Kretsen foreslått for repetisjon er en forsterker som er svært følsom for det elektromagnetiske feltet generert av eksterne enheter. Når inngangspinnen til kretsen er koblet til antennen, signalerer LED -en tilstedeværelse av stråling elektromagnetisk felt og forstyrrelser fra elektrisk utstyr. Lysdioden vil også indikere at den berører kontakten, siden antennens rolle i dette tilfellet utføres av menneskekroppen. Derav navnet - berøringssensor. Et annet navn på kretsen er en aktiv antenne.

Skjematisk diagram Berøringssensoren er vist i figur 1.

Kretsen ligner en oscillator på transistor n-p-n strukturer. En av terminalene til viklingen L1 er koblet direkte til inngangskontakten X1. Polariteten til VD1 LED er ikke viktig. Motstand R2 begrenser strømmen gjennom lysdioden og bestemmer derved lysstyrken til dens glød når sensoren utløses.

Berøringssensoren er montert på brødbrett størrelse 40 × 40 mm. Utseende design er vist i figur 2.

Figur 2.	Utseendet til berøringssensoren.

Viklingene L1 og L2 er plassert på en felles ramme med to svingete seksjoner og en ferrittrimmerkjerne. Den ytre diameteren på rammen er 10 mm, kjernens lengde er 23 mm, og tråddiameteren ved kjernen er 6 mm. I designet vist i figur 2 er L1 viklet på den øvre delen, L2 på bunnen. Hver spole inneholder 100 omdreininger PEL 0,2 ledning. Viklingene er inkludert pr. Ved hjelp av en skrutrekker skrus kjernen inn i rammens innside. VD1 LED - hvilken som helst av AL307 -serien. En jordingsko brukes som X1. Ved å berøre den får lysdioden til å lyse.

Parallell VD1 kan kobles til måleverktøy for eksempel et multimeter i spenningsmåling, som lar deg estimere nivået på feltstyrken. I dette tilfellet kan den eksterne antennen være et stykke installasjonstråd som er flere centimeter langt. Å sette opp kretsen vil koke ned til å velge antennelengde og finne en slik posisjon av kjernen der spenningen over LED -en er maksimal.

Ordningen er ikke kresen når det gjelder valg av elementbase. For eksempel, i den opprinnelige versjonen av kretsen, ble KT815G -transistoren brukt, motstanden til motstanden R1 var 100 kOhm. Som L1 og L2 ble to spoler brukt på en stangferritkjerne av en langbølget magnetisk antenne fra en radiomottaker. Spolene kan flyttes langs kjernen. Da spolene ble flyttet, ble det observert fenomener som ikke var i strid med loven om elektromagnetisk induksjon, i motsetning til ordningen som ble foreslått i. Med en betydelig avstand mellom spolene og uten ferritkjerne, sluttet kretsen å fungere.

Kretsen kan finne praktisk anvendelse ikke bare i utformingen av feltstyrkemålere, men også i automatiserings- og signalanordninger. Berøringssensoren kan kobles til mikrokontrolleren. For å gjøre dette bør analog-til-digital konvertering av spenningen på VD1 LED utføres, muligens ved å bruke ressursene til selve mikrokontrolleren, hvis den inneholder en innebygd ADC.

Avslutningsvis bør det bemerkes at det er mange berøringssensorkretser basert på felt-effekt-transistorer og som ikke inneholder induktive elementer. Kanskje er arbeidet deres mer effektivt i mange tilfeller, men konstruksjonen gitt i denne artikkelen er et eksempel på originalen teknisk løsning og er rettet mot nybegynnere radioamatører.

Litteratur

1. Brovin VI Fenomenet energioverføring av induktanser gjennom de magnetiske øyeblikkene til et stoff i det omkringliggende rommet og dets anvendelse. - M.: MetaSintez, 2003 - 20 s.
2. Krylov K.S., Lee Jaeho, Kim Young Jin, Kim Seunghwan, Lee Sang-Ha. Oppfinnelse patent 2395876. Aktiv magnetisk antenne med ferrittkjerne.

Berøringssensorer (berøringssensorer) er forskjellige prinsipper handlinger som resistive (ledende filmer), optiske (infrarøde), akustiske (SAW), kapasitive, etc. Dette prosjektet er et eksperiment med en kapasitiv berøringssensor. Denne typen sensorer er kjent som en pekeenhet som brukes på nettbrett og smarttelefoner.

Kapasitiv berøringssensorprinsipp

En kapasitiv berøringssensor oppdager en endring i kapasitans som oppstår ved en elektrode fra å bli dekket av et ledende objekt, for eksempel en finger. Det er flere metoder for måling av kapasitans. Dette prosjektet bruker integreringsmetoden som brukes i kapasitansmåleren. Endringen i kapasitans Cx er ganske liten, omtrent 1pF til 10pF, men det vil lett bli oppdaget fordi kapasitansmåleren har en måleoppløsning på 20pF. Objektene som skal oppdages må også jordes for å lage en Cx -krets i henhold til operasjonsprinsippet. Imidlertid fungerer det bra selv om menneskekroppen er isolert fra jorden. Dette kan være av følgende grunn.

Maskinvare del

Programvare

Kalibrer først hvert punkt (få referansekommunikasjonstiden med Cs) og kjør deretter skanningen med en konstant periode. Når integrasjonstiden har økt og overskrider terskelen, vil den bestemme "funnet". Hysterese krever en terskel, ellers vil ikke utgangen være stabil ved halv berøring. Målingstiden for hvert punkt er lik integrasjonstiden, så dette kan gjøres veldig raskt.

Kapasitansmåleren måler integrasjonstid med en klokkesyklus (100 ns) oppløsning med en analog komparator og inngangssperrefunksjon. Denne funksjonen er imidlertid ikke tilgjengelig på alle I / O -porter. For å implementere en berøringssensor på en hvilken som helst I / O -port måles integrasjonstiden ved avstemning programvare og oppløsningen blir 3 klokker (375ns). V normal tilstand tidsrapporten er omtrent 80, noe som er nok for berøringsknappene.

Konklusjon

Som et resultat kan jeg bekrefte at en kapasitiv sensor enkelt kan implementeres på en konvensjonell mikrokontroller. Plastoverlegget kan være opptil 1 mm tykt (avhengig av dielektrisk konstant) for en god jobb. Når ATtiny2313 brukes til en berøringssensormodul, kan den ha 15 berøringspunkter. Kontrollprogrammet som ble brukt i dette prosjektet er eksperimentelt og har ikke blitt testet under skitne forhold som støy og forstyrrelser, så det kan være nødvendig med en antistøyalgoritme for reell bruk.

Liste over radioelementer

Berøringssensor for Arduino

Modulen er en berøringsknapp, ved utgangen genereres et digitalt signal, hvis spenning tilsvarer nivåene på logiske enheter og null. Refererer til kapasitive sensorer ta på. Vi kommer over denne typen datainnmatingsenheter når vi arbeider med visning av et nettbrett, en iPhone eller en berøringsskjerm. Hvis vi trykker på ikonet på skjermen med en pekepenn eller en finger, bruker vi her et område på brettoverflaten på størrelse med et Windows -ikon, som bare berøres med en finger, pennen er ekskludert. Grunnlaget for modulen er TTP223-BA6 mikrokrets. Det er en strømindikator.

Kontrollerer melodiens rytme

Når den er installert i enheten, er sensorområdet på modulkortoverflaten dekket tynt lag glassfiber, plast, glass eller tre. Fordelene med en kapasitiv berøringsknapp inkluderer lang levetid og evnen til å forsegle enhetens frontpanel, anti-vandaliske egenskaper. Dette gjør at berøringssensoren kan brukes i arbeidet med utendørs apparater i direkte kontakt med vanndråper. For eksempel en dørklokkeknapp eller Hvitevarer... Interessant applikasjon i utstyr smart hus- bytte av lysbrytere.

Spesifikasjoner

Forsyningsspenning 2,5 - 5,5 V
Svartid for å berøre forskjellige moduser dagens forbruk
lav 220 ms
typisk 60 ms
Utgangssignal
Spenning
høy stokk. nivå 0,8 X forsyningsspenning
lav logg. nivå 0,3 X forsyningsspenning
Strøm ved strømforsyning 3 V og logiske nivåer, mA
lav 8
høy -4
Bordmål 28 x 24 x 8 mm

Kontakter og signal

Ingen berøring - utgangssignalet har et lavt logisk nivå, berøring - en logisk enhet ved sensorutgangen.

Hvorfor fungerer det eller litt teori

Menneskekroppen, som alt som omgir oss, besitter elektriske egenskaper... Når en berøringssensor utløses, manifesteres vår kapasitans, motstand, induktans. På undersiden av modulkortet er det en folieseksjon koblet til inngangen til mikrokretsen. Et dielektrisk lag er plassert mellom operatørens finger og folien på undersiden - materialet til støttebunnen kretskort modul. I det øyeblikket det berøres, er menneskekroppen ladet med en mikroskopisk strøm som strømmer gjennom en kondensator dannet av en del av folie og en menneskelig finger. I en forenklet oversikt flyter strømmen gjennom to seriekoblede kondensatorer: en folie, en finger på motsatte overflater av brettet og en menneskekropp. Derfor, hvis overflaten av brettet er dekket med et tynt lag med isolator, vil dette føre til en økning i tykkelsen på det dielektriske laget av folie-finger-kondensatoren og ikke forstyrre driften av modulen.
Mikrokretsen TTP223-BA6 fanger en ubetydelig puls av mikrostrøm og registrerer en berøring. På grunn av egenskapene til mikrokretsen, forårsaker denne teknologien ingen skade for arbeid med slike strømmer. Når vi berører tilfellet til en fungerende TV eller skjerm, passerer mikrostrømmer av større størrelse gjennom oss.

Lavt forbruk

Etter at strømmen er på, er berøringssensoren i modus for lav strøm. Etter å ha blitt utløst i 12 sekunder, går modulen over i normal modus. Hvis det ikke skjer noe mer berøring, vil modulen gå tilbake til modusen for redusert strømforbruk. Hastigheten på modulens reaksjon på berøring i forskjellige moduser er angitt i egenskapene ovenfor.

Samarbeider med Arduino UNO

Last ned følgende program til Arduino UNO.

#define ctsPin 2 // Tilkoblingsstift til berøringssensorsignallinjen
int ledPin = 13; // Kontakt for LED

Ugyldig oppsett () (
Serial.begin (9600);
pinMode (ledPin, OUTPUT);
pinMode (ctsPin, INPUT);
}

Ugyldig sløyfe () (
int ctsValue = digitalRead (ctsPin);
hvis (ctsValue == HIGH) (
digitalWrite (ledPin, HIGH);
Serial.println ("TOUCHED");
}
annet (
digitalWrite (ledPin, LOW);
Serial.println ("ikke berørt");
}
forsinkelse (500);
}

Koble berøringssensoren og Arduino UNO som vist på bildet. Kretsen kan suppleres med en LED som tennes når sensoren berøres, koblet via en 430 Ohm motstand til pinne 13. Berøringsknappene er ofte utstyrt med en berøringsindikator. Det er mer praktisk for operatøren å jobbe på denne måten. Når vi trykker på en mekanisk knapp, føler vi et klikk uansett systemets reaksjon. Her er nyheten i teknologien litt overraskende på grunn av våre motoriske ferdigheter som har utviklet seg gjennom årene. Trykkindikatoren avlaster oss fra den unødvendige nyhetsfølelsen.

Berøringssensor for Arduino

Modulen er en berøringsknapp, ved utgangen genereres et digitalt signal, hvis spenning tilsvarer nivåene på logiske enheter og null. Henviser til kapasitive berøringssensorer. Vi kommer over denne typen datainnmatingsenheter når vi arbeider med visning av et nettbrett, en iPhone eller en berøringsskjerm. Hvis vi trykker på ikonet på skjermen med en pekepenn eller en finger, bruker vi her et område av brettoverflaten på størrelse med et Windows -ikon, som bare berøres med en finger, pennen er ekskludert. Grunnlaget for modulen er TTP223-BA6 mikrokrets. Det er en strømindikator.

Kontrollerer melodiens rytme

Når det er installert i enheten, er sensorområdet på modulkortoverflaten dekket med et tynt lag glassfiber, plast, glass eller tre. Fordelene med en kapasitiv berøringsknapp inkluderer lang levetid og evnen til å forsegle enhetens frontpanel, anti-vandaliske egenskaper. Dette gjør at berøringssensoren kan brukes i utendørs applikasjoner der vanndråper blir direkte eksponert. For eksempel dørklokkeknapp eller husholdningsapparater. En interessant applikasjon innen smarthusutstyr er utskifting av lysbrytere.

Spesifikasjoner

Forsyningsspenning 2,5 - 5,5 V
Svartid for berøring i forskjellige moduser for nåværende forbruk
lav 220 ms
typisk 60 ms
Utgangssignal
Spenning
høy stokk. nivå 0,8 X forsyningsspenning
lav logg. nivå 0,3 X forsyningsspenning
Strøm ved strømforsyning 3 V og logiske nivåer, mA
lav 8
høy -4
Bordmål 28 x 24 x 8 mm

Kontakter og signal

Ingen berøring - utgangssignalet har et lavt logisk nivå, berøring - en logisk enhet ved sensorutgangen.

Hvorfor fungerer det eller litt teori

Menneskekroppen, som alt som omgir oss, har elektriske egenskaper. Når en berøringssensor utløses, manifesteres vår kapasitans, motstand, induktans. På undersiden av modulkortet er det en folieseksjon koblet til inngangen til mikrokretsen. Mellom operatørens finger og folien på undersiden er det et dielektrisk lag - materialet i bærerbasen til kretskortet til modulen. I det øyeblikket det berøres, er menneskekroppen ladet med en mikroskopisk strøm som strømmer gjennom en kondensator dannet av en del av folie og en menneskelig finger. I en forenklet oversikt flyter strømmen gjennom to seriekoblede kondensatorer: en folie, en finger plassert på motsatte overflater av brettet og en menneskekropp. Derfor, hvis overflaten på brettet er dekket med et tynt lag isolator, vil dette føre til en økning i tykkelsen på det dielektriske laget av folie-finger-kondensatoren og ikke forstyrre driften av modulen.
Mikrokretsen TTP223-BA6 fanger en ubetydelig puls av mikrostrøm og registrerer en berøring. På grunn av egenskapene til mikrokretsen, forårsaker denne teknologien ingen skade for arbeid med slike strømmer. Når vi berører tilfellet til en fungerende TV eller skjerm, passerer mikrostrømmer av større størrelse gjennom oss.

Lavt forbruk

Etter at strømmen er på, er berøringssensoren i modus for lav strøm. Etter å ha blitt utløst i 12 sekunder, går modulen over i normal modus. Hvis det ikke skjer noe mer berøring, vil modulen gå tilbake til modusen for redusert strømforbruk. Hastigheten på modulens reaksjon på berøring i forskjellige moduser er angitt i egenskapene ovenfor.

Samarbeider med Arduino UNO

Last ned følgende program til Arduino UNO.

#define ctsPin 2 // Tilkoblingsstift til berøringssensorsignallinjen
int ledPin = 13; // Kontakt for LED

Ugyldig oppsett () (
Serial.begin (9600);
pinMode (ledPin, OUTPUT);
pinMode (ctsPin, INPUT);
}

Ugyldig sløyfe () (
int ctsValue = digitalRead (ctsPin);
hvis (ctsValue == HIGH) (
digitalWrite (ledPin, HIGH);
Serial.println ("TOUCHED");
}
annet (
digitalWrite (ledPin, LOW);
Serial.println ("ikke berørt");
}
forsinkelse (500);
}

Koble berøringssensoren og Arduino UNO som vist på bildet. Kretsen kan suppleres med en LED som tennes når sensoren berøres, koblet via en 430 Ohm motstand til pinne 13. Berøringsknappene er ofte utstyrt med en berøringsindikator. Det er mer praktisk for operatøren å jobbe på denne måten. Når vi trykker på en mekanisk knapp, føler vi et klikk uansett systemets reaksjon. Her er nyheten i teknologien litt overraskende på grunn av våre motoriske ferdigheter som har utviklet seg gjennom årene. Trykkindikatoren avlaster oss fra den unødvendige nyhetsfølelsen.

Avstands- og berøringssensorer

Ultralydsensor

Ultralydssensoren er en av to sensorer som erstatter visjonen til roboten. En ultralydsensor lar roboten se og oppdage objekter. Den kan også brukes til å gjøre roboten i stand til å unngå hindringer, estimere og måle avstand og fange bevegelsen til et objekt.

Ultralyds sensoravlesninger måles i centimeter og tommer. Den kan måle avstander fra 0 til 255 centimeter med en nøyaktighet på +/- 3 cm. Ultralydsensoren fungerer på samme prinsipp som en flaggermuslokalisator: den måler avstanden ved å beregne tiden det tar for en lydbølge å komme tilbake etter å ha blitt reflektert fra et objekt, som ekko.

Store objekter med harde overflater er best definert. Gjenstander fra myke materialer(tekstiler) eller rund (ball), samt for tynn, liten osv., kan gjøre sensoren vanskelig å betjene.

Vær oppmerksom på at to eller flere ultralydtransdusere som opererer i samme rom kan forstyrre og redusere nøyaktigheten av resultatene.

Eksempler på applikasjoner for ultralydavstandssensorer inkluderer bruk i biler for å varsle føreren eller automatisk kontroll basert på signaler fra sensorer som identifiserer farlige situasjoner nettverk med et grensesnitt mellom mennesker og maskiner (HMI).

Figur 1

Det ultralydprinsippet for hinderdeteksjon er basert på ekkoprinsippet. Transduseren inneholder to transdusere: en transduser sender ut ultralydbølger, og de reflekterte bølgene detekteres av en eller flere andre transdusere. Den samme transduseren som sender ultralydbølger kan brukes til å oppdage den reflekterte bølgen. Hensikten med sensorene er å oppdage tilstedeværelse eller fravær av et hinder, men dette prinsippet (flytid) gjør det også mulig å beregne avstanden til et objekt basert på tidspunktet for ekkoets retur med en kjent hastighet på lydutbredelse.

Ultralyd er ikke annet enn vibrasjon ved en frekvens> 20 kHz. De fleste kommersielt tilgjengelige omformerne opererer i området 40-250 kHz.

Variasjoner i sensorernes akustiske parametere, miljø og forskjellige formål påvirker driften av enheter betydelig.

V ultralyd sensor transduseren genererer en kort puls rettet mot målet og vender tilbake

Det er viktig at lydhastigheten er en funksjon av sammensetningen og temperaturen til mediet (luften) og påvirker sensorens nøyaktighet og oppløsning. Nøyaktigheten til avstandsmålinger er direkte proporsjonal med nøyaktigheten til lydhastigheten som brukes i beregningene, og varierer i virkeligheten fra 345 m / s kl. romtemperatur opptil mer enn 380 m / s ved en temperatur på omtrent 70 ° C. Lydbølgelengde

er en funksjon av ultralydhastigheten c og er relatert til frekvensen ѓ, derfor påvirker disse parameterne (bølgelengde og frekvens) også oppløsningen og nøyaktigheten, samt minimumsstørrelse mål og avstandsområde målt av sensoren.

Lyddemping er en funksjon av frekvens og fuktighet, som påvirker den maksimale avstanden sensoren kan registrere. Lengre (lavere frekvens) bølger har mindre demping. Ved frekvenser over 125 kHz skjer maksimal demping ved en relativ fuktighet på 100%, ved frekvenser på 40 kHz - allerede ved en fuktighet på 50%. Siden sensoren må fungere med alle fuktighetsverdier, bruker beregningen maksimal demping for hver frekvens.

Bakgrunnsstøy er en funksjon av frekvens og avtar med økende frekvens, og påvirker også den maksimale påviselige avstanden og minimum målstørrelse. Oppløsningen og nøyaktigheten er høyere ved høye frekvenser, mens området er høyere med lengre bølgelengder.

Berøringssensor

Berøringssensoren er en knapp som har to tilstander - trykket og deprimert. Sensoren gjenkjenner en annen berøringstilstand ved hjelp av programvare.

Du kan se responsen fra berøringssensoren på displayet i visningsmodus. Når sensorknappen ikke trykkes, viser displayet 0, og når sensoren trykkes - 1.

Ved å legge til en berøringssensor (for eksempel i form av en støtfanger) i robotstrukturen, kan du få roboten til å endre oppførsel når sensoren er aktivert.

Berøringssensoren er et av berøringsorganene for roboter, noe som gjør det nødvendig uansett hvor roboten trenger å reagere på gjenstander.

Berøringssensoren lar roboten røre.

Trykkføleren kan bestemme øyeblikket for å trykke noe på den, så vel som frigjøringsøyeblikket.

Berøringssensoren er vist i figur 2.

Fig.2 Berøringssensor

Referanseenheter og tilbehør som brukes

Mikrometer

For måling inaktiv trekk berøringssensoren trenger et mikrometer (eller skiveindikator) ICh-25, som måler avstanden som sensoren har passert til den utløses.

ICh-25 er designet for å måle lineære dimensjoner ved absolutte og relative metoder, bestemme størrelsen på avvik fra en gitt geometrisk form og gjensidig disposisjon overflater.

Figur 3 viser flere typer indikatorer.

Fig.3.

Parametere for ICh 25 mikrometer:

Måleområde 0-25 mm.

Gradering 0,01 mm.

Dimensjoner 159x85x51 mm.