37款传感器与模块的提法,在网络上广泛流传,其实Arduino能够兼容的传感器模块肯定是不止37种的。鉴于本人手头积累了一些传感器和执行器模块,依照实践出真知(一定要动手做)的理念,以学习和交流为目的,这里准备逐一动手试试多做实验,不管成功与否,都会记录下来——小小的进步或是搞不掂的问题,希望能够抛砖引玉。
【Arduino】168种传感器模块系列实验(资料代码+仿真编程+图形编程)
实验十三:TTP223 触摸按键模块 自锁 点动 电容式 开关 单路改造SUNLEPHANT
电容式触摸按键模块的实物图片。相似的模块,总共收集到四种,它们的共同点就是都采用了一款经典的触摸键检测IC芯片,其型号为TTP223B。
知识点:TTP223B芯片
一、TTP223概述
TTP223是专门设计的单按键触摸检测芯片,提供1个触摸键。其稳定的触摸检测效果可以广泛的满足不同应用的需求,此触摸检测芯片是专为取代传统按键而设计,触摸检测PAD 的大小可依不同的灵敏度设计在合理的范围内,低功耗与宽工作电压,是此触摸芯片在DC或AC应用上的特性。
二、TTP223特点
1、工作电压 2.0V~5.5V
2、工作电流 @VDD=3V,无负载,SLRFTB=1
(1)低功耗模式下典型值1.5uA,最大值3.0uA
(2)快速模式下典型值3.5uA,最大值7.0uA
@VDD=3V,无负载,SLRFTB=0
(3)低功耗模式下典型值2.0uA,最大值4.0uA
(4)快速模式下典型值6.5uA,最大值13.0uA
3、最长响应时间大约为快速模式下60mS,低功耗模式下220mS @VDD=3V
4、灵敏度可由外部电容(0~50pF)调节
5、由选择管脚(SLRFTB管脚)提供两个采样长度的选择
6、人体触摸检测稳定,可取代传统的直接的开关键
7、由选择管脚(LPMB管脚)提供快速模式和低功耗模式的选择
8、由选择管脚(TOG管脚)提供直接模式、触发模式的选择,同时还保留漏极开路(Open Drain)输出模式,OPDO管脚为漏极开路(Open Drain)输
出,Q管脚为CMOS输出
9、各输出模式都可通过选择管脚(AHLB管脚)选择高电平或者低电平有效
10、由选择管脚(MOTB管脚)提供100sec最长输出时间选择
11、有外部上电复位管脚(RST管脚)
12、上电之后需要约0.5sec的稳定时间,此时间段内不要对键进行触摸,此时所有功能都被禁止
13、始终进行自校准,当键没被触摸时,重校准周期约为4sec。
TTP223B电容触摸按键模块
一、电容式触摸按键工作原理及应用注意事项
1、触摸按键根据它们不同的工作原理可分为两大类:电阻式触摸按键与电容式感应按键。目前大多数的触摸按键都应用的是电容式感应按键,电容触摸按键感应原理是利用人体的感应电容来检测是否有手指存在。当人体(手指)触摸按键的表面时,由于人体相当于一个接大地的电容,因此会加大按键感应片的对地电容,电容触摸按键芯片即通过检测感应片对地电容的变化,判断出是否有触摸的动作。
2、当人的手指按下或者接近按键时,人体的寄生电容将耦合到静态电容上,使按键的最终电容值变大,该变化的电容信号再输入到单片机进行信号转换,将变化的电容量转换成某种电信号的变化量,再由一定的算法来检测和判断这个变化量的程度,当这个变化量超过一定的域值时就认为手指按下。在没有手指按下时,各按键对地有一个等效的静态电容,当有手指按下时,人体电容就叠加到按键上,使按键对地的电容增加,这样获得的电容Cp再输入到芯片中进行处理。
3、任何两个导电的物体之间都存在着感应电容,一个按键即一个焊盘与大地也可构成一个感应电容,在周围环境不变的情况下,该感应电容值是固定不变的微小值。当有人体手指靠近触摸按键时,人体手指与大地构成的感应电容并联焊盘与大地构成的感应电容,会使总感应电容值增加。电容式触摸按键IC在检测到某个按键的感应电容值发生改变后,将输出某个按键被按下的确定信号。电容式触摸按键因为没有机械构造,所有的检测都是电量的微小变化,所以对各种干扰会更加敏感,因此触摸按键设计、触摸面板的设计以及触摸IC的选择都十分关键。
二、电容式触摸按键的优点
1、电容式触摸按键主要是为了克服电阻屏的耐用性所提出的,电容式触摸按键的结构与电阻式的相似,但是其采用电容量为判断标准。简单来说,就是一个IC控制的电路,人手接近界面和下面的电极片形成电容,靠侦测电容量的变化来感应。温度、静电、水、灰尘等外界因素一般不会影响,界面没有太多要求,可以加上背光,音效等,靠人手感应,整个界面没有按键的存在,便于清洁,让产品在外观上更加美观,由于按键没有接点,使用寿命也是非常的长久。由于触摸按键具有简洁,精美,使得产品看起来更加时尚,更容易获取当今客户的青睐,因而,越来越多的产品采用触摸按键来代替机械按键。
(1)电容触摸开关对于各种环境条件具有出色的免疫性,包括耐受电磁干扰 。具有一系列高附加值的功能特点,包括定制背光功能、离散按钮、直线滑块,以及转轮。
(2)电容触摸开关可良好结合手套和触笔使用,提供不锈钢、铝和其他金属或非金属材料的覆盖层,并且可以提供压花按键或盲文设计。
(3)电容触摸开关在手指之类的导电物体进入电场后,电容开关可以加以识别。玻璃、金属和搪瓷涂层的基片,以及钢化玻璃、聚碳酸酯、聚酯或腈纶材料的覆盖层可以实现流线型的电容开关设计,并且方便清理。电容开关能够以更高的经济性和效率来过渡到一键控制功能。
(4)电容触摸开关是一种透明的导电聚合物涂层,在要求高度严格的开关应用中良好的结合了导电性、透光率,以及无限的手指控制次数。
2、相较于机械式按键和电阻式触摸按键,电容式触摸按键不仅耐用,造价低廉,机构简单易于安装,防水防污,而且还能提供如滚轮、滑动条的功能。但是电容式触摸按键也存在一个问题,因为没有机械构造,所有的检测都是电量的微小变化,所以对各种干扰敏感得多。
三、电容式触摸按键应用注意事项
(1)触摸面板必须选用绝缘材料,可以是玻璃、聚苯乙烯、聚丙乙烯(pvc)、尼龙、树脂玻璃等,按键正上方1mm以内不能有金属,触摸按键50mm以内的金属必须接地,否则金属会影响案件的灵敏度。
(2)在生产过程中,要保持面板的材质和厚度不变,面板的表面喷涂必须使用绝缘的涂料。
(3)触摸按键的最小面积建议不小于5*5mm,但要视绝缘材料材质和厚度而定。
(4)触摸按键之间或触摸按键与元器件之间的最小距离以不小于4mm为最佳,如灵敏度调高则间距相对需要增加。
(5)双面板触摸感应PAD的周围与背面一般建议不铺地,触摸感应PAD与PAD之间尽量避免不同PAD之平行引线距离过近,这些都能降低触摸按键的灵敏度。
(6)注意:触摸按键的使用前提是需要一个稳定的静态电容值,不应当动态地测试触摸按键电路的可行性。
四、篮板点动型电容式触摸开关模块
1、该模块是一个基于触摸检测IC(TTP223B)的电容式点动型触摸开关模块。常态下,模块输出低电平,模式为低功耗模式;当用手指触摸相应位置时,模块会输出高电平,模式切换为快速模式;当持续12秒没有触摸时,模式又切换为低功耗模式。可以将模块安装在非金属材料如塑料、玻璃的表面,另外将薄薄的纸片(非金属)覆盖在模块的表面,只要触摸的位置正确,即可做成隐藏在墙壁、桌面等地方的按键。该模块可以让你免除常规按压型按键的烦恼。
2、模块参考电原理图
4、模块主要特色
(1)低功耗
(2)抗干扰能力强
(3)寿命长可连续工作
(4)直接可接单片机输IO口
(5)供电电源可为2~5.5V DC
(6)可单独控制一块的继电器模块
(7)连接单片机,实现触摸开关功能
(8)是标准2.54mm排针做输入输出连接
(9)四周有M2螺丝固定安装孔,便于安装
(10)正反面均可作为触摸面,可替代传统的轻触按键
(11)点动型,初态为低电平,触摸为高电平,不触摸为低电平(类似轻触按键功能)
3、模块接脚与使用
(1)控制接口——共3个引脚(GND、VCC、SIG),GND为地,VCC为供电电源,SIG为数字信号输出脚;
(2)动作注释——先轻触点动型触摸传感器,再稍长时间按住点动型触摸传感器,则可实现台灯闪亮与长亮;
(3)电源指示灯——绿色LED,上电正确即发亮;
(4)触摸区域——类似指纹的图标内部区域,手指轻轻触摸即可触发;
(5)定位孔:4个M2螺丝定位孔,孔径为2.2mm,便于安装定位,实现模块间组合。
五、红板AB款点动自锁电容式触摸开关模块
1、最新版,红色板子,字符无措,距离增加
供电:2.5v-5.5v
模块尺寸:15mmX11MM
2、模块参考电原理图
3、模块可以通过改变A、B两个焊点的通断,实现点动与自锁功能的转换
4、模块使用方法
5、触摸模式使用说明
(1)自锁模式——按一下输出——,再按一下停止输出;
(2)点动模块——按下输出,松开停止输出(输出为高电平或低电平)。
六、AT款蓝板点动自锁电容式触摸开关模块
1、模块参数
(1)芯片:TTP223B
(2)供电电压:3-5.5V
(3)默认:为点动高电平模式
(4)待机电流:0.02ma (不亮灯情况) ,亮灯情况 1.8ma
(5)输出电平:高电平与供电电压基本一致
(6)输出电流: 小于8ma
(7)触摸面规格:1.4*1.4cm
(8)工作模式:点动、自锁 (电烙铁焊接切换)
(9)穿透距离:6mm内(非金属材质)
(10)带7秒自动复位和内置LDO稳压,保证长时间稳定工作不死机。
2、采用带7秒自动复位和内置LDO稳压好处——
复位功能又称自恢复功能。最重要的功能是某些产品,比如手环,mp3之类的产品要求先接电源再装壳。如果没有复位的话,当面板扣上,相当于手指解摸,会一直会有信号输出,从而导致触摸锁死。而有复位功能后,在超出设定时间后,触摸信号会恢复初始状态,从而可正常使用。内置稳压LDO的好处,无需外挂LDO芯片也可稳定工作,节省空间成本,没有内置LDO稳压的触摸模块,采用不干净的电源供电会导致电源波动,发出错误的指令和造成死机不工作
3、模块介绍与使用
七、带红色或绿色背光板锁存电容式按键触摸模块
1、模块特点——
(1)没有任何机械部件,不会磨损,无限寿命,减少后期维护成本;
(2)其感测部分可以放置到任何绝缘层(通常为玻璃或塑料材料)后面,很容易制成与周围环境相密封的键盘,以起到防潮防水的作用;
(3) 面板图案随心所欲,按键大小、形状任意设计,字符、商标、透视窗等任意搭配,让产品的整体感更强;
(4)与实体按键相比,触摸按键更不易损坏;
(5)信号的输出是锁存输出
(6)+3V~+6V宽电压输入范围,+3.3V信号输出,可直接用于驱动继电器、光耦、LED灯等原件;
(7)-30~+70℃工作温度范围;
(8)触摸灵敏,无滞后、延时、闪烁等不良反应;
(9)模块尺寸:20163.5MM(含元器件,不含插针)带插针13mm。
2、引脚定义及参数——
VCC:电源正极 接+3~6V
GND:电源负极 接地
OUT引脚:电平输出;+3.3V±0.1V、300mA
3、可以应用以下场所——
抽油烟机操作面板;
触摸开关;
手持家庭空气环境检测仪;
具有防水功能的工业控制设备键盘;
车载设备;
蓝牙测试架信息显示。