My, ludzie, realizujemy poprzez zmysł dotyku, kiedy wchodzimy w kontakt z przedmiotem. Wtedy możemy odpowiednio zareagować. Komputery i maszyny nie mają takich możliwości. Dlatego inżynierowie opracowali czujniki dotykowe, aby umożliwić urządzeniom reagowanie zgodnie z wymaganiami. W związku z tym czujniki dotykowe znalazły się w prawie wszystkich naszych urządzeniach, takich jak telefony komórkowe, samochody i wiele innych. Co więcej, czujniki dotykowe całkowicie zastąpiły wiele mechanicznych gadżetów. W tym artykule dowiesz się wszystkiego o czujnikach dotykowych: jak działają, różne typy czujników dotykowych i jak zrobić czujnik dotykowy.
Treść
Co to jest czujnik dotykowy?
Jak działa czujnik dotykowy?
Rodzaje czujników dotykowych
Obwód czujnika dotykowego: Jak zrobić prosty czujnik dotykowy
Przewodnik po czujniku dotykowym Arduino
Aplikacje czujników dotykowych
Konkluzja
Co to jest czujnik dotykowy?
Czujniki dotykowe, znane również jako czujniki dotykowe, są niedrogimi i prostymi czujnikami używanymi do wykrywania i rejestrowania fizycznego dotyku.
Czujnik dotykowy
Projektanci systemów preferują czujniki dotykowe, ponieważ zapewniają wiele opcji projektowych, oferują ulepszone interfejsy użytkownika i są bardziej niezawodne.
Ponadto czujniki dotykowe mają bardziej ultranowoczesny i atrakcyjny wygląd.
Jak działa czujnik dotykowy?
Czujnik dotykowy działa podobnie do zwykłego przełącznika. W tym przypadku, gdy na powierzchni czujnika dotykowego występuje nacisk lub kontakt, obwód w czujniku zamyka się, a prąd płynie.
Telefon komórkowy z ekranem dotykowym
Z drugiej strony, po usunięciu ciśnienia lub kontaktu, obwód otwiera się i nie ma przepływu prądu.
Poniższy schemat obwodu ilustruje działanie czujnika dotykowego.
Schemat obwodu czujnika dotykowego
Rodzaje czujników dotykowych
Istnieją cztery rodzaje czujników dotykowych. Mianowicie:
Pojemnościowy czujnik dotykowy
Rezystancyjny czujnik dotykowy
Czujnik dotykowy na podczerwień
Powierzchniowy czujnik dotykowy fali akustycznej (SAW)
Przyjrzyjmy się bliżej każdemu z nich.
Pojemnościowy czujnik dotykowy
Pojemnościowe czujniki dotykowe obliczają dotyk w zależności od zakłóceń elektrycznych wynikających ze zmiany pojemności.
Czujnik pojemnościowy
Źródło: Encyklopedia
Aby stworzyć pojemnościowy czujnik dotykowy, inżynierowie umieszczają przezroczystą warstwę elektrody na szklanym panelu i pokrywają go powłoką ochronną.
Jak działa pojemnościowy czujnik dotykowy
Gdy materiał przewodzący zbliża się do czujnika elektrod, panel obwodu drukowanego inicjuje ładunek elektryczny na całej powierzchni. (Ten sam proces zachodzi, gdy na szklanym panelu występuje kontakt fizyczny)
W rezultacie nastąpi zmniejszenie pojemności, umożliwiając systemowi ustalenie, gdzie wystąpił dotyk.
System może wykryć dotyk w wielu obszarach, umożliwiając w niektórych przypadkach rozłożenie i uszczypnięcie dotyku.
W pojemnościowym czujniku dotykowym materiały przewodzące, takie jak wilgoć i woda, mogą prowadzić do niezamierzonych lub fałszywych wyzwalaczy.
W związku z tym inżynierowie używają algorytmów oprogramowania lub większej liczby czujników, aby odróżnić fałszywy i zamierzony dotyk od pojemnościowego czujnika dotykowego.
Pojemnościowe czujniki dotykowe dzielą się na dwie kategorie:
Powierzchniowe wykrywanie pojemnościowe — w którym inżynierowie nakładają powłokę przewodzącą po jednej stronie powierzchni izolatora. Następnie wykorzystują prąd na całej warstwie przewodzącej.
Gdy na powierzchni dochodzi do kontaktu, powstaje pojemność między powłoką przewodzącą a izolatorem. W ten sposób pobiera prąd ze wszystkich narożników.
Układ scalony mierzy prąd z każdego rogu, aby określić położenie dotyku na powierzchni.
Projekcja czujników pojemnościowych - w której inżynierowie umieszczają materiał przewodzący w środku dwóch izolatorów, takich jak złoto, miedź lub tlenek cyny indu. Następnie inżynierowie używają układu scalonego do monitorowania sieci.
Układ scalony obliczy następnie miejsce dotknięte, gdy nastąpi kontakt z materiałem przewodzącym.
Pojemnościowy czujnik przemieszczenia
Źródło: Encyklopedia
Zalety
Wysoka responsywność
Obsługa wielodotyku
Nie potrzebuje presji do funkcjonowania
Wady
Podatny na ścieranie
Nie można pracować z rękawiczkami lub rysikiem
Zawodność w trudnych warunkach
Rezystancyjny czujnik dotykowy
Rezystancyjny czujnik dotykowy ustanawia dotyk w odpowiedzi na nacisk wywierany na powierzchnię.
Rezystancyjne czujniki dotykowe stanowią parę warstw przewodzących oddzielonych materiałem izolacyjnym.
Rezystancyjny ekran dotykowy
Źródło: Encyklopedia
Jak to działa
Podczas wywierania nacisku na powierzchnię zewnętrzna warstwa przewodząca naciska na warstwę wewnętrzną, zmieniając napięcie.
Następnie nastąpi porównanie napięcia rozruchowego i zmiany napięcia, umożliwiając systemowi zlokalizowanie miejsca, w którym wystąpił dotyk.
W przeciwieństwie do pojemnościowych czujników dotykowych, rezystancyjne czujniki dotykowe nie obsługują wielodotyku.
Rezystancyjne czujniki dotykowe dzielą się na trzy kategorie:
4- Rezystancyjne czujniki dotykowe, które są najbardziej przystępne cenowo.
5-przewodowe czujniki dotykowe umożliwiają większą aktywację i mają podobne cechy z czujnikiem 4-przewodowym, oprócz posiadania elektrod w dolnej warstwie.
8- Rezystancyjne czujniki dotykowe są najbardziej wydajne.
Zalety
Opłacalne
Długotrwały
Łatwy w użyciu
Zmniejszone zużycie energii
Może pracować z rysikiem i rękawiczkami
Szybszy czas reakcji
Wady
Brak możliwości wielodotyku
W dużym stopniu zależny od nacisku na funkcjonowanie
Czujnik dotykowy na podczerwień
W przeciwieństwie do innych czujników dotykowych, czujniki dotykowe na podczerwień nie zakrywają wyświetlacza dodatkowym ekranem.
Pasywny czujnik podczerwieni
Źródło: Encyklopedia
Wręcz przeciwnie, monitory podczerwieni wykorzystują odbiorniki i emitery podczerwieni do generowania niewidocznych wiązek światła na całym ekranie.
Stąd fizyczny kontakt z niepozorną wiązką światła (stan dotyku) umożliwia czujnikom zlokalizowanie miejsca, w którym doszło do dotyku.
Zalety
Nieograniczona żywotność dotykowa
Nie ma wpływu na zarysowania powierzchni
Najlepsza wyrazistość obrazu w porównaniu z innymi czujnikami
Wady
Podatny na fałszywą aktywację
Drogi
Podatny na wodę, śnieg i deszcz
Powierzchniowy czujnik dotykowy fali akustycznej (SAW)
Czujniki dotykowe SAW wykorzystują przetworniki piezoelektryczne z odbiornikami na szklanej płycie monitora. Robią to, aby ustanowić mikroskopijne fale ultradźwiękowe na powierzchni szkła.
Diagram przetwornika powierzchniowego czujnika fali akustycznej
Źródło: Wikimedia Commons
Po dotknięciu panelu pochłaniasz część fali, umożliwiając przetwornikowi odbieranie danych i lokalizowanie punktu styku.
Czujnik powierzchniowej fali akustycznej można aktywować za pomocą rysika, palców lub dłoni w rękawiczce.
Zalety
Wyjątkowa jakość obrazu
Długa żywotność dotyku
Zwiększona odporność na zarysowania
Wady
Twarde przedmioty, takie jak długopisy lub paznokieć, nie aktywują czujnika.
Woda może prowadzić do fałszywego wyzwalania.
Materiały na ekranie mogą prowadzić do plam niedotykowych, dopóki ich nie usuniesz.
Obwód czujnika dotykowego: Jak zrobić prosty czujnik dotykowy
Materiały, których potrzebujesz
Dioda LED
Tranzystor
Rezystor
Procedura
Po pierwsze, połącz rezystor i diodę LED szeregowo z kolektorem tranzystora. Upewnij się, że używasz rezystora ustawiającego prąd diody LED na około 20 mA.
Po drugie, podłącz tranzystor do ujemnego zacisku zasilania.
Po trzecie, wyprodukuj dwa przewody, potwierdzając, że mają odsłonięte końce.
Na koniec podłącz jeden przewód do dodatniego źródła zasilania, a drugi do podstawy tranzystorów.
Możesz teraz dotknąć palcami dwóch przewodów, aby zobaczyć blask diody LED.
Oto schemat obwodu, który możesz śledzić, aby uzyskać kierunek
Schemat obwodu czujnika dotykowego
Przewodnik po czujniku dotykowym Arduino
Materiały, których będziesz potrzebować
Seeeduino V4.2
Osłona podstawy Grove
Grove 12- Pojemnościowy czujnik dotykowy 12C V2
Procedura
Podłącz MPR121 lub Grove 12- key pojemnościowy czujnik dotykowy 12C V2 do portu I2C osłony podstawy.
Następnie umieść osłonę podstawy gaju wewnątrz Arduino połącz Arduino z komputerem za pomocą USB.
Konfiguracja oprogramowania
Pobierz i zainstaluj bibliotekę czujnika Grove Touch MPR121.
Następnie uruchom ponownie Arduino IDE i odblokuj przykład, kopiując poniższy kod do nowego szkicu Arduino IDE.
Zakończ, przesyłając kod, otwórz monitor szeregowy Arduino IDE i umieść szybkość transmisji na 115200.
Zakładając, że robisz wszystko poprawnie po naciśnięciu podkładek CHO ~ CH11, powinieneś uzyskać wyniki, jak pokazano poniżej.
Aplikacje czujników dotykowych
Płytki dotykowe
Smartfony i urządzenia przenośne
Zastosowania motoryzacyjne i przemysłowe
Instrumenty muzyczne
Pomiar ciśnienia i odległości
Czujniki dotykowe robotyki
Czujniki dotykowe baterii kuchennych
Konkluzja
Pod koniec tego artykułu mamy nadzieję, że możesz wymienić różne typy czujników dotykowych, ich zastosowania, zalety i wady.
Przede wszystkim pamiętaj, aby dokładnie skopiować i wkleić kod, aby uzyskać dokładne wyniki. Możesz również skontaktować się z nami, aby uzyskać więcej informacji na ten temat.