O Czujnik dotyku, My, ludzie, zdajemy sobie sprawę poprzez zmysł dotyku, kiedy wchodzimy w kontakt z jakimś obiektem. Wtedy możemy odpowiednio zareagować. Komputery i maszyny nie mają takich zdolności. Dlatego inżynierowie opracowali czujniki dotyku, aby umożliwić urządzeniom reagowanie zgodnie z wymaganiami. W konsekwencji czujnik dotyku znalazł 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, co warto wiedzieć o czujnikach dotykowych: jak działają, różne rodzaje czujników dotykowych i jak zrobić czujnik dotykowy.
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 one 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 i płynie prąd.
Telefon komórkowy z ekranem dotykowym
Z drugiej strony, po usunięciu nacisku 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 dotyku
Rezystywny czujnik dotyku
Czujnik dotykowy na podczerwień
Czujnik dotykowy z powierzchniową falą akustyczną (SAW)
Przyjrzyjmy się bliżej każdemu z nich.
Pojemnościowy czujnik dotyku
Pojemnościowe czujniki dotyku obliczają dotyk w zależności od zakłóceń elektrycznych realizowanych ze zmiany pojemności.
Czujnik pojemnościowy
Aby wykonać pojemnościowy czujnik dotyku, inżynierowie umieszczają przezroczystą warstwę elektrody na szczycie szklanego panelu i pokrywają ją powłoką ochronną.
Jak działa pojemnościowy czujnik dotyku
Gdy materiał przewodzący zbliża się do czujnika elektrodowego, panel z obwodem drukowanym inicjuje ładunek elektryczny na całej powierzchni. (Ten sam proces zachodzi w przypadku fizycznego kontaktu na panelu szklanym).
W rezultacie nastąpi zmniejszenie pojemności, co pozwoli systemowi ustalić, gdzie nastąpił dotyk.
System może wykryć dotyk w wielu miejscach, umożliwiając w niektórych przypadkach rozprzestrzenianie i szczypanie dotyku.
W pojemnościowym czujniku dotykowym materiały przewodzące, takie jak wilgoć i woda, mogą prowadzić do niezamierzonych lub fałszywych wyzwalaczy.
Dlatego inżynierowie używają algorytmów programowych lub większej liczby podkładek sensorycznych, aby rozróżnić fałszywy i zamierzony dotyk za pomocą pojemnościowego czujnika dotykowego.
Pojemnościowe czujniki dotykowe dzielą się na dwie kategorie:
Powierzchniowe czujniki pojemnościowe - gdzie inżynierowie nakładają przewodzącą powłokę na jedną stronę powierzchni izolatora. Następnie stosują prąd na całej przewodzącej warstwie.
Kiedy dochodzi do kontaktu na powierzchni, powstaje pojemność między powłoką przewodzącą a izolatorem. W ten sposób pobierany jest prąd ze wszystkich narożników.
Układ scalony mierzy prąd z każdego rogu, aby określić miejsce dotknięcia na powierzchni.
Wykrywanie pojemnościowe - gdzie inżynierowie umieszczają materiał przewodzący w środku dwóch izolatorów, takich jak złoto, miedź lub tlenek indowo-cynowy. Następnie inżynierowie używają układu scalonego do monitorowania siatki.
Układ scalony oblicza miejsce dotknięte w momencie kontaktu z materiałem przewodzącym.
Pojemnościowy czujnik przemieszczenia
Zalety
Wysoka responsywność
Obsługuje wielodotyk
Nie potrzebuje nacisku, aby działać
Wady
Podatność na ścieranie
Nie można pracować w rękawiczkach ani z rysikiem
Niepewność w trudnych warunkach
Rezystancyjny czujnik dotyku
Rezystancyjny czujnik dotykowy rozpoznaje dotyk w odpowiedzi na nacisk wywierany na powierzchnię.
Rezystancyjne czujniki dotykowe składają się z pary warstw przewodzących oddzielonych materiałem izolacyjnym.
Rezystancyjny ekran dotykowy
Jak to działa?
Podczas wywierania nacisku na powierzchnię, zewnętrzna warstwa przewodząca naciska na warstwę wewnętrzną, zmieniając napięcie.
Następnie następuje porównanie napięcia początkowego ze zmianą napięcia umożliwiając systemowi zlokalizowanie miejsca, w którym nastąpiło dotknięcie.
W przeciwieństwie do pojemnościowych czujników dotyku, rezystancyjne czujniki dotyku nie obsługują wielodotyku.
Rezystancyjne czujniki dotyku dzielą się na trzy kategorie:
4- przewodowe rezystancyjne czujniki dotykowe, które są najbardziej przystępne cenowo.
5-przewodowe czujniki dotykowe umożliwiają większą liczbę aktywacji i mają podobne cechy jak czujniki 4- przewodowe, poza tym, że mają elektrody w dolnej warstwie.
8- Druciane rezystancyjne czujniki dotykowe są najbardziej wydajne.
Zalety
Ekonomiczne
Długotrwałe działanie
Łatwe w użyciu
Zmniejszony pobór mocy
Możliwość pracy z rysikiem i w rękawiczkach
Szybszy czas reakcji
Wady
Brak możliwości obsługi wielodotykowej
Funkcjonowanie w dużym stopniu zależy od siły nacisku
Czujnik dotykowy na podczerwień
W przeciwieństwie do innych czujników dotykowych, czujniki dotykowe na podczerwień nie pokrywają wyświetlacza dodatkowym ekranem.
Pasywny czujnik podczerwieni
Przeciwnie, monitory na podczerwień wykorzystują odbiorniki i emitery IR do generowania niewidocznych wiązek światła na całym ekranie.
Dzięki temu fizyczny kontakt na niepozornej wiązce światła (stan dotyku) pozwala czujnikom zlokalizować miejsce, w którym nastąpił dotyk.
Zalety
Nieograniczona trwałość dotyku
Brak wpływu zarysowań powierzchni
Najlepsza klarowność obrazu w porównaniu z innymi czujnikami
Wady
Podatność na fałszywą aktywację
Drogie
Podatność na wodę, śnieg i deszcz
Czujnik dotykowy wykorzystujący akustyczną falę powierzchniową (SAW)
Czujniki dotykowe SAW wykorzystują przetworniki piezoelektryczne z odbiornikami na szklanej płycie monitora. Robią to w celu wytworzenia mikroskopijnych fal ultradźwiękowych na powierzchni szkła.
Schemat przetwornika czujnika powierzchniowej fali akustycznej
Gdy dotykasz panelu, pochłaniasz część fali, umożliwiając przetwornikowi odebranie danych i zlokalizowanie punktu dotyku.
Czujnik powierzchniowej fali akustycznej można aktywować za pomocą rysika, palców lub dłoni w rękawiczkach.
Zalety
Wyjątkowa jakość obrazu
Długa żywotność dotyku
Zwiększona odporność na zarysowania
Wady
Twarde przedmioty, takie jak długopisy lub paznokcie, nie aktywują czujnika.
Woda może prowadzić do fałszywego wyzwolenia.
Materiały na ekranie mogą prowadzić do powstawania miejsc niedotykowych do czasu ich usunięcia.
Obwód czujnika dotykowego: Jak zrobić prosty czujnik dotykowy
Potrzebne materiały
Dioda LED
Tranzystor
Opornik
Procedura
Najpierw połącz szeregowo rezystor i diodę LED z kolektorem tranzystora. Upewnij się, że używasz rezystora ustawiającego prąd diody LED na około 20 mA.
Po drugie, podłącz tranzystor do negatywnego bieguna zasilania
Po trzecie, stwórz dwa przewody i upewnij się, że mają nagie końce
Na koniec podłącz kabel do dodatniego źródła zasilania, a drugi do podstawowego bieguna tranzystora
Teraz można dotknąć dwóch przewodów palcami, aby sprawdzić, czy diody LED świecą
To jest schemat obwodu, na którym można znaleźć kierunek prostopadły
Schemat obwodu czujnika dotykowego
Arduino, czujnik dotykowy
Potrzebujesz materiałów
Zobacz sekcję Informacje edukacyjne w wersji 4.2
Tarcza bazy Grove
12-klawiszowy pojemnościowy czujnik dotykowy V2C Grove
-Program
Podłącz pojemnościowy 12C czujnik dotykowy MPR121 lub Grove 12-klawiszowy V2 do podstawowej osłony portu I2C
Następnie umieść program grove base shield w Arduino i podłącz go do komputera za pomocą kabla USB
Konfiguracja oprogramowania
Pobierz i zainstaluj czujnik dotykowy Grove MPR121
Następnie ponownie uruchom Arduino IDE, aby odblokować przykładowy rekwizyt, kopiując poniższy kod do nowego szkicu Arduino IDE
Wyślij kod, włącz monitor szeregowy Arduino IDEs i ustaw szybkość transmisji na 115200
Przypuśćmy, że po naciśnięciu przycisku CHO-CH11 wszystkie poprawne działania zostaną wykonane, a otrzymasz wyniki przedstawione poniżej
Zastosowanie czujnika dotykowego
Panel dotykowy
Inteligentne telefony komórkowe i przenośne urządzenia
samochody i aplikacje przemysłowe
Kategoria: Narzędzia muzyczne
Pomiar ciśnienia i odległości
czujniki dotykowe robota
Kran kuchenny, czujnik dotykowy
Na koniec
Na zakończenie niniejszego artykułu chcielibyśmy przedstawić listę różnych typów czujników dotykowych, ich zastosowań, zalet i wad
Należy pamiętać, aby dokładnie skopiować i wkleić kod, aby uzyskać dokładne wyniki Możesz się z nami skontaktować, aby uzyskać więcej informacji na ten temat.
