Сенсорная кнопка общие сведения

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

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.