Krug predložen za ponavljanje je pojačalo koje je vrlo osjetljivo na elektromagnetsko polje koje stvaraju vanjski uređaji. Kada je ulazni pin kola spojen na antenu, LED signalizira prisutnost zračenja elektromagnetno polje i smetnje od električne opreme. LED će također ukazati na činjenicu dodirivanja kontakta, budući da ulogu antene u ovom slučaju ima ljudsko tijelo. Otuda i naziv - senzor dodira. Drugi naziv za kolo je aktivna antena.

Shematski dijagram Senzor dodira prikazan je na slici 1.

Krug podsjeća na uključeni oscilator tranzistor n-p-n strukture. Jedan od stezaljki namota L1 spojen je izravno na ulazni kontakt X1. Polaritet LED VD1 nije bitan. Otpornik R2 ograničava struju kroz LED i na taj način određuje svjetlinu njegovog sjaja kada se senzor aktivira.

Senzor dodira je montiran matična ploča veličina 40 × 40 mm. Izgled dizajn je prikazan na slici 2.

Slika 2.	Izgled senzora dodira.

Namoti L1 i L2 nalaze se na zajedničkom okviru s dva dijela namotaja i jezgrom od feritnog trimera. Vanjski promjer okvira je 10 mm, dužina jezgre je 23 mm, a promjer navoja na dnu jezgre je 6 mm. U izvedbi prikazanoj na slici 2, L1 je namotan na gornji dio, L2 na dno. Svaka zavojnica sadrži 100 zavoja PEL 0,2 žice. Namoti su uključeni prema. Odvijačem se jezgra uvija u unutrašnjost okvira. VD1 LED - bilo koji iz serije AL307. Uzemljivač se koristi kao X1. Dodirom na njega LED će zasvijetliti.

Paralelni VD1 se može spojiti merni uređaj, na primjer, multimetar u načinu mjerenja napona, koji će vam omogućiti da procijenite nivo jakosti polja. U tom slučaju vanjska antena može biti komad instalacijske žice dugačke nekoliko centimetara. Postavljanje kola će se svesti na odabir dužine antene i pronalaženje takvog položaja jezgre pri kojem je napon na LED -u maksimalni.

Shema nije izbirljiva u pogledu izbora baze elemenata. Na primjer, u originalnoj verziji kruga korišten je tranzistor KT815G, otpor otpornika R1 bio je 100 kOhm. Kao L1 i L2, dvije zavojnice su korištene na jezgri feritne jezgre dugovalne magnetske antene iz radio prijemnika. Zavojnice se mogu pomicati duž jezgre. Prilikom pomicanja zavojnica primijećene su pojave koje nisu u suprotnosti sa zakonom elektromagnetske indukcije, za razliku od sheme predložene u. Sa značajnom udaljenošću između zavojnica i bez feritne jezgre, krug je prestao raditi.

Krug može pronaći praktičnu primjenu ne samo u dizajnu mjerača jakosti polja, već i u uređajima za automatizaciju i signalizaciju. Senzor dodira se može spojiti na mikrokontroler. Da biste to učinili, potrebno je izvršiti analogno-digitalnu konverziju napona na LED VD1, po mogućnosti koristeći resurse samog mikrokontrolera, ako sadrži ugrađeni ADC.

Zaključno, valja napomenuti da postoji mnogo kola osjetnika na dodir zasnovanih na tranzistorima s efektom polja i koji ne sadrže induktivne elemente. Možda je njihov rad u mnogim slučajevima učinkovitiji, ali konstrukcija navedena u ovom članku primjer je originala tehničko rešenje i namijenjen je radio -amaterima početnicima.

Književnost

1. Brovin VI Fenomen prijenosa energije induktiviteta kroz magnetske momente tvari u okolnom prostoru i njegova primjena. - M.: MetaSintez, 2003. - 20 str.
2. Krylov K.S., Lee Jaeho, Kim Young Jin, Kim Seunghwan, Lee Sang-Ha. Invencijski patent №2395876. Aktivna magnetna antena sa feritnom jezgrom.

Senzori dodira (senzori dodira) jesu drugačiji principi radnje kao što su otporne (provodljivi filmovi), optičke (infracrvene), akustične (SAW), kapacitivne itd. Ovaj projekat je eksperiment s kapacitivnim senzorom dodira. Ova vrsta senzora poznata je kao pokazivački uređaj koji se koristi u tablet računarima i pametnim telefonima.

Princip kapacitivnog senzora dodira

Kapacitivni senzor dodira detektira promjenu kapacitivnosti koja nastaje na elektrodi od prekrivanja vodljivim predmetom, poput prsta. Postoji nekoliko metoda za mjerenje kapacitivnosti. Ovaj projekt koristi integracijsku metodu koja se koristi u mjeraču kapaciteta. Promjena kapacitivnosti Cx je prilično mala, oko 1pF do 10pF, ali će se lako otkriti jer mjerač kapaciteta ima mjernu rezoluciju od 20pF. Također, objekti koji se otkrivaju moraju biti uzemljeni kako bi se stvorio Cx krug prema principu rada. Međutim, dobro funkcionira čak i ako je ljudsko tijelo izolirano od zemlje. To može biti iz sljedećeg razloga.

Hardverski deo

Softver

Prvo kalibrirajte svaku točku (nabavite referentno vrijeme komunikacije s Cs), a zatim pokrenite skeniranje u stalnom razdoblju. Kad se vrijeme integracije poveća i pređe prag, odlučit će se o "pronađeno". Za histerezu je potreban prag, ili izlaz neće biti stabilan kada se napola dodirne. Vrijeme mjerenja za svaku točku jednako je vremenu integracije, pa se to može učiniti vrlo brzo.

Mjerač kapacitivnosti mjeri vrijeme integracije u rezoluciji jednog ciklusa (100 ns) s analognim komparatorom i funkcijom zatvaranja ulaza. Međutim, ova funkcija nije dostupna na svim I / O portovima. Za implementaciju senzora dodira na bilo koji I / O port, vrijeme integracije se mjeri prozivanjem softvera i rezolucija postaje 3 takta (375ns). V normalno stanje broj vremenskog izvještaja je oko 80, što je dovoljno za dodirne tipke.

Zaključak

Kao rezultat toga, mogu potvrditi da se kapacitivni senzor može lako implementirati na konvencionalni mikrokontroler. Plastični sloj može biti debljine do 1 mm (ovisno o dielektrična konstanta) za dobar posao. Kada se ATtiny2313 koristi za modul osjetnika na dodir, može imati 15 dodirnih točaka. Kontrolni program koji se koristi u ovom projektu je eksperimentalan i nije testiran u prljavim uvjetima kao što su buka i smetnje, pa će za stvarnu upotrebu možda biti potreban bilo koji algoritam protiv buke.

Lista radioelemenata

Senzor dodira za Arduino

Modul je tipka na dodir, na izlazu se generira digitalni signal čiji napon odgovara razinama logičkih jedinica i nuli. Odnosi se na kapacitivni senzori dodir. Na ovakvu vrstu uređaja za unos podataka nailazimo pri radu s ekranom tableta, iPhonea ili monitora osjetljivim na dodir. Ako na monitoru pritisnemo ikonu olovkom ili prstom, tada ovdje koristimo područje površine ploče veličine Windows ikone, koje se dodiruje samo prstom, olovka je isključena. Osnova modula je mikro krug TTP223-BA6. Postoji indikator napajanja.

Kontrola ritma melodije

Kada se instalira u uređaj, područje senzora površine ploče modula je prekriveno tanki sloj stakloplastike, plastike, stakla ili drveta. Prednosti kapacitivnog dugmeta na dodir uključuju dug vijek trajanja i mogućnost brtvljenja prednje ploče uređaja, anti-vandalska svojstva. To omogućava korištenje senzora dodira u radu na otvorenom aparati koji su u direktnom kontaktu sa kapljicama vode. Na primjer, dugme za zvono na vratima ili Aparati... Zanimljiva primjena u opremi pametna kuća- zamena prekidača za svetlo.

Specifikacije

Napon napajanja 2,5 - 5,5 V
Vrijeme odgovora za kontakt različite načine trenutna potrošnja
niska 220 ms
tipično 60 ms
Izlazni signal
voltaža
visok balvan. nivo 0,8 X napon napajanja
low log. nivo 0,3 X napon napajanja
Struja na napajanju 3 V i logički nivoi, mA
nisko 8
visoka -4
Dimenzije ploče 28 x 24 x 8 mm

Kontakti i signal

Bez dodira - izlazni signal ima nizak nivo logike, dodir - logička jedinica na izlazu senzora.

Zašto radi ili malo teorije

Ljudsko tijelo, kao i sve što nas okružuje, posjeduje električne karakteristike... Kada se aktivira senzor dodira, očituju se naš kapacitet, otpor, induktivnost. Na donjoj strani ploče modula nalazi se dio folije spojen na ulaz mikro kruga. Dielektrični sloj nalazi se između prsta operatera i folije s donje strane - materijala noseće baze štampana ploča modul. U trenutku dodira, ljudsko tijelo je napunjeno mikroskopskom strujom koja teče kroz kondenzator formiran dijelom folije i ljudskim prstom. U pojednostavljenom prikazu, struja protiče kroz dva serijski povezana kondenzatora: foliju, prst na suprotnim površinama ploče i ljudsko tijelo. Stoga, ako je površina ploče prekrivena tankim slojem izolatora, to će dovesti do povećanja debljine dielektričnog sloja kondenzatora s prstom od folije i neće poremetiti rad modula.
Mikrokružnica TTP223-BA6 hvata beznačajan puls mikrostruje i registrira dodir. Zbog svojstava mikro kruga, ova tehnologija ne šteti radu s takvim strujama. Kada dodirnemo kućište televizora ili monitora koji radi, kroz nas prolaze mikrostruje veće veličine.

Način niske potrošnje

Nakon uključivanja, osjetnik na dodir je u režimu niske potrošnje energije. Nakon 12 sekundi aktiviranja, modul prelazi u normalni način rada. Ako ne dođe do daljnjeg dodira, modul će se vratiti u način smanjene potrošnje struje. Brzina reakcije modula na dodir u različitim režimima dana je u gornjim karakteristikama.

Radite zajedno sa Arduino UNO

Preuzmite sljedeći program na Arduino UNO.

#define ctsPin 2 // Priključni pin signalne linije osjetnika na dodir
int ledPin = 13; // Kontakt za LED

Postavljanje praznine () (
Serial.begin (9600);
pinMode (ledPin, OUTPUT);
pinMode (ctsPin, INPUT);
}

Void petlja () (
int ctsValue = digitalno čitanje (ctsPin);
if (ctsValue == HIGH) (
digitalWrite (ledPin, HIGH);
Serial.println ("TOUCHED");
}
drugo (
digitalWrite (ledPin, LOW);
Serial.println ("nije dodirnuto");
}
kašnjenje (500);
}

Povežite senzor dodira i Arduino UNO kao što je prikazano na slici. Krug se može nadopuniti LED diodom koja se uključuje kada se dodirne senzor, a povezuje se kroz otpornik od 430 Ohma na pin 13. Tasteri na dodir često su opremljeni indikatorom dodira. Operateru je prikladnije raditi na ovaj način. Kada pritisnemo mehaničko dugme, osjećamo klik bez obzira na reakciju sistema. Ovdje je novost tehnologije pomalo iznenađujuća zbog naših motoričkih sposobnosti koje smo razvijali godinama. Indikator pritiska oslobađa nas od nepotrebnog osjećaja novosti.

Senzor dodira za Arduino

Modul je tipka na dodir, na izlazu se generira digitalni signal čiji napon odgovara razinama logičkih jedinica i nuli. Odnosi se na kapacitivne senzore dodira. Na ovakvu vrstu uređaja za unos podataka nailazimo pri radu s ekranom tableta, iPhonea ili monitora s ekranom osjetljivim na dodir. Ako na monitoru pritisnemo ikonu olovkom ili prstom, tada ovdje koristimo područje površine ploče veličine Windows ikone, koje se dodiruje samo prstom, olovka je isključena. Osnova modula je mikro krug TTP223-BA6. Postoji indikator napajanja.

Kontrola ritma melodije

Kada se instalira u uređaj, područje senzora površine ploče modula prekriveno je tankim slojem stakloplastike, plastike, stakla ili drveta. Prednosti kapacitivnog dugmeta na dodir uključuju dug vijek trajanja i mogućnost brtvljenja prednje ploče uređaja, anti-vandalska svojstva. Ovo omogućava korištenje senzora dodira u vanjskim aplikacijama gdje su kapljice vode direktno izložene. Na primjer, dugme za zvono na vratima ili kućanski aparati. Zanimljiva primjena u opremi pametnih kuća je zamjena prekidača za svjetlo.

Specifikacije

Napon napajanja 2,5 - 5,5 V
Vrijeme odziva na dodir u različitim načinima potrošnje struje
niska 220 ms
tipično 60 ms
Izlazni signal
voltaža
visok balvan. nivo 0,8 X napon napajanja
low log. nivo 0,3 X napon napajanja
Struja na napajanju 3 V i logički nivoi, mA
nisko 8
visoka -4
Dimenzije ploče 28 x 24 x 8 mm

Kontakti i signal

Bez dodira - izlazni signal ima nizak nivo logike, dodir - logička jedinica na izlazu senzora.

Zašto radi ili malo teorije

Ljudsko tijelo, kao i sve što nas okružuje, ima električne karakteristike. Kada se senzor dodira aktivira, očituju se naš kapacitet, otpor, induktivnost. Na donjoj strani ploče modula nalazi se dio folije spojen na ulaz mikro kruga. Između prsta operatera i folije sa donje strane nalazi se dielektrični sloj - materijal osnove nosača štampane ploče modula. U trenutku dodira, ljudsko tijelo je napunjeno mikroskopskom strujom koja teče kroz kondenzator formiran dijelom folije i ljudskim prstom. U pojednostavljenom prikazu, struja protiče kroz dva serijski povezana kondenzatora: foliju, prst na suprotnim površinama ploče i ljudsko tijelo. Stoga, ako je površina ploče prekrivena tankim slojem izolatora, to će dovesti do povećanja debljine dielektričnog sloja kondenzatora s prstom od folije i neće poremetiti rad modula.
Mikrokružnica TTP223-BA6 hvata beznačajan puls mikrostruje i registrira dodir. Zbog svojstava mikro kruga, ova tehnologija ne šteti radu s takvim strujama. Kada dodirnemo kućište televizora ili monitora koji radi, kroz nas prolaze mikrostruje veće veličine.

Način niske potrošnje

Nakon uključivanja, osjetnik na dodir je u režimu niske potrošnje energije. Nakon 12 sekundi aktiviranja, modul prelazi u normalni način rada. Ako ne dođe do daljnjeg dodira, modul će se vratiti u način smanjene potrošnje struje. Brzina reakcije modula na dodir u različitim režimima dana je u gornjim karakteristikama.

Radite zajedno sa Arduino UNO

Preuzmite sljedeći program na Arduino UNO.

#define ctsPin 2 // Priključni pin signalne linije osjetnika na dodir
int ledPin = 13; // Kontakt za LED

Postavljanje praznine () (
Serial.begin (9600);
pinMode (ledPin, OUTPUT);
pinMode (ctsPin, INPUT);
}

Void petlja () (
int ctsValue = digitalno čitanje (ctsPin);
if (ctsValue == HIGH) (
digitalWrite (ledPin, HIGH);
Serial.println ("TOUCHED");
}
drugo (
digitalWrite (ledPin, LOW);
Serial.println ("nije dodirnuto");
}
kašnjenje (500);
}

Povežite senzor dodira i Arduino UNO kao što je prikazano na slici. Krug se može nadopuniti LED diodom koja se uključuje kada se dodirne senzor, a povezuje se kroz otpornik od 430 Ohma na pin 13. Tasteri na dodir često su opremljeni indikatorom dodira. Operateru je prikladnije raditi na ovaj način. Kada pritisnemo mehaničko dugme, osjećamo klik bez obzira na reakciju sistema. Ovdje je novost tehnologije pomalo iznenađujuća zbog naših motoričkih sposobnosti koje smo razvijali godinama. Indikator pritiska oslobađa nas od nepotrebnog osjećaja novosti.

Senzori udaljenosti i dodira

Ultrazvučni senzor

Ultrazvučni senzor jedan je od dva senzora koji zamjenjuju viziju robota. Ultrazvučni senzor omogućava robotu da vidi i detektira objekte. Također se može koristiti za omogućavanje robota da izbjegne prepreke, procijeni i izmjeri udaljenost te uhvati kretanje objekta.

Očitavanja ultrazvučnog senzora mjere se u centimetrima i inčima. Može mjeriti udaljenosti od 0 do 255 centimetara s točnošću od +/- 3 cm. Ultrazvučni senzor radi na isti način kao i lokator šišmiša: mjeri udaljenost računajući vrijeme potrebno za povratak zvučnog vala nakon refleksije od objekta, poput eha.

Najbolji objekti s tvrdim površinama najbolje se definiraju. Objekti iz mekih materijala(tkanine) ili okrugle (loptice), kao i previše tanke, male itd., mogu otežati rad senzora.

Imajte na umu da dva ili više ultrazvučnih pretvarača koji rade u istoj prostoriji mogu ometati i smanjiti točnost rezultata.

Primjeri aplikacija za ultrazvučne senzore udaljenosti uključuju upotrebu u automobilima za upozoravanje vozača ili automatsku kontrolu na osnovu signala sa senzora koji identificiraju opasne situacije umrežen sa interfejsom čovek-mašina (HMI).

Slika 1

Ultrazvučni princip otkrivanja prepreka zasnovan je na principu eha. Pretvarač sadrži dva pretvarača: jedan pretvarač emitira ultrazvučne valove, a reflektirane valove detektira jedan ili više drugih pretvarača. Isti pretvarač koji prenosi ultrazvučne valove može se koristiti za otkrivanje reflektiranog vala. Glavna svrha senzora je otkriti prisutnost ili odsutnost prepreke, ali ovaj princip (vrijeme leta) također omogućava izračunavanje udaljenosti do objekta od vremena povratka jeke pri poznatoj brzini širenja zvuka .

Ultrazvuk nije ništa drugo do vibracija na frekvenciji> 20 kHz. Većina komercijalno dostupnih pretvarača radi u rasponu od 40-250 kHz.

Varijacije u akustičkim parametrima senzora, okruženje i različite svrhe značajno utiču na rad uređaja.

V ultrazvučni senzor pretvarač generira kratki impuls usmjeren prema cilju i vraća se natrag

Važno je da je brzina zvuka funkcija sastava i temperature medija (zraka) i utječe na točnost i rezoluciju senzora. Tačnost mjerenja udaljenosti je direktno proporcionalna tačnosti brzine zvuka koja se koristi u proračunima, a u stvarnom životu varira od 345 m / s pri sobne temperature do više od 380 m / s na temperaturi od oko 70 ° C. Zvučna talasna dužina

je funkcija brzine ultrazvuka c i povezana je s njegovom frekvencijom ѓ, stoga ti parametri (valna duljina i frekvencija) također utječu na rezoluciju i točnost, kao i minimalna veličina ciljeve i raspon udaljenosti koje mjeri senzor.

Slabljenje zvuka je funkcija frekvencije i vlažnosti koja utječe na maksimalnu udaljenost koju detektira senzor. Duži (nižefrekventni) valovi imaju manje slabljenje. Na frekvencijama iznad 125 kHz, maksimalno slabljenje se javlja pri relativnoj vlažnosti od 100%, na frekvencijama od 40 kHz - već pri vlažnosti od 50%. Budući da senzor mora raditi pri svim vrijednostima vlažnosti, proračuni koriste maksimalno slabljenje za svaku frekvenciju.

Pozadinska buka je funkcija frekvencije i smanjuje se sa povećanjem frekvencije, a također utječe na najveću udaljenost koja se može detektirati i minimalnu veličinu cilja. Rezolucija i preciznost su veće na visokim frekvencijama, dok je raspon veći s većim valnim duljinama.

Senzor dodira

Senzor dodira je dugme koje ima dva stanja - pritisnuto i pritisnuto. Senzor softverom prepoznaje drugo stanje dodira.

Odziv senzora dodira možete vidjeti na ekranu u načinu Viewer. Kada tipka senzora nije pritisnuta, na zaslonu se prikazuje 0, a kada se senzor pritisne - 1.

Dodavanjem senzora za dodir (na primjer, u obliku odbojnika) u strukturu robota, možete natjerati robota da promijeni svoje ponašanje kada se senzor aktivira.

Senzor dodira jedan je od organa dodira robota, što ga čini neophodnim gdje god robot treba reagirati na objekte.

Senzor dodira omogućava robotu da dodirne.

Senzor pritiska može odrediti trenutak pritiska na njega, kao i trenutak otpuštanja.

Senzor dodira prikazan je na slici 2.

Slika 2 Senzor dodira

Korišteni referentni uređaji i pribor

Mikrometar

Za merenje hod u praznom hodu senzoru za dodir je potreban mikrometar (ili pokazivač brojača) ICh-25, koji će mjeriti udaljenost koju je senzor prošao dok se ne aktivira.

ICh-25 je dizajniran za mjerenje linearnih dimenzija apsolutnim i relativnim metodama, određivanje veličine odstupanja od datog geometrijskog oblika i zajednički aranžman površine.

Slika 3 prikazuje nekoliko vrsta indikatora.

Slika 3.

Parametri mikrometra ICh 25:

Područje mjerenja 0-25 mm.

Gradacija 0,01 mm.

Dimenzije 159x85x51 mm.