Для управления различными устройствами в настоящее время придумано достаточно много разнообразных кнопок, переключателей и датчиков. Одним из подобных устройств является сенсорный датчик, который еще называют датчиком касания – от англ. Touch Sensor. Сенсорные датчики значительно упрощают ввод информации и легко подключаются к различным микроконтроллерам. Сейчас наиболее распространены емкостные сенсорные датчики – его подключение к плате Arduino мы и рассмотрим в данном проекте. С его помощью мы будем включать и выключать свет в комнате.
Ранее на нашем сайте мы рассматривали подключение панели с сенсорными кнопками к микроконтроллеру AVR.
Сенсорный датчик (датчик касания) TTP223
Сенсорный датчик, который мы будем рассматривать в данном проекте, состоит из модуля емкостного сенсорного датчика и драйвера датчика на основе микросхемы TTP223. Рабочее напряжение для микросхемы TTP223 составляет от 2 до 5,5 В. Потребление тока у этой микросхемы очень низкое. Благодаря относительно дешевой цене, низкому энергопотреблению и легкости интеграции в различную встраиваемую электронику сенсорные датчики TTP223 получили в настоящее время достаточно широкое распространение.
Внешний датчика TTP223 показан на следующем рисунке.
Как видно из представленного рисунка, распиновка датчика достаточно проста. На одной стороне платы датчика расположена сенсорная область размером 11 мм на 10,5 мм с диапазоном срабатывания около 5 мм. На другой стороне платы датчика установлена микросхема TTP223, светодиод, резисторы и конденсатор.
При подключении датчика TTP223 к питанию по умолчанию на выходе OUT устанавливается напряжение низкого уровня (LOW). Если прикоснуться пальцем к рабочей области датчика, то выход OUT переключается с низкого уровня на высокий и загорается встроенный светодиод датчика. При необходимости настройки датчика можно использовать перемычки А и В, а так же перемычку без подписи (по умолчанию перемычки не установлены).
Назначение перемычек А и В:
► А – 0 / В – 0 – без фиксации состояния, при касании на выходе «1»
► A – 1 / B – 0 – без фиксации состояния, при касании на выходе «0»
► A – 0 / B – 1 – с фиксацией состояния (триггер), при касании на выходе «1»
► A – 1 / B – 1 – с фиксацией состояния (триггер), при касании на выходе «0»
То есть, перемычка А устанавливает логическое состояние на выходе «1» или «0» при нажатии, а перемычкой В включаем триггер и чтобы переключить состояние, необходимо повторно коснуться датчика.
Настройка чувствительности осуществляется с помощью добавления конденсатора от 0 до 50 пФ, где 0 пф соответствует максимальной чувствительности, а 50 пф – самой низкой чувствительности.
Для более подробного изучения принципов работы датчика рекомендуем вам посмотреть даташит на датчик TTP 223.
Немного о принципах работы реле
В этом проекте мы будем управлять включением/выключением электрической лампочки с помощью сенсорного датчика, платы Arduino и реле. Принцип работы реле различного типа показан на следующем рисунке.
NO на этом рисунке обозначает нормально разомкнутые контакты, а NC – нормально замкнутые контакты. L1 и L2 – это выводы катушки реле. Когда на катушку реле не подано напряжения реле находится в выключенном состоянии – якорь (POLE) подключен к нормально замкнутому контакту. При подаче питания на катушку якорь реле подключается к нормально разомкнутому контакту.
Очень важно определить рабочие параметры реле перед тем как включать его в схему. Реле различаются, в частности, по рабочему напряжению, прикладываемому к катушке реле (контакты L1 и L2). Некоторые реле имеют рабочее напряжение 12 В, некоторые – 6 В, а некоторые – 5 В. Для нашего проекта мы использовали реле с управляющим (рабочим) напряжением 5 В с возможностью коммутации напряжения 250 В с током до 6 А.
Необходимые компоненты
- Плата Arduino Uno (купить на AliExpress).
- USB кабель для программирования и питания.
- Сенсорный датчик (Touch Sensor) TTP223 (купить на AliExpress).
- Транзистор BC549B.
- Диод 1N4007 (купить на AliExpress).
- Резистор 2 кОм (купить на AliExpress).
- Резистор 4,7 кОм (купить на AliExpress).
- Реле с управляющим напряжением 5 В.
- Электрическая лампочка с держателем.
- Макетная плата.
- Соединительные провода.
Резистор 2 кОм, транзистор BC549B и диод 1N4007 можно заменить модулем реле.
Работа схемы
Схема управления светом в доме с помощью сенсорного датчика и платы Arduino представлена на следующем рисунке.
Транзистор используется для включения и выключения реле – он используется в связи с тем, что контакты платы Arduino не способны обеспечить ток, необходимый для срабатывания реле. Диод 1N4007 предназначен для блокировки (гашения) электромагнитных импульсов, возникающих при включении и выключении реле. Сенсорный датчик непосредственно подключен к плате Arduino.
Внешний вид собранной на макетной плате конструкции проекта показан на следующем рисунке.
А на следующем рисунке показана схема соединений проекта на макетной плате.
Объяснение программы для Arduino
Полный текст программы приведен в конце статьи, здесь же мы кратко рассмотрим его основные фрагменты.
Для начала в программе нам необходимо подключить используемые библиотеки.
|
1 |
#include <Arduino.h> |
Далее в программе мы должны инициализировать все используемые контакты: сенсорный датчик подключен к контакту A5, реле – к контакту A4. Для работы программы также используется встроенный в плату светодиод, подключенный к контакту 13.
|
1 2 3 4 5 6 |
/* * Pin Description */ int Touch_Sensor = A5; int LED = 13; int Relay = A4; |
Далее в функции void setup() нам необходимо задать режимы работы используемых контактов.
|
1 2 3 4 5 6 7 8 |
/* * Pin mode setup */ void setup() { pinMode(Touch_Sensor, INPUT); pinMode(LED, OUTPUT); pinMode(Relay, OUTPUT); } |
Далее объявим две переменные целого типа: переменная ‘condition’ используется для хранения состояния сенсорного датчика (нажат он или нет). Переменная ‘state’ используется для хранения состояния светодиода и реле – включены они или выключены.
|
1 2 3 4 5 |
/* * Programme flow Description */ int condition = 0; int state = 0; //To hold the switch state. |
Сенсорный датчик во время нажатия (прикосновения) изменяет свое состояние с логического 0 на логическую 1. Мы состояние датчика считываем с помощью функции digitalRead() и сохраняем его в соответствующей переменной. Когда состояние датчика равно 1 состояния светодиода и реле изменяются. Тем не менее, для устранения эффекта дребезга контактов в программе используется соответствующая задержка (debounce delay). Эта задержка delay(250) используется для распознавания одиночного нажатия на датчик.
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 |
void loop() { condition = digitalRead(A5); // Reading digital data from the A5 Pin of the Arduino. if(condition == 1){ delay(250); // debounce delay. if(condition == 1){ state = ~state; // Changing the state of the switch. digitalWrite(LED, state); digitalWrite(Relay, state); } } } |
При тестировании проекта соблюдайте меры предосторожности при работе с напряжением сети переменного тока (220 В).
Исходный код программы (скетча)
Код программы достаточно простой. Но если у кого возникнут какие либо вопросы по тексту данной программы, то вы можете задать их в комментариях к данной статье.
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 |
/*//==============================================================================// * TTP223 interfacing with Arduino * Date: - 3-04-2019 * Author:- Sourav Gupta * For:- circuitdigest.com *///=============================================================================// #include <Arduino.h> //если вы используете Arduino IDE, то необходимости в подключении этой библиотеки нет //#define ON 1 //#define OFF 0 /* * Pin Description */ int Touch_Sensor = A5; int LED = 13; int Relay = A4; /* * Programme flow Description */ int condition = 0; int state = 0; //To hold the switch state. /* * установка режима работы контактов */ void setup() { pinMode(Touch_Sensor, INPUT); pinMode(LED, OUTPUT); pinMode(Relay, OUTPUT); } void loop() { condition = digitalRead(A5); // считываем состояние контакта A5 платы Arduino if(condition == 1){ delay(250); // de-bounce delay (задержка для устранения эффекта дребезга контактов) if(condition == 1){ state = ~state; // изменяем состояние переменной (и светодиода с реле соответственно) digitalWrite(LED, state); digitalWrite(Relay, state); } } } |
Видео, демонстрирующее работу проекта
Похожие статьи
(1 голосов, оценка: 1,00 из 5)
Загрузка...
ещё и новичка в заблуждение можно ввести .... ,на монтажной плате цветовое назначений линий + - задом наперёд нарисовано! ,в общем "крутая схема" 5с+
Ну вы прямо раскрыли обман века, поздравляю ))
Айтишники ведь люди рассеянные, иногда ведь допускают опечатки ))
сразу бы восьми ядерный пень прикрутил к ttp223
Конечно, здесь достаточно самого простого микроконтроллера и нужды в использовании именно Ардуино нет. Но к обычным микроконтроллерам нужен программатор или еще какие-нибудь заморочки для их программирования, а с Ардуино работать невероятно просто и доступно даже для слабо разбирающихся в электронике и программировании
к выходу TTP223 цепляешь транзистор и потом хоть оптопару с симистором хоть реле ,в чем прикол ???? микроконтроллера ???????
Потому что с помощью микроконтроллера (или платы Ардуино) можно реализовать какие-нибудь интеллектуальные действия в этом проекте. Наверняка многие же захотят добавить в этот проект своих функций чтобы сделать его более универсальным
Ну тут же конкретно написано : Управление светом в доме с помощью сенсорного датчика и Arduino. :-)) ,(Наверняка многие же захотят добавить в этот проект своих функций чтобы сделать его более универсальным)дак это уже другая песня.....
Песня то другая, а из поисковиков трафик на эту статью лучше привлекать по универсальному, а не узко специализированному запросу ))
нахрена здесь нужна ардуина?????????????????????? ,Бред.