и слышать звуковой сигнал.
Если препятствия датчику нет, то лучи не отражаются и транзистор не открывается.
Транзистор можно взять любой, той же структуры, можно советский КТ315 или КТ3102.
Сборка датчика
Схема собрана навесным монтажом. Настройка не требуется – работает сразу. Питаю я от аккумуляторной батареи 3,7 В.
Инфракрасные датчики используют роботы-пылесосы, различные системы контроля, в обычном печатном принтере обязательно стоит таких парочка, а то и больше и тп.
Резистор изгиба своими руками
Наверняка те, кто увлекается электроникой и программированием микроконтроллеров слышали о датчике изгиба, который меняет свое сопротивление в зависимости от степени его изгиба. Сегодня я расскажу о том, как можно изготовить такой датчик (резистор) изгиба своими руками.
Идея
Когда мне понадобился такой датчик, то первым делом я зашел и нашел его на Амперке. Но цена, 890 рублей за штуку (за датчик длинной 95мм именно такая цена), меня не устроила и тогда в голову пришла отличная идея создания датчика, который не будет сильно отличаться по принципу действия от покупного, но обойдется мне гораздо дешевле. Принцип его работы основан на фоторезисторе и светодиоде. Свет от светодиода будет поступать на фоторезистор по силиконовой трубке, а при ее изгибе свет будет падать в меньшем количестве, а значит и сопротивление будет меняться на выходе у фоторезистора. С помощью таких датчиков можно создавать свои интересные проекты. Например, с помощью 5 таких датчиков, мне не составило особого труда сделать свою «сенсорную перчатку».
Требуемые материалы и их примерная стоимость
- Фоторезистор — 3р. (я заказывал на ebay 50шт. за 150р.)
- Светодиод — 3р.
- Силиконовая трубка от катетера — 6р. (Продается в в аптеке)
- Черная изолента/термоусадка — 10р.
- Токоограничивающий резистор (220 Ом) — 2р.
- Подтягивающий резистор (10 кОм) — 2р.
Сборка
Собирается такой датчик очень просто. Для начала нужно отрезать кусок силиконовой трубки нужной вам длинны (датчик работает отлично при длине трубки в диапазоне от 3 до 13см). Затем с одной стороны вставить фоторезистор, а с другой светодиод. Потом трубку, с уже вставленными светодиодом и фоторезистором, обмотать изолентой, желательно черной, либо термоусадкой. После этого нужно к светодиоду припаять токоограничивающий резистор, а к фоторезистору подтягивающий. Подключая его к тому же Arduino, нужно просто подключить фоторезистор и светодиод между 5В и землей (GND), через резисторы, а показания снимать в месте спайки фоторезистора и подтягивающего резистора.
Плюсы и минусы такого датчика
- Низкая стоимость
- Простая сборка
- Неплохая линейность показаний датчика
- Доступность расходных материалов
- Слабая механическая стойкость (часто требуется выпрямлять трубку)
- Линейность показаний датчика все-таки не идеальна
Заключение
Для тех, кому нужно/интересно будет посмотреть мое видео по сборке этого датчика — специально записал видео:
И вот ссылка на скетч для Arduino IDE с примером подключения датчика к Arduino UNO, залитого на Google Диск.
Всем желаю удачи и свежих идей.
Как сделать стилус своими руками
Современные стилусы для рисования, несмотря на свой простой внешний вид, — довольно высокотехнологичные устройства. Некоторые модели подобно волшебной палочке умеют управлять смартфоном даже на расстоянии. Другие распознают степень нажатия и угол захвата, а благодаря встроенному гироскопу, умеют определять свое положение в пространстве. Но и стоят такие устройства отнюдь не дешево. В этой статье мы решили поделиться, как сделать стилус для телефона своими руками из подручных материалов.
Кроме профессиональных художников и просто любителей рисовать, стилус может пригодиться всем, кто любит делать в телефоне какие-то графические заметки, небольшие эскизы или простые наброски.
Рисовать пальцами на небольшом экране смартфона неудобно, особенно когда нужно прорисовывать мелкие детали.
Но если вам нужно устройство лишь для простых заметок или для любительского рисования, то стилус покупать совсем не обязательно. Мы покажем несколько вариантов как сделать стилус для смартфона в домашних условиях всего за несколько минут.
Как работает стилус
Некоторые из вас могут вспомнить первые резистивные сенсорные экраны смартфонов, при нажатии на которые приходилось прикладывать некоторое усилие. Связано это с тем, что для их срабатывания требуется физический контакт верхней мембраны с внутренней подложкой. Такие сенсорные экраны нужно как бы продавливать, чтобы происходило замыкание электрической цепи и вычисление процессором координат нажатия.
Сегодня таких смартфонов осталось очень мало, но эта технология по сей день успешно применяется в других сферах, например в банкоматах и СВЧ-печах.
Для работы с резистивными экранами подходят любые стилусы. Главное, чтобы наконечник не царапал поверхность.
Куда более дружелюбной для пользователей смартфонов оказалась технология емкостных дисплеев. Почему «емкостный»? Потому что для его срабатывания требуется прикосновение объекта с большей электрической емкостью, чем та, которой обладает сам экран.
Такой дисплей создает электрическое поле за счет расположенных по его углам электродов и регистрирует утечки, тем самым находя координаты прикосновения.
То есть в тот момент, когда мы прикасаемся к емкостному экрану стилусом или пальцем, происходит утечка тока. Процессор, обрабатывая информацию, вычисляет, в какой точке она произошла и отдает команду на необходимое действие.
Несмотря на все достоинства этих дисплеев, по сравнению с резистивными, емкостные имеют два существенных недостатка – с ними нельзя взаимодействовать в перчатках, а стилусы для них должны обладать токопроводящими свойствами.
Как сделать стилус своими руками
1. Как сделать стилус для рисования с помощью фольги
Для этого простого способа нам понадобятся несколько вещей, которые найдутся, пожалуй, в каждом доме – пищевая фольга, шариковая ручка, полиэтиленовый пакет, ватная палочка и скотч.
Рассмотрим процесс изготовления по шагам:
- из обычной шариковой ручки вынимаем стержень;
- ватную палочку разрезаем на две половины;
- одну часть палочки немного подрезаем вдоль, чтобы она стала тоньше и нам легче было вдеть ее в ручку;
- затем слегка смачиваем ватную палочку водой, чтобы она была немного влажной;
- и оборачиваем палочку в кусочек полиэтилена размером примерно 2×2 см, стараясь чтобы ничего не торчало, ведь это наш будущий стержень для рисования;
- теперь вставляем палочку внутрь корпуса ручки;
- от рулона фольги отрезаем небольшую ленту и оборачиваем ей наш будущий стилус таким образом, чтобы часть фольги соприкасалась с ватной палочкой;
- закрепим фольгу на ручке с помощью небольшого отрезка скотча;
- вот и все! Наш первый самодельный стилус готов.
2. Как сделать стилус для телефона своими руками с помощью проволоки
Данный способ подойдет тем, у кого не оказалось дома фольги, но, возможно, завалялся кусок старой проволоки или какого-нибудь ненужного провода:
- делаем еще одну заготовку из ручки и ватной палочки, как в способе с фольгой;
- затем очищаем кусок проволоки длиной около 50 см от изоляции;
Предупреждение! Делать это следует только специальным инструментом или по крайней мере в перчатках, так как проволокой легко пораниться.
- если проволока покрыта защитным лаком, то ее дополнительно следует очистить с помощью наждачной бумаги или ножа;
- теперь оборачиваем проволокой нашу заготовку, стараясь как можно плотнее прижимать ее к корпусу ручки;
Последний виток следует сделать таким образом, чтобы он соприкасался с нашей ватной палочкой.
3. Как сделать стилус для рисования на телефоне с помощью алюминиевой банки
Для этого способа нам понадобится любая алюминиевая банка из-под напитка.
Мы использовали банку «Коки» объёмом 0.33 литра.
- Отрезаем у банки донышко и верх;
- из получившейся ленты сворачиваем зауженную к низу трубочку, чтобы она была максимально приближена к форме стилуса и удобно лежала в руке.
Делать это нужно осторожно, так как края по линии реза могут быть острыми.
- Чтобы избежать раскручивания ленты, закрепим наш стилус кусочком скотча;
- осталось повторить манипуляции по подготовке ватной палочки, как в способах, описанных выше;
- вставляем подготовленную ватную палочку в наш импровизированный стилус из алюминиевой жести;
- и наслаждаемся процессом рисования!
Как видите, нет ничего сложного в том как сделать стилус для рисования. Немного сноровки и минимум подручных материалов помогли нам сэкономить средства. И несмотря на то, что все три наших стилуса получились довольно грубыми на вид, зато они отлично лежат в руке, а главное – хорошо справляются со своей задачей.