doing cool stuff with cars and electronics

Kapazitiver Touchsensor

Da Touchsensoren cool sind und irgendwie jeder einen will, habe ich mir auch einen gebaut. Stimmt nicht ganz: ich brauchte eine wasserfeste Tastatur für eine verschmutzte Umgebung und habe daher beschlossen, es mit kapazitiven Touchsensoren zu probieren.

Inzwischen bietet fast jeder Hersteller von Microcontrollern eine eigene Touchlösung an und behauptet, die Beste zu haben. Natürlich können nicht alle Recht haben, ich habe mich aber mal für die Lösung von Atmel entschieden. Die haben eine Firma mit ziemlich langer Erfahrung aufgekauft und vermarkten die es als QMatrix® und QTouch. Die Technik werde ich hier nicht lange erklären, dazu gibt es beim Hersteller genügend Material. Im Prinzip wird die Änderung der Kapazität einer Sensorstruktur (bei mir kammförmig) durch die Berührung mit einem Finger gemessen. Der Vorteil von Atmels Variante ist eine große Unempfindlichkeit gegenüber von Störungen und es braucht auch keinen speziellen Controller. Ein beliebiger AVR-Microcontroller genügt, vorzugsweise ein moderner Typ wegen der geringeren Leistungsaufnahme. Nachteil ist, dass einige externe Komponenten (Widerstände und Kondensatoren) benötigt werden. Andere Hersteller bauen alle benötigten Teile in spezielle Varianten ihrer Controller bereits ein, sodass man die Tasten direkt anschließen kann. Dafür ist man bei der Auswahl der Chips aber eingeschränkt.

Hier also meine Lösung mit 16 Tasten. Ausgelegt ist die Sensorstruktur auf eine 1,5mm dicke Frontplatte aus GFK. Zu Testzwecken verwende ich ein Stück FR4 Platinenmaterial, das mit doppelseitigem Klebeband aufgeklebt wurde. Hat genau die passende Dicke und besteht im Prinzip ebenfalls aus GFK. mit kleinen Änderungen im Layout sind bis zu 10mm möglich, mit Einschränkungen laut Atmel sogar mehr. Im Test funktioniert auch alles wunderbar. Touchplatine mit AVR-Dragon und USB-UART

Auf dem Bild sieht man die Sensorplatine (Format 160mm*100mm) mit 16 Tasten (4×4) und dem Microcontroller (linke obere Ecke) zusammen mit dem Programmier-und Debugadapter (AVR-Dragon) und einen meiner allseits beliebten FT232R USB-UARTs.

Hexadezimale TastaturNachtrag: Und hier die Vorderseite mit einer hexadezimale Tastatur.

Nachtrag2: Plastikspray scheint sich nicht mit wasserfestem Stift zu vertragen. Nach der Lackierung ist die schöne Tastatur leider verlaufen. Kein Foto, da zu traurig😦

Wie bereits angedeutet, ist die Schaltung sehr robust. Wasser auf der Frontplatte wird nicht als Tastendruck erkannt und im Gegensatz zu Spielzeug von einem Obsthändler (angebissen) reagieren die Tasten auch auf die Bedienung mit Handschuhen.

Ein prinzipieller Nachteil von kapazitiven Sensoren ist, dass man keine leitfähige Frontplatte verwenden kann. Ein Aluminiumgehäuse funktioniert also nicht. Ist in meinem Fall aber kein Problem.

Mit kleinen Änderungen könnte man mit der Technik auch ein schönes Zahlenschloss für eine Tür mit elektrischer Entriegelung bauen…

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