Dokunmatik sensörler, günümüzde Arduino ile birlikte ekranlar ve IoT projeleri için yaygın olarak kullanılmaktadır. Lambalarda, akıllı telefonların dokunmatik ekranlarında ve birçok farklı uygulamada bulunabilirler. Ancak, bir dokunmatik sensörün çalışma prensibini ve Arduino ile nasıl kullanılacağını anlıyor musunuz?
Bu dokunmatik sensör kılavuzunda, Arduino ve dokunmatik sensörü daha iyi anlamanıza yardımcı olmak için aşağıdakileri ele alacağım:
- Dokunmatik sensör nedir
- Dokunmatik sensör nasıl çalışır
- Dokunmatik sensör uygulamaları
- Dokunmatik sensör türleri
- Dokunmatik sensör önerileri listesi
- Dokunmatik sensörü Arduino ile nasıl kullanılır
Bu kılavuz kapsamlı olabileceğinden, aradığınızı bulmak için klavyenizde CTRL + F tuşlarına basabilirsiniz!
Dokunmatik sensör nedir?
Dokunmatik sensör, fiziksel dokunuşu algılamak ve kaydetmek için kullanılan elektronik bir sensördür. Dokunsal sensörler olarak da bilinir, geçmişte gördüğümüz eski mekanik anahtarların yerini almak üzere tasarlanmış küçük, basit ve düşük maliyetli bir sensördür.
Dokunmatik sensör nasıl çalışır?
Çalışma prensibi
Dokunmatik sensör, bir anahtar gibi çalışır; dokunmatik sensörün yüzeyinde bir temas, dokunuş veya basınç olduğunda, elektrik devresini açar ve akımların akmasına izin verir.
Dokunmatik sensör ne için kullanılır? Ana Uygulamalar
Girişimde belirttiğim gibi, dokunmatik sensör birçok farklı uygulamada kullanılmaktadır, bunlar arasında:
- Robotikte dokunmatik sensör; dokunmatik sensörler genellikle robotlarda kullanılır, temel hareketi sağlamak ve çevresindeki dokunuşları algılamak için (Örneğin, robot bir şeye çarptığında, dokunmatik sensör onu durdurabilir)
- Akıllı telefonlar, otomotiv, endüstriyel uygulamalar
- Mutfaklarda dokunmatik sensör muslukları; fiziksel olarak düğmeyi çevirmeden akan suyu kontrol etmeye olanak tanır
- Baskı/mesafe ölçümü gerektiren diğer çoğu uygulama
Dokunmatik sensör türleri
Yukarıdaki dokunmatik sensörün çalışma şekli ve uygulamaları, genel bir sensöre uygulanabilir; ancak belirli uygulamalar için daha uygun olan farklı türde dokunmatik sensörler de vardır. Bu nedenle, iki ana dokunmatik sensör türünü ve bunların çalışma prensiplerini/kullanımlarını tanıtacağım!
*Not: Aşağıdaki dokunmatik sensör türleri, dokunmatik ekranlarda cihazınızın komutlarınızı yorumlamasına ve iletmesine olanak tanıyan dokunmatik teknoloji olarak da referans alınabilir.
Kapasitif dokunmatik sensör
Genellikle MicroChip AT42QT1010 ile ilişkilendirilen kapasitif dokunmatik sensör, dokunuşu, kapasitans değişiminden kaynaklanan elektriksel bozulma ile ölçer. Cam panelin üstünde, dış görünüm alanının etrafında baskılı devre deseni ile iletken bir kaplama ile kaplanmış bir elektrot filmi bulunur.
Kapasitif dokunmatik sensör nasıl çalışır:
- Kullanıcı cam panel üzerinde dokunuş uygular
- Cam panelin dış görünüm alanı etrafındaki baskılı devre paneli, yüzey boyunca elektrik yükü oluşturur
- Bu, kapasitansın azalmasına neden olur ve sistemin dokunma noktasını belirlemesine olanak tanır
- Birden fazla dokunma noktası da algılanabilir, bu da dokunma sıkıştırma ve yayılmasına olanak tanır
Kapasitif dokunmatik sensör uygulamaları:
- Akıllı telefonlar ve tabletler gibi taşınabilir cihazlar (iPhone, iPad vb.)
- Dokunmatik lambalar gibi ev uygulamaları
- Otomotiv
- Endüstriyel
Kapasitif dokunmatik sensörün avantajları:
- Basınç uygulanmasını gerektirmez çünkü
camın kendisi üzerine inşa edilmiştir, bu nedenle kuvvet algılama gereksinimleri için önemsiz hale gelir - Çoklu dokunma desteği
- Yüksek yanıt verme süresi
Kapasitif dokunmatik sensörün dezavantajları:
- Aşınmaya karşı hassas
- Sert ortamlarda kullanıldığında güvenilirlik sorunları
- Eldiven veya kalem ile çalışmaz
Dirençli dokunmatik sensör
Dirençli dokunmatik sensör, yüzeyine uygulanan basınca yanıt vererek dokunuşu ölçer. İki iletken katman ve bir iletken olmayan ayırıcıdan oluşur. Kapasitif dokunmatik sensörlerin aksine, çoklu dokunma uyumlu değildir.
Dirençli dokunmatik sensör nasıl çalışır:
- Kullanıcı yüzeye basınç uygular
- Dıştaki iletken katman, iç katmana basıldığında, voltaj değişiklikleri meydana gelir
- Voltaj değişiklikleri başlangıç voltajı ile karşılaştırılır ve dokunuşun gerçekleştiği nokta hesaplanır
Dirençli dokunmatik sensör uygulamaları:
- Müzik aletleri, dokunmatik yüzeyler vb.
- Eski müzik çalarlar, oyun konsolları vb.
- Ofis ekipmanları
Dirençli dokunmatik sensörün avantajları:
- Maliyet etkin ve sert ortamlarda kullanılmak üzere dayanıklıdır
- Eldiven ve kalem ile kullanılabilir
- Daha az karmaşık
- Düşük enerji tüketimi
Dirençli dokunmatik sensörün dezavantajları:
- Kapasitif dokunmatik sensörlerin aksine çoklu dokunma teknolojisine sahip değildir
- Basınca bağımlıdır, algılama için daha fazla basınç uygulanması gerekir
Kapasitif ve Dirençli dokunmatik sensör
Yukarıda ele aldıklarım temelinde, işte iki ana dokunmatik sensör türü; Kapasitif ve Dirençli dokunmatik sensör arasındaki özetlenmiş karşılaştırma tablosu!
| Kapasitif dokunmatik sensör | Dirençli dokunmatik sensör | |
|---|---|---|
| Nasıl ölçer | Kapasitans değişiminden kaynaklanan elektriksel bozulma | Yüzeye uygulanan basınç miktarı |
| Çoklu dokunma | Çoklu dokunma uyumlu | Çoklu dokunma uyumlu değil |
| Basınç Gereksinimi | Basınç uygulanmasını gerektirmez | Basınç uygulanmasını gerektirir ve buna dayanır |
| Eldiven/kalem ile uyumluluk | Eldiven veya kalem ile çalışmaz | Eldiven veya kalem ile çalışır |
| Uygulamalar | Taşınabilir cihazlar; akıllı telefonlar ve tabletler Ev uygulamaları Otomotiv ve endüstriyel kullanımlar |
Müzik aletleri, dokunmatik yüzeyler vb. Eski müzik çalarlar, oyun konsolları Ofis ekipmanları |
Diğerleri: Kızılötesi ve yüzey akustik dalga (SAW) dokunmatik sensör
Sonraki iki dokunmatik sensör daha az konuşulsa da, dokunmatik ekran teknolojisi olarak hala geçerlidir. Bu nedenle, her ikisinin de kısa bir özetini burada bulabilirsiniz!
Kızılötesi dokunmatik sensör
Kızılötesi dokunmatik sensör, bir nesne onunla temas ettiğinde yayılan LED ışınlarının kesilip kesilmediğini veya değişip değişmediğini ölçerek dokunuşu algılar. Genellikle kiosklar veya oyun uygulamalarında kullanılan kızılötesi dokunmatik sensörler, uzun ömürlüdür ve basınca duyarsızdır (kapasitif dokunmatik sensörle benzerlik gösterir).
Yüzey akustik dalga (SAW) dokunmatik sensör
Adından da anlaşılacağı gibi, SAW dokunmatik sensör, bir cam tabakanın yüzeyinde gönderilen ultrasonik dalgaların bozulmasını ölçer. LCD ekran üzerindeki cam tabakaya bağlı piezoelektrik kristaller içerir, bu da böyle bir algılamayı mümkün kılar.
Hangi dokunmatik sensörleri satın almalıyım? Seeed’deki önerilen liste
Artık dokunmatik sensörler hakkında çoğu şeyi anladığımıza göre, dikkate almanız gereken çeşitli türler burada! MPR121’den AT42QT1070’e kadar, hem başlangıç seviyesindeki hem de hevesli meraklılar için seçeneklerimiz var! Hepsi Seeed’de ve Grove ile uyumlu!
Grove uyumlu mu?
Grove sistemi, Seeed’in kendi girişimidir ve kullanıcıların, sizin gibi, farklı modülleri, sensörleri ve daha fazlasını kolayca kullanmalarına yardımcı olmak için tasarlanmış bir tak-çalıştır sistemidir!
- Şu anda, seçebileceğiniz 200’den fazla Grove modülüne sahibiz, bunlar arasında diğer sensör türleri de bulunmaktadır!
Grove ile eşleştirmenin ne kadar kolay olduğunu inanmıyor musunuz? Aşağıda genel bir dokunmatik sensör ile Grove – Dokunmatik Sensörlerimizden birinin karşılaştırması gösterilmektedir:
-
MPR121 breakout board montajı -
Grove dokunmatik sensör montajı
Ne kadar basit ve dağınık olmadığını beğeniyor musunuz?
Tek ihtiyacınız olan bir Grove Base Shield ve Arduino’nuz, hepsi bu kadar!
- Dokunmatik sensör eşleştirme kılavuzunu daha sonra daha fazla konuşacağız
Şimdi önerilerimize geçelim!
1) Grove – Dokunmatik Sensör: Düşük maliyet, başlangıç seviyesindeki kullanıcılar için mükemmel
İlk dokunmatik algılama projenize kolayca başlamanızı sağlayacak basit, hızlı ve kompakt bir dokunmatik sensöre mi ihtiyacınız var? Bu tam size göre!
TTP223 dokunmatik algılama IC’sine dayanan bu sensör, iPhone’da kullanılan aynı teknolojiyi entegre eden bir kapasitif dokunmatik sensördür!
Su geçirmez, hızlı yanıt süresi ve düşük güç tüketimi ile, dikkatsiz bir düğme, geleneksel düğme anahtarının yerini alacak şekilde ve su geçirmez elektrikli ürün olarak kullanılabilir!
İşte özellikleri:
- Grove uyumlu arayüz
- 2.0-5.5V DC besleme
- Hızlı modda maksimum yanıt süresi yaklaşık 60mS, düşük güç modunda @VDD=3V 220mS
- Düşük güç tüketimi
- 2.0cm x 2.0cm dal modülü
- Güç göstergesi LED’i
Grove – Dokunmatik Sensör hakkında daha fazla bilgi almak ister misiniz?
- Bir Arduino kılavuzu, projeler ve daha fazlasını ürün sayfamızda burada bulabilirsiniz!
2) MPR121 seçeneği: Grove – 12 Anahtar Kapasitif I2C Dokunmatik Sensör V2
Sadece kapasitif ve dokunmatik algılama değil, aynı zamanda yakınlık algılama yeteneğine sahip bir dokunmatik sensöre mi ihtiyacınız var? Bu MPR121 tabanlı sensör işinizi görür!
Grove – 12 Anahtar Kapasitif I2C Dokunmatik Sensör, tamamen bağımsız 12 elektrot içerir ve yerleşik otomatik yapılandırma ile birlikte gelir. Grove portumuz sayesinde, yalnızca bu port ile tüm 12 elektrot sinyalini algılayabilirsiniz!
- Birden fazla Grove – 12 Anahtar Kapasitif I2C Dokunmatik Sensör (MPR121) tek bir sistemde kullanılabilir, böylece 3 kat daha fazla elektrot ile bir dokunmatik sistemi oluşturabilirsiniz! Evet, 36 elektrot!
İşte özellikleri:
- 10-bit dahili ADC
- Her elektrot girişi için entegre bağımsız otomatik kalibrasyon
- Yerleşik otomatik yapılandırma ile tamamen bağımsız elektrotlar
- Elektrot durum değişikliklerini bildirmek için IRQ Kesme çıkışı ile birlikte I2C arayüzü
- Donanım yapılandırılabilir I2C adresi
- 8’i LED sürme ve GPIO için çok işlevli olan 12 elektrot/kapasitif algılama girişi
- Her elektrot girişi için şarj akımı ve şarj süresi otomatik yapılandırması
- Her elektrot için ayrı dokunma ve bırakma eşik değerleri, histerezis ve elektrot bağımsızlığı sağlar
Grove – 12 Anahtar Kapasitif I2C Dokunmatik Sensör V2 hakkında daha fazla bilgi almak ister misiniz?
- Bir Arduino kılavuzu, kütüphane ve daha fazlasını ürün sayfamızda burada bulabilirsiniz!
3) MPR121 dokunmatik sensör ile hissedici: Grove – I2C Dokunmatik Sensör
Önceki öneride bir MPR121 bağımsız modülünü ele aldık, ancak dokunma kontrolü için parmağınızın dokunuşunu veya yakınlığını hissedebilmenizi sağlayan bir dokunmatik sensör hissediciye mi ihtiyacınız var?
Bu sensör tam olarak bunu yapar! Bir Dokunmatik Sensör kontrolörü ve 4 parmak hissedici içerir. Hissedici konektörlerini Sensör kontrolörünün tabanına takabilir ve dokunmayı algılamaya başlayabilirsiniz.
Grove – I2C Dokunmatik Sensör hakkında daha fazla bilgi almak ister misiniz?
- Bir Arduino kılavuzu, kütüphane ve daha fazlasını ürün sayfamızda burada bulabilirsiniz!
4) Yüksek performanslı dokunmatik sensör: Grove-Q Dokunmatik Sensör
Atmel AT42QT1070’e dayanan bu dokunmatik sensör, yayılma spektrumu şeklinde patlama modülasyonu sayesinde düşük dış gürültü ile yüksek dokunmatik algılama performansı sunar!
QT1070, çift darbe alma yöntemi kullanarak harici örnekleme kapasitörleri eklemez. Bu, yalnızca tek bir pin ile dokunmatik algılama yapılmasını sağlar!
İşte özellikleri:
- Çalışma Voltajı: 3 ~ 5.5V
- Çalışma Akımı @3.3V: 1mA
- Dokunma Tuşları: 7 Tuş; key0, key1, key2 Grove PCB’nin alt tarafında
- İletişim Protokolü: I2C
- I2C Adresi: 0x1B
Grove – Q Dokunmatik Sensör hakkında daha fazla bilgi almak ister misiniz?
- Arduino kılavuzu, kütüphanesi ve daha fazlasını ürün sayfamızda burada bulabilirsiniz!
5) Kaydırıcı dokunmatik sensör:
Grove – Kapasitif Dokunmatik Kaydırıcı Sensör (CY8C4014LQI)
Dokunmatik sensör önerilerinin sonu, oyun kontrol cihazı uygulamaları için geçerli olan bu eğlenceli ve benzersiz seçenektir!
Yukarıdaki diğer 4 öneriden farklı olarak, Grove – Kapasitif Dokunmatik Kaydırıcı Sensör, her dokunmatik padin dokunma durumunu göstermek için karşılık gelen bir LED’e sahip 5 segmentli bir kaydırıcı içerir.
İşte özellikleri:
- 32-bit MCU Alt Sistemi
- 2 Buton ve 5 segmentli kaydırıcı
- 16-MHz ARM Cortex-M0 CPU
- Okuma Hızlandırıcısı ile birlikte 16KB’a kadar flaş
- 2KB’a kadar SRAM
- 5 pF’den 45 pF’ye kadar sensör aralığında otomatik donanım ayarı (SmartSense™)
- I2C arayüzü
Grove – Kapasitif Dokunmatik Kaydırıcı Sensör (CY8C4014LQI) hakkında daha fazla bilgi almak ister misiniz?
- Arduino kılavuzu, kütüphanesi ve daha fazlasını ürün sayfamızda burada bulabilirsiniz!
Arduino dokunmatik sensör kılavuzu
Bugünkü dokunmatik sensör kılavuzunu sonlandırmak için, bir dokunmatik sensörü Arduino ile nasıl eşleştireceğinizi anlatan bir eğitim vereceğim!
- Aşağıdaki eğitim, listemdeki 2. dokunmatik sensörü kullanmaktadır; MPR121 tabanlı Grove – 12 Anahtar Kapasitif I2C Dokunmatik Sensör V2
İhtiyacınız olanlar:
-
Seeeduino V4.2 -
Grove – Temel Shield -
Grove – 12 Anahtar Kapasitif I2C Dokunmatik Sensör V2
- Seeeduino, Seeed’in kendi versiyonu olan Arduino’dur, standart versiyona göre avantajlarla inşa edilmiştir
Donanım yapılandırmaları:
- Adım 1: Grove – 12 Anahtar Kapasitif I2C Dokunmatik Sensör V2 (MPR121) ‘yi Temel Shield’ın I2C portuna bağlayın
- Modülü doğrudan Seeeduino’ya da bağlayabilirsiniz
- Adım 2: Grove – Temel Shield’ı Seeeduino’ya takın
- Adım 3: Seeeduino’yu bir USB kablosu ile PC’ye bağlayın
Yukarıdaki adımlardan sonra şöyle görünmelidir:
Yazılım yapılandırmaları:
- Adım 1: Github’dan Grove dokunmatik sensör MPR121 kütüphanesini indirin
- Adım 2: Kütüphane nasıl yüklenir belgesine bakarak Arduino için kütüphaneyi yükleyin
- Adım 3: Arduino IDE’yi yeniden başlatın. Örneği açın, bunu Arduino IDE’de yeni bir skeçte aşağıdaki kodu kopyalayarak açabilirsiniz
#include "Seeed_MPR121_driver.h"
Mpr121 mpr121;
u16 touch_status_flag[CHANNEL_NUM]={0};
void setup()
{
s32 ret=0;
Serial.begin(115200);
if(mpr121.begin()<0)
{
Serial.println("Cihaz tespit edilemiyor!!!!");
}
else
{
Serial.println("mpr121 başlatıldı!");
}
delay(100);
}
void loop()
{
u16 result=0;
u16 filtered_data_buf[CHANNEL_NUM]={0};
u8 baseline_buf[CHANNEL_NUM]={0};
result=mpr121.check_status_register();
mpr121.get_filtered_reg_data(&result,filtered_data_buf);
for(int i=0;i<CHANNEL_NUM;i++)
{
if(result&(1<<i)) /*anahtar i basıldı!!*/
{
if(0==touch_status_flag[i])
{
touch_status_flag[i]=1;
Serial.print("anahtar ");
Serial.print(i);
Serial.println("basıldı");
}
}
else
{
if(1==touch_status_flag[i])
{
touch_status_flag[i]=0;
Serial.print("anahtar ");
Serial.print(i);
Serial.println("serbest bırakıldı");
}
}
}
delay(50);
}- Adım 4: Demo’yu yükleyin. Kodu nasıl yükleyeceğinizi bilmiyorsanız, lütfen Kodu yükleme nasıl yapılır belgesine bakın.
- Adım 5. Arduino IDE’nin Serial Monitor özelliğini açmak için Tool-> Serial Monitor seçeneğine tıklayın. Veya aynı anda Ctrl+Shift+M tuşlarına basın. Baud hızını 115200 olarak ayarlayın.
Her şey yolunda giderse sonucu almalısınız. CH0 ~ CH11 padlerine dokunduğunuzda, bu anahtar ?basıldı ve anahtar ?serbest bırakıldı tetiklenecektir.
mpr121 inmpr121 başlatıldı!
anahtar 11basıldı
anahtar 11serbest bırakıldı
anahtar 10basıldı
anahtar 10serbest bırakıldı
anahtar 0basıldı
anahtar 0serbest bırakıldı
anahtar 2basıldı
anahtar 2serbest bırakıldı*Not: Yukarıdaki eğitim, Arduino arayüzü içindir. Wiki sayfamızda Raspberry Pi için bir dokunmatik sensör kılavuzu da bulunmaktadır!
Özet
Bugün dokunmatik sensörler hakkında anlatacaklarım bu kadar. Bugünkü blog ile bunun ne olduğunu, nasıl çalıştığını ve bir Arduino ile nasıl inşa edileceğini daha iyi anlamışsınızdır!
Başlangıçta kolayca başlamanıza yardımcı olmak için, önerdiğim dokunmatik sensörler listesini göz önünde bulundurun:
- Başlangıç seviyesine uygun ve düşük maliyetli:
- MPR121 dokunmatik sensör seçenekleri:
- Daha yüksek performans gereksinimleri:
- Kaydırıcı dokunmatik sensör: