Сенсорная кнопка на Attiny13

Данная сенсорная кнопка может найти много применений, с её  помощью можно коммутировать нагрузку постоянного тока, а с небольшим дополнением — нагрузку переменного тока. У меня данная кнопка в составе с небольшим дополнением использовалась для включения/выключения света в спальне. Своей простотой конструкции и лёгкостью повторяемости она может стать частью какого-то более серьёзного устройства.

sxema sensor

 

Из достоинств данной кнопки следует отметить, что она автоматически калибруется через каждые 10 срабатываний, а также при первом включении. Такой режим работы сенсора обеспечивает быструю автоматическую подстройку под разные условия и внешние факторы. Например, если сенсор установлен на улице то внешние факторы и паразитная ёмкость сенсора могут меняться очень часто и существенно отличаться от эталонного значения, что может привести к ложный срабатываниям. Также весь сенсор построен на микроконтроллере, который обеспечивает высокую точность и цифровую обработку сигналов, и усреднение результатов измерения. Но, как и у всех устройств и конструкций здесь есть свои минусы — для питания сенсорноё кнопки требуется отдельный  источник 8 — 12В, что исключает простую замену стационарных выключателей данной кнопкой.

Технические характеристики:

Питание, В                                                                                           8– 12

Потребляемый ток, мА                                                                          5-8

Толщина диэлектрика сенсора, мм                                                        2

Минимальное расстояние устойчивого срабатывания, мм                5

Допустимая нагрузка выхода, мА                                                        20

Функции устройства:

— чувствительный и точный сенсор

— автоматическая калибровка

— ручная калибровка

— ручной управление выходом

Рассмотрим принцип работы сенсора. Его основа это измерение ёмкости и сравнение с эталоном, сохранённым в памяти микроконтроллера. Микроконтроллер меряет время заряда паразитной ёмкости ножки микроконтроллера от нуля до логической единицы. Когда к сенсору приближается рука или палец или же другой предмет, обладающий заметной ёмкостью, паразитная ёмкость заметно возрастает что ведёт к увеличению времени заряда паразитной ёмкости – что сигнализирует о прикосновении.

padЧтобы нагляднее было и понятно как работает сенсор, я снял осциллограммы его работы (в программе PROTEUS).

oscilograma-1
Как мы видим на первой осциллограмме (рис.2) , время её зарядки составляет 17,75 микросекунд – довольно быстро. Это исходное состояния сенсора в почти идеальных условиях (внесена паразитная ёмкость в 15 пикофарад).

Если включить ещё 50 пикофарад к имеющимся 15, то время существенно изменится.

oscilograma-2

В итоге время зарядки ёмкости увеличилось до 27,75 микросекунд, что значительно отличается от исходного. Думаю, принцип работы сенсора понятен.

Сенсорная кнопка на Attiny13: 16 комментариев

  1. Помогите пожалуйста подправить пошивку.
    Нужно отключить авто калибровку в версии с фиксацией кнопки.
    Своими силами не получилось.

  2. У меня схема начала работать только после того как подобрал резистор R1.
    Заметил не стабильность в работе и не большую заторможенность в реакции.
    Собрал в итоге свою схему на операционнике и триггере.

  3. 4 и 8 нога не указаны на схеме! Исправьте! Если с минусом на 4 ноге понятно то почему оставлена без внимания 8 нога являющаяся входом для питания?

    1. Да тут как бы и понятно по логике, и по даташиту, и по печатной плате если её открыть! К тому же на схеме приведена модель из симулятора, а неполная схема. Как минимум ещё нужны канденсаторы по питанию, но человеку знакомому с микроконтроллерами это и так понятно.

  4. А можно к нему подключить электромагнитный излучатель, т.е. чтобы прикосновение к сенсору сопровождалось звуком? Если можно, то каким образом это сделать. Заранее СПАСИБО.

    1. Напрямую подключить нельзя, так как выход слабенький, а вот через транзистор запросто! Только излучатель должен быть активным. Если подключить обыкновенную капсульку(бипер) то ничего не выйдет — для этого прошивку править нужно.

      1. А ты сможешь сделать прошивку? У меня имеются вот такие излучатели (HCM1212X), я их хочу подключить к ATtiny13. Хотелось бы ка вот в этой статье http://cxem.net/house/1-168.php , ну или что-то типа этого.

        1. Ваш излучатель можно подключить через транзюк — для этого ненужно менять прошивку.
          А вот по поводу ссылки — это уже другое устройство и на тини13 код не вместится(в плане регулировки яркости и пульта)

  5. Отличное устройство. Проект больше не дорабатывается? Ищу подобную схемку для регулировки яркости светододного светильника. Короткое касание — вкл/выкл, длинное — регулировка яркости мин/макс по кругу.

    1. Спасибо! Да тут собственно дорабатывать то и нечего уже) В планах было сделать простое и надёжное сенсорное устройство — что в итоге и получилось)
      А по поводу регулировки это уже немного другой проект — пока не планирую, но задумка хорошая))

  6. Доходчиво, спасибо! Скажите а в Вашем алгоритме подсчета времени учтен тот факт что логический ноль в схеме это 0.5В, т.е. ведется разряд к 0,0В или отсчет начинается с 0.5В?

    1. Отсчёт начинается с логического «0» и заряжается до логической «1», — тоесть не с нуля. Для справки: диапазон напряжения 0…0,4 В соответствует логическому нулю, а диапазон 2,4…5 В — логической единице.

  7. Спасибо, собрал все работает на обоих прошивках! Вопросик есть, сенсор должен быть определенного размера? Если у меня это 10х15 мм. на текстолите фольга, то чувствительность ам..но:( Как увеличить её если у меня ограничена площадь?

    Спасибо,
    Андрей

    1. по размерам не заморачивался — у меня была площадка порядка 25х25мм (пробывал и другие размеры), дело в том что алгоритм построен так что чувствительность настраивается при первом включении максимально + отстройка от помех и каждое 10-е вклчючение если прошивка с авто-калибровкой. Если чувствительность маловато то можно попробывать залудить площадку — это увеличит её паразитную ёмкость. Можно конешно попробывать увеличить чувствительность в ущерб отстройки от помех, — но тогда возможны ложные срабатывания..

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *