Hallo,
ich hab mir ne kleine Schaltung gebastelt, welche Kapazitätsänderungen
erfasst. Am Ausgang kommt eine Frequenz raus, welche ich im µC auswerte.
Berührt man den "Sensor", so ändert sich die Frequenz. Funktioniert
recht gut.
Jetzt möchte ich eine Stufe weitergehen und einen Näherungssensor
basteln. Dabei möchte ich die ursprüngliche Schaltung so lassen, wie sie
ist, und lieber mal Richtung "Sensordesign" gehen, wegen dem Lerneffekt
:)
Nur leider klappts nicht so richtig, ich hab schon versucht, auf ner
Streifen-Lochrasterplatte den Sensor zu realisieren (alle Reihen
kurzgeschlossen) und das auf den Eingang zu geben, aber es ändert sich
kaum was. Auch wenn ich GND mit in die Nähe bringe, tut sich nur
marginal was. Also ist wohl mein Sensoraufbau murks. Hat mir jemand
einen Tipp, wie man das machen kann?
Ich hab schon Cypress, QTouch etc. abgeklappert, aber die haben entweder
nix über Näherungssensoren, oder dann eben zugeschnitten auf deren
Systeme :(
Das Ziel wäre ein möglichst kleiner Sensor, der einen Finger auf 30-50mm
erkennen kann.
Michael
Probier mal folgendes:
- 1. 3. 5. usw. Streifen der Streifen-Lochrasterplatine mit Masse
und
- 2. 4. 6. usw. mit dem Eingang verbinden.
Ich weiß nicht ob das geht, aber du änderst die Dielektrizitätszahl des
Kondensators wenn du mit dem Finger in das Feld kommst und somit die
Kapazität.
Normalerweise ist das kapazitive Messystem nicht wirklich gut
geeignet um einen Näherungssensor zu realisieren, egal ob atmel oder
cypress.
Generell geht das wie folgt:
- Näherungssensor ist ein sehr sensibler Qtouch key
- Die Elektrode muß groß sein, je größer, desto sensitiver
- Tune den Sample Capacitor bis ein "Key press" bei gewünschter
Reichweite stattfindet
- Ist weniger stabil als ein normaler (Fingerkappen-großer) Sensor
- Typischerweise sind die Bursts länger (mehrere tausende Zähler)
- Deswegen sehr sensibel auf Noise
Eigentlich lässt sich sehr einfach damit rumspielen. Lad dir von der
Atmel Seite die TouchStone library herunter, besorg dir ein paar
AtTiny88 oder Atmega88 samples und mach dir nen Layout.
Wie gesagt, es funktioniert, aber diese Technik ist nicht dazu gedacht
einen Näherungssensor nachzubilden.
Hallo,
danke euch beiden für eure Antworten.
@ Mike J.:
Das mit der mäanderförmigen Anordnung hab ich probiert, klappt irgendwie
auch nicht so recht.
Ich denke, die Dielektrizitätszahl muss (drastisch) erhöht werden, damit
sich bereits auf Entfernungen > einige mm die Kapazität merklich ändert.
Bisher hatte ich ja quasi nur Luft zwischen der "Antenne" und GND.
Das würde evtl. auch zu einem Demoboard passen, mit dem ich mal auf ner
Messe gespielt habe. Die Schaltung dort machte das genauso wie meine.
Dort war bereits eine bedruckte Folie auf dem Sensor. Ich nehme an, dass
die Folie eine Auswirkung auf die Dielektrizität hatte. Bei langsamem
Annähern an die Taste konnte man bereits ab 20mm eine Änderung erkennen.
Ich werd mal gucken, was passiert, wenn ich Folien verwenden (Versuch
macht kluch :)
@Joe:
Ich schaue mir die Atmel-Unterlagen an, danke. Auch die Unterlagen
anderer Hersteller guck ich noch durch, vielleicht find ich noch ne
Möglichkeit.
Michael
Vor 2 Wochen hatte ich einen Versuch durchzuführen, dabei bestimmten wir
die Induktivität und die Kapazität eines Trimmpotis.
Das war so ein großes DDR Teil bestimmt 30cm lang und wenn man sich mit
der Hand dem Gehäuse näherte konnte man deutlich sehen dass der
kapazitive Anteil deutlich zunahm.
Allerdings war es erst richtig deutlich wenn man die Handfläche nur
wenige cm bis mm davon entfernt rangehallten hat, also von 30p auf 180pF
!
Wie machst du das?
1. Kamm auf Masse
2. Kamm entladen über I/O-Pin und laden über einen großen Widerstand?
Dann prüfst du mit einem I/O-Pin ob die Spannung auf VDD/2 gesunken ist.
(so wie es Elm-Chan macht)
http://elm-chan.org/works/capsens/report_e.html
> Wie machst du das?
Mein Schaltung gibt entsprechend der Kapazität ne Frequenz aus. Im µC
werte ich die Frequenz über einen bestimmten Zeitraum aus, ich zähle
quasi die Flanken. Habe ich weniger Flanken, ist ein Objekt in der Nähe
(Objekt = größere Kapazität = kleinere Frequenz).
Die Streifen-Lochrasterplatte reagiert auf (sehr)grob geschätzte
50-70mm, bei Verwendung der Handfläche, Finger probier ich später
nochmal.
30x30mm Alufolie an den Eingang reagiert auch schon, ist aber alles grad
Schnellschuss und nur zum Spielen. Optimierung folgt :)
Michael
Ein Schwingkreis mit der Benutzer-Kapazität wär vielleicht mal eine
Idee, zumindest meine kleine Teslaspule reagiert schon auf annäherung
<20 cm mit merklicher Verschiebung der Resonanzfrequenz.
Ok, Manko: bei angenommen 100 pF Kapazität der Messelektrode zur
Umgebung werden wohl Resonanzfrequenzen bei rund 1 MHz nötig sein...
Hallo
Also 30- 50 mm "Schaltabstand" auf einen Finger halte ich für
illusorisch.
2 - 3 mm sind schon viel, aber machbar.
Habe mal einen kap. Sensor gebaut, der aus einem kleinen Messing-
Becher, ca. 30 mm Durchmesser und 10 mm Höhe bestand. Der Deckel dieses
Bechers
war eine Cu- kaschierte runde Platine mit einem offenem Rand von ca. 1
mm
zum Becher. An den Becher kam die Masse, an die Platine das heiße Ende
eines
Oszillators, der so gegengekoppelt war, dass er gerade nicht schwang.
Beim Annähern eines Gegenstandes (z.B. Hand) mit einer
Dielektrizitätskonstante größer als Luft, begann der Oszilator zu
schwingen.
Dieses Schwingen habe ich dann ausgewertet.
>30- 50 mm
Dazu sollte man sich eine Feldgeometrie erzeugen, die auch so weit
reicht. Und dort sollte der Finger noch eine signifikante Aenderung des
Feldes hervorrufen.
> Wie lang hast du deine Streifen des Lochrasters gelassen? Komplette> Länge der Platine?
Ja. Jeweils abwechselnd GND und Sensor. Hat zwar prinzipiell
funktioniert, ist aber riesig.
Michael
Dann bekommst du wahrscheinlich eine ziemlich große Grundkapazität. Die
Änderungen bei der Näherung belaufen sich ja im wenigen pF-Bereich. Wenn
du ein Kapazitätsmessgerät hast, versuch deine Grundkapazität auf ca
50pF zu bekommen, da lässt sich die Sache eigentlich gut handlen.
Du musst halt was experimentieren. Je kleiner deine Grundkapazität ist,
desto mehr Wirkung hat deine Näherung.
Was du auch mal probieren könntest, bring mal auf die Rückseite des
Rasters die Massefläche an und halte diese dann klein gegenüber deiner
Sensorfläche, damit deine Grundkapazität nicht zu groß wird. Probier mal
10 x 10 Löcher oben als Sensor und auf der Rückseite eine kleine
Massefläche. Das Thema ist halt nicht trivial. Es kann auch sein, dass
bei Streifenraster die Kupferflächen zu dick sind und das sich das evtl
negativ auswirkt.
Gruß
555
Die Dicke der Kupferstreifen (1+2) wird es wohl eher nicht sein, aber
ANORDNUNG und das Basismaterial könnte entscheidend sein.
Nicht so 1212121212 sondern 11111 22222 ?
Die statische Aufladung sollte man bei solchen Experimenten auch im Auge
behalten. Besonders wenn die Luft unter 40% rel. Luftfeuchte hat, ist
die statische Aufladung bösartig.
