Как работает сенсорная кнопка

Содержание

Сенсорные кнопки не имеют подвижных частей и срабатывают от легкого касания руки. Их основным рабочим элементом является сенсор, реагирующий на прикосновения через поверхность толкателя кнопки. Внутри нее находится электронный датчик, фиксирующий изменение емкости. Когда срабатывает датчик касания, загорается светодиодный индикатор, расположенный на модуле.

Количество циклов нажатия кнопки – неограниченное. Предусмотрена герметизация устройства уровня IP68.

Варианты применения сенсорных клавиш

Сенсорные кнопки НПО «Электроавтоматика» устанавливают в автобусах, поездах, а также в приборах, которые применяются в самых различных областях. К ним относятся:

пульты управления;
оборудование пищевой промышленности;
медицинские приборы;
инсталляции;
системы контроля доступа (СКУД);
щиты, шкафы и пульты управления оборудованием;
оборудование фармацевтической и химической промышленности.

Влагозащитные сенсорные клавиши целесообразно устанавливать в местах с высокой проходимостью людей: к примеру, в лифтовых кабинах, метрополитене, при входе в административные здания.

Назначение сенсорных кнопок

Сенсорные кнопки — распространенный элемент для коммутации в электрических устройствах. Применение сенсорных кнопок очень обширно — они позволяют легко управлять практически любой электротехникой, показывают высокую исправность работы и современно выглядят.

Устройство и назначение сенсорных кнопок

В конструкции сенсорных кнопок — площадка для нажатия, медная пластина, проводящая ток, элемент для заземления и печатная управляющая плата, а также вывод для подключения. Токопроводящая пластина, как и человеческое тело, имеет определенную емкость, меняющуюся при воздействии электрического поля. При касании кнопки емкость меняется и замыкается электрическая цепь.

Сенсорные кнопки обладают многими преимуществами:

в них нет подвижной части, которая может ломаться, западать, изнашиваться;
они компактны и придают устройству современный вид;
конструкция полностью герметична, не имеет зазоров, поэтому оптимальна для уличных устройств, а также тех, которые необходимо мыть или обрабатывать дезинфицирующими составами.

Применение сенсорных кнопок за счет их функциональности очень широко:

они используются в различных пультах управления;
в медицинской, фармацевтической, пищевой отрасли, так как выдерживают многократные циклы дезинфекции;
устанавливаются в автоматах, лифтах, подъемниках, транспорте и других местах, где важны износостойкость и хорошая антивандальная защита.

Характеристики сенсорных кнопок

TTP223 сенсорная кнопка – сенсорный модуль ключ: подключение

Виды сенсорных кнопок могут быть разными в соответствии с их техническими характеристиками:

некоторые модели оснащаются подсветкой, которая может быть цветовой или выполненной в виде надписи или символа;
маркируются разными степенями защиты по системе IP;
отличаются и параметры сенсорных кнопок — размеры, диаметр самой кнопки и установочного отверстия, вес, глубина, длина кабеля;
кнопки могут иметь функцию фиксации, благодаря которой их положение сохраняется, пока не будет нажата связанная с ней в одну цепь другая кнопка;
кнопки имеют разные значения допустимого тока, напряжения, температуры для работы.

Характеристики сенсорных кнопок в нашем каталоге элементов для коммутации подробно указаны в товарных карточках. Для покупки изделий воспользуйтесь формой «Корзина», или свяжитесь с нами по телефону в верхней части страницы. Также можно оставить свои контакты в форме обратного звонка, чтобы наши специалисты перезвонили Вам.

Сенсорные кнопки

— герметичность конструкции предохраняет сенсорные кнопки от засорения и заклинивания попавшими частицами

— отсутствие механических подвижных частей не дает кнопкам разбалтываться и изнашиваться

— сенсорные кнопки могут производить на неограниченное число срабатываний

— кнопки устойчивы к жидкостям агрессивного состава, например к тем, которые применяются для дезинфекции оборудования и помещений

— кнопки в гигиеническом исполнении отвечают требованиям санитарных норм

— со стороны сенсорной поверхности герметизация IP68.

— для помещений, где возможно разбрызгивание жидкостей, сенсорные кнопки изготавливаются с пониженной чувствительностью, чтобы исключить ложные срабатывания из-за брызг, капель и конденсата, которые могут попасть на кнопку.

Принцип действия сенсорных кнопок основан на изменении емкости конденсатора при регистрации нажатия.

Чувствительная поверхность кнопки вырабатывает некоторое электростатическое поле, а когда в это поле попадает объект с предусмотренной диэлектрической проницаемостью, емкость изменяется и регистрируется срабатывание. При этом транзисторный ключ на выходе переключается и меняется уровень выходного электрического сигнала.

Ободок, окружающий сенсорную поверхность кнопки, предусматривает подсвечивание — при касании цвет его меняется с зеленого на красный или наоборот.

Также можно заказать пиктограмму, и поместить в центр кнопки под прозрачной вставкой, чтобы обозначить назначение кнопки.

Модельный ряд сенсорных кнопок производства ТЕКО имеет разновидности, которые допускают внешнее переключение световой индикации, отображающие состояние цепи оборудования.

Универсальность и надежность сенсорных кнопок позволяет использовать их в различных сферах:

— в операторских пультах управления оборудованием, в том числе на оборудовании в пищевом и фармацевтическом производстве, в медицинских центрах, где требуются кнопки в гигиеническом исполнении

— в автоматах различного назначения, типа банкоматов или вендинговых устройствах

— в панелях управления лифтом

— в поездах и самолетах

и в тому подобных целях.

Урок 3. TTP223 сенсорная кнопка схема подключения к Arduino

Сенсорные кнопки устроенны так, что они реагируют на изменение емкости. Изначально кнопка имеет определенную емкость, которая разная у каждой модели данных датчиков.

Так как тело человека обладает некоторой емкостью и небольшим реактивным сопротивлением. Если прикоснуться пальцем какого-нибудь проводника, то по нему потечет ток утечки. В сенсорных кнопка установлен чип (в нашем случае TTP223), который определяет данную утечку. При достижении определенного значения происходит срабатывания.

Технические характеристики TTP223

Напряжение питания постоянного тока, В: 2 – 5.5
Потребляемый ток (в покое, при VCC= 3 В), мкА: 70
Максимальное время срабатывания (при VCC= 3 В), мС: 220
Габаритный размер платы, мм: 11×15

Подключим сенсорную кнопку TTP223 в Arduino

Как подключить кнопку к Arduino я рассказывал в Урок1 — Подключение кнопки и светодиода кплате Arduino

Для подключения сенсорной кнопки не нужно дополнительно ставить резистор потягивающий резистор. Все еже реализовано в самой кнопке. И контакт не будет висеть в воздухе.

Проверим будет или нет работать код из урока подключения кнопки к Arduino.

int led_pin=3; // пин подключения int button_pin = 4; // пин кнопки void setup() < pinMode(led_pin, OUTPUT); // Инициализируем цифровой вход/выход в режиме выхода. pinMode(button_pin, INPUT); // Инициализируем цифровой вход/выход в режиме входа. >void loop() < if (digitalRead(button_pin) == HIGH) < // Если кнопка нажата digitalWrite(led_pin, HIGH);// зажигаем светодиод >else < //Иначе digitalWrite(led_pin, LOW);// выключаем светодиод >>

Как видим у нас все работает аналогично обычной кнопке.

При этом есть еще один бонус от использования сенсорной кнопки. Нам не нужно устранять дребезг кнопки. Если вы не знаете что это смотрите : Урок2. Нажатие кнопки без ложных срабатываний.Устраняем дребезг кнопки

Также данную сенсорную кнопку можно сконфигурирован для работы в одном из 4 режимов для этого нужно спаять перемычки А и В на плате:

Режимы

На время касания на выходе “1”

На время касания на выходе “0”

режим триггера, состояние выхода после касания – “0”

режим триггера, состояние выхода после касания – “1”

Как мы видим если спаять перемычки А и В. Мы сконфигурирован сенсорную кнопку как логический ключ. И не меняя программу мы можем включать светодиод и выключать при нажатии на сенсорную кнопку TTP223 .

Давайте подключим реле, вместо светодиода, не меняя программу.

Как видим, реле также отлично работает включается и выключается.

Если мы можем сконфигурировать кнопку так, что она будет работать как триггер. При нажатии подать положительный сигнал на выход. Для управления простыми устройствами такими как светодиод и реле. Из схемы можно убрать Arduino.

Для подачи напряжения буду использовать MICRO USB адаптер 5pin

Подключим светодиод к сенсорной кнопку . Как видим все работает.

Если же подключить реле к сенсорной кнопке TTP223 .

Оно не работает, потому, что кнопку можно подключить как логический ключ. Электродвигателя, реле и пр. (даже на 3-5 В) работать не будут. Сенсорная кнопка просто сгорит. Для примера я подключал параллельно 3 светодиода. И как видно из эксперимента начинаются ложные срабатывания. По техническим характеристикам даже 4 светодиода для данной кнопки много.

Но не обязательно ограничиваться реле. Можно подключать MOSSFET или твердотельное реле.

Проверку на работоспособность с разными материалами: пластик, картон, фанерой. Если на сенсорную кнопку положить материал не толще 2 мм. Кнопка работает отлично. Более 2 мм. Работает только с пластиком. Но это у меня. Возможно у вас будут другие результаты. Как у вас работают сенсорные кнопки пишите в комментарии.

Вывод: Сенсорная кнопка TTP223 имеет ряд преимуществ при использовании в проектах на Arduino , по сравнению с тактовой кнопкой. Но она не может быть использована в силовых цепях.

Варианты применения сенсорных клавиш

пульты управления;
оборудование пищевой промышленности;
медицинские приборы;
инсталляции;
системы контроля доступа (СКУД);
щиты, шкафы и пульты управления оборудованием;
оборудование фармацевтической и химической промышленности.

Главные преимущества по сравнению с механическими

В сравнении с механическими аналогами сенсорные кнопки от НПО «Электроавтоматика» имеют много значимых преимуществ, к которым относятся:

повышенная устойчивость к изнашиванию;
неограниченный ресурс циклов ВО;
быстрое срабатывание от легкого прикосновения пальцем;
современный стильный дизайн;
использование в агрессивных условиях;
вандалоусточивость;
возможность обработки дезинфицирующими и моющими средствами.

В отличие от сенсорных выключателей американского и европейского производства, отечественные изделия имеют более низкую стоимость и долгий срок службы. Поставки продукции по России осуществляются своевременно без задержек.

Заказать сенсорные кнопки влагозащищенные

Технические параметры

► Модуль собран на микросхеме TTP223B;
► Напряжение питания модуля: 2.5 – 5,5 В;
► Потребляемый ток при 5V (без светодиода): 11 мкА “холостой”, 15 мкА “нажат”
► Потребляемый ток при 3.3V (без светодиода): 7 мкА “холостой”, 9 мкА “нажат”
► Заявленный ток в режиме сна: 1.5-3 мкА
► Максимальный ток цифрового выхода: 8 мА
► Чувствительность: 0 – 50 пФ;
► Расстояние срабатывания: около 5 мм на воздухе, также работает через неметаллы (пластик, дерево, картон и т.д.)
► Режим работы по умолчанию: кнопка без фиксации, сигнал при нажатии 0 (HIGH)
► Время отклика (режим пониженного энергопотребления): 220 мс;
► Время отклика (активный режим): 60 мс;

Емкостной сенсорный датчика основан на специализированной микросхеме TTP223. Рабочее напряжение микросхемы TTP223 составляет от 2 до 5,5 В, а потребление тока очень низок. Из-за дешевизны и легкой интеграции сенсорный датчик стал очень популярным, по сравнению с другими сенсорными датчиками.
На одной стороне платы, расположена сенсорная область размером 11 мм на 10,5 мм с диапазоном срабатывание около 5 мм. На другой стороне платы установлена микросхема TTP223, светодиод, резисторы и конденсор.

При подключении датчика TTP223 к питанию, по умолчанию выход OUT устанавливается в низкое состояние. Если прикоснутся пальцем рабочий области датчика, выход OUT переключается с низкого уровня на высокий и загорится встроенный светодиод. При необходимости, можно настроить модуль, для этого предусмотрены две перемычки А и В, а так же перемычка 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 коснутся датчика.

Регулировка чувствительности.
Настройка чувствительности осуществляется с помощью добавления конденсатора от 0 до 50 пФ, где 0 пф максимальная чувствительность, а 50 пф самая низкая чувствительность.

Пример №1 — Управление TTP223 светодиодом.

Необходимые детали:
► Светодиод 5 мм x 1 шт.
► Резистор 270 Ом x 1 шт.
► Макетная плата 400 x 1 шт.
► Провода DuPont F-F, 20 см x 2 шт.

Описание:
В первом примере покажу как управлять светодиодом с помощью сенсорной кнопки TTP223 без установки перемычек.

Подключение.
Для удобства подключения, воспользуемся макетной платой на 400 контактов и DuPont проводами. Установим датчик TTP223 на макетную плату, подключим питание и к выходу OUT через резистор установим светодиод. В качестве питания использую лабораторный блок питания на 5 В, так же можно воспользоватся блоком питания от телефона. Схема подключения ниже.

Заключение:
Если все правильно собрали, когда прикоснетесь к датчику TTP223 светодиод загорится, при отпускании погаснет.

Сенсорная кнопка общие сведения

Сенсорная кнопка это отличная альтернатива типовым механическим кнопкам, которая никогда не изнашиваются и не засоряются, практически не ломаются устойчивы к агрессивным жидкостям, не требуют нажимного усилия, а также вандалоустойчивы.

Принцип работы сенсорных кнопок (СК)

Чувствительная поверхность типовой сенсорной кнопки генерирует электрическое поле реагирующее на изменение емкости при попадании в него биологического объекта, обладающего некоторой диэлектрической проницаемостью. При этом преобразователь настраивается на касание руки или пальца человека. При срабатываниях сенсорного выключателя запускается процесс переключения выходного ключа (построенного на транзисторе) и изменение значений выходных цепей.

Вокруг чувствительной поверхности большинства сенсорных кнопок находится кольцевой светоизлучатель, изменяющий цвет свечения при касании к сенсору. Среди СК существуют разновидности с внешним переключением световой индикации, позволяющие показывать текущее состояние схем управления. В центре чувствительной поверхности, под прозрачным колпачком можно разместить пиктограмму с подсказкой о назначении кнопки. Со стороны чувствительной поверхности в большинстве моделей СК с помощью специальных герметиков обеспечивается полная герметизация.

Сенсорные кнопки по функциональным вариантам можно разделить на следующие группы:

Динамические сенсорные кнопки При её касании, независимо от длительности прикосновения, переключение выходного сигнала осуществляется в виде импульса с определенной фиксированной длительностью, например 500 мс.
Статические СК Включение происходит во время касания сенсорной кнопки, а выключение при отпускании. Т.е Данный вариант является полным аналогом стандартной механической кнопки без фиксации, за одним но в большинстве моделей длительность активации ограничена 15-30 секундами, после чего статическая СК автоматически переключится в выключенное состояние.

Триггерные сенсорные кнопки — Выходное изменение сигнала идет при каждом касании, аналогично механическому варианту с фиксацией. После отключения питающего напряжения и повторной подаче питания сенсорный выключатель переключается в ждущий режим.
Комбинированные сенсорные кнопки Сочетание статических и триггерных возможностей сенсорных кнопок в «одном флаконе». Активация СК осуществляется при касании, если его длительность превышает определенный временной интервал, а выключение аналогично работе статической сенсорной кнопки. При сдвоенном коротком касании, СК сработает по триггерному варианту и удерживает сигнал на выходе до последующего прикосновения.
Пультовые — Включение происходит касанием , если выполняется условие присутствия положительного напряжения на входах сброса. Сброс или возврат в ждущий режимпроисходит по пропаданию фронта положительного напряжения на любом из входов сброса. При этом сбросовое воздействие имеет больший приоритет, чем включающее. Ждущий режим работы может индицироваться подсветкой, а в активном она выключена.

Простая сенсорная кнопка

Сенсорная кнопка своими руками, схема и описание работы

Простую радиолюбительскую самоделку можно собрать всего на нескольких доступных компонентах. В схеме использовано всего три биполярных транзистора, три сопротивления и один светодиод, (схему смотри в видеоинструкции). Собрать устройство можно даже с помощью навесного монтажа, всё должно нормально работать.

Транзисторы для самодельной констркции можно взять практически любые, в данном варианте NPN структуры: КТ315, КТ3102 или BC547. Сопротивления должны быть мощностью не менее 0,125 Ватт. Светодиод впринципе любого цвета, но лучше взять красный, т.к падение напряжение у них минимальное.

Касаясь пальцем до базы третьего транзистора мы открываем его благодаря наводкам, поэтому через него и огромное сопротивление номиналом 1 Мом протекает электрический ток, который открывает второй полупроводник, а через него уже срабатывает и третий биполярник, который управляет красным светодиодом. Сопротивление 220 Ом в этой цепочки является “токоограничительным”, на нём падает лишнее напряжение, что защищает диод от деградирования кристалла и полного выхода из строя

Если вместо светодиода в схему добавить реле, то через его контакты можно управлять почти любой нагрузкой, в зависимости от типа реле. Хотя более грамотным вариантом включение/отключение нагрузки является коммутация с помощью оптопары, в этом случае будет реализована гальваническая развязка.

Данная схема СК не имеет фиксации, дотронулись – нагрузка подключена, отпустили – она отключилась. Если нужно получить аналог СК с фиксацией можно дополнить в схему триггером, например, на отечественной микросборке КМ555ТМ2. В этом случае при касании к базе транзистора нагрузка будет включена до тех пор, пока не будет произведено следующее касание или не отключится питание.

На практике эту радиолюбительскую самоделку можно использовать для быстрого включения и отключения освещения, но из-за своей простоты схема далеко не идеальна и применять ее в серьезных конструкциях не советую.

Сенсорная кнопка своими руками — простой вариант на двух транзисторах

При прикосновении пальцем руки к выводам сенсора самодельного усилителя оказывается физическое влияние на нагрузку, т.к данная схема сенсорной самоделки способна усилить даже очень низкий ток, идущий через палец человека.

Т.к палец обладает некоторым сопротивлением, поэтому не получится им замкнуть низковольтную схему, чтобы заставить гореть светодиод. Это не говорит о том, что ток не протекает совсем, просто сила тока, идущая через тело человека в конкретном примере очень низкая. Но если его можно зафиксировать, а далее усилить, то без проблем можно использовать человеческий палец в схеме сенсорного переключателя, который непосредственно замыкает цепь со светодиодом или звуковым зуммером. Сенсорная кнопка на схеме выше, как раз и работает по этому принципу.

Схема емкостной сенсорной кнопки на основе микросхемы TTP223

Миниатюрная сборка TTP223 представляет собой сенсор нажатия и характеризуется током потребления и работой в приемлемом диапазоне напряжений (от 2 до 5.5 В)

Схема на рисунке выше может взаимодействовать практически с любым типом микроконтроллером или Arduino через разъем J1. На VCC рекомендуется подавать регулируемые 5 В, и выход OUT будет переключаться в «единичное№ логическое состояние, в тот момент, когда будет нажата кнопка. Светодиод LED1 — индикатор питания, а LED2 индикатор выхода. Чтобы он был задействован, нужно тоько поставить перемычку на JP1. В роли сенсорной пластины (на схеме TP) можно использовать небольшой лист металла в виде круга или квадрата нужного размера.

Сенсорный выключатель на микросхеме TTP223-BA6. В схеме использован модуль Arduino для управления мощной нагрузкой постоянного тока.

Сенсорная кнопка пример сборки на макетной плате.

Транзисторный вариант схемы сенсорной кнопки

Основу такой сенсорной кнопки образует пластинка из токопроводящего металла. Вместо индикаторной лампочки можно подключить обмотку реле. В схеме используются четыре транзистора, три биполярныха (Q2, Q3, Q4), и один полевой.