кнопка схема выводы

В момент времени t0 начинаем АЦ-преобразование установкой бита GODONE. При этом внутри контроллера происходит "защелкивание" напряжения на в

Выдерживаем паузу до точки t0, чтобы дать конденсатору немного зарядиться.

В момент времени t устанавливаем DOUT в "1", а AIN настраиваем как аналоговый вход.

Начинаем измерение в точке t. До этого момента напряжение на конденсаторе = 0, т.к. AIN настроена как цифровой выход, установленный в "0".

Справа схема управления емкостным датчиком. Контроллер устанавливает выход DOUT в "1", чтобы начать заряжать конденсатор через задающий резистор. На входе AIN производится измерение напряжения. Чтобы конденсатор был всегда гарантированно разряжен, вывод контроллера AIN почти всегда настроен как цифровой выход, установленный в "0". Для снижения энергопотребления, чтобы, пока нет измерения, через резистор не тек ток, выход DOUT тоже устанавливается в "0". Когда нужно произвести измерение емкости конденсатора, мы делаем следующую последовательность действий:

Наконец, последнее, что нам нужно сделать, - это измерение напряжения. Тут мы воспользуемся встроенным в контроллер АЦП. Рассмотрим рисунок:

Далее для практической реализации нам нужно отмерять одинаковый временной интервал, после которого будет производиться измерение (t0). Здесь все достаточно просто: учитывая, что время t0 очень мало (единицы микросекунд), то задержку можно формировать программно пустым циклом. Единственное, о чем нельзя забывать, это запрет прерываний на время формирования задержки.

Конденсаторы C1 и C2 (C1 < C2) стоят в RC-цепочках с одинаковыми значениями сопротивлений резисторов. Очевидно, что конденсатор C1 будет заряжаться быстрее, чем C2. И хоть графики заряда и нелинейные, мы все равно четко сможем определить, в каком случае емкость больше, т.к. через одинаковое время напряжения на конденсаторах будут разные. Для этого мы определим некий "порог срабатывания", заданный значением напряжения Uп. Так что мы можем позволить себе сделать допуск и вместо источника тока воспользоваться RC-цепочкой.

Теперь нам нужен источник тока. В идеале хотелось бы иметь источник постоянного тока (в контроллерах PIC24FJ256GA110 и PIC24FJ256GB106 со встроенным модулем CTMU делается именно так, т.е. заряд конденсатора в емкостном датчике производится постоянным током). При малом количестве кнопок можно было сделать именно так. Но у нас много кнопок (36), и такое решение было бы громоздким. Можно ли обойтись без источника постоянного тока? Можно ли использовать RC-цепочку для заряда конденсатора емкостного датчика? Рассмотрим рисунок:

Итак, для начала нам нужен емкостной датчик. В качестве него нам подойдет любая металлическая пластина. Далеко ходить не будем, и воспользуемся примером из статьи по приведенной выше ссылке, а именно - используем в качестве пластины монету.

Этот принцип, т.е. измерение напряжения на емкостном датчике через одинаковое время после начала его заряда, мы и будем использовать для чтения состояния сенсорных кнопок.

Два конденсатора с емкостями C1 и C2 (C1 < C2) одновременно начали заряжать одинаковым током. На графике видно, что в момент времени t0 напряжение на конденсаторе C1 успело вырасти больше, чем на C2. Итак, мы знаем, что при касании металлической пластины (емкостного датчика) пальцем, мы добавляем в схему емкость. Если мы будем периодически заряжать/разряжать конденсатор емкостного датчика и измерять напряжение на его обкладках через одно и то же время после начала заряда (t0), то мы будем получать всегда одно и то же значение (оно будет меняться от измерения к измерению, но в малых пределах). Если же мы коснемся емкостного датчика пальцем, то его емкость возрастет, и при измерении напряжения через время t0 мы обнаружим, что его значение немного меньше обычного.

Основные принципы работы с сенсорными кнопками описаны . Суть заключается в том, что когда мы прикасаемся пальцем к металлической пластине, мы вносим в схему дополнительную емкость. Это изменение емкости и фиксирует контроллер. Т.е. металлическая пластина является емкостным датчиком, представляющим собой конденсатор малой емкости. Если мы будем заряжать этот конденсатор через источник постоянного тока, то скорость нарастания напряжения на его обкладках будет пропорционально его емкости. Если измерение напряжения производить через одно и то же время после начала заряда конденсатора, то, очевидно, что при меньшем значении емкости конденсатор успеет зарядиться сильнее и, следовательно, напряжение на его обкладках будет выше.

Здесь 2-х минутное видео с демонстрацией того, что описывается в примере (пианист из меня, конечно, никакой).

В данной статье рассматривается возможность обработки сенсорной клавиатуры с применением АЦП. В качестве примера разработаем программу "Пианино", обрабатывающую 36 сенсорных кнопок (3 октавы). Для интереса сделаем его многоголосым. В качестве аппаратной базы будем использовать демо-платы из набора pickit2 на базе контроллеров PIC16F690, PIC16F887 или PIC16F886. Программа будет работать под управлением ОСРВ OSA (прим.: ОСРВ - Операционная Система Реального Времени).

Сенсорное пианино [PIC24]