Điều Khiển Thiết Bị điện Bằng Cảm Biến điện Dung - TAPIT

I. Cảm biến điện dung sử dụng IC TTP224 Ngày nay ở một số thiết bị gia dụng, thiết bị điện, điện tử sử dụng nút bấm nằm trên mặt phẳng cứng, ví dụ nút bấm trên một số loại bếp từ, nút bấm trong bảng công tắc điều khiển nhà thông minh, nút back của một số điện thoại…đó là các nút bấm điện dung. Đặc điểm của các loại nút này là chỉ cần chạm, không cần nhấn nút và ta cũng không thể nhấm “lõm” như những nút bấm cơ bình thường vì chúng được vẽ trên mặt nhựa hoặc mặt kính phẳng. Nút bấm điện dung ra đời với mục đích chính là thay thế nút bấm cơ truyền thống, mang đến sự tinh tế, sự hiện đại cho các thiết bị điện tử. TTP224 là ic giải mã cảm ứng điện dung thông dụng đặc biệt sử dụng trong các thiết bị điều khiển, có khả năng tự động xử lý với 4 cực chạm và đưa ra 4 đầu ra trực tiếp.

Thông tin chung về IC TTP224-ASD (SSOP20)   – Điện áp sử dụng: 2.5V~5.5V   – Dòng điện tiêu thụ tại VDD = 3V không tải: 2.5uA ở low power mode và 9.0uA ở fast mode   – Thời gian đáp ứng tại VDD = 3V là 100mS ở fast mode và 200mS ở low power mode   – Có thể điều chỉnh độ nhạy cho cảm biến bằng tụ ngoài gắn vào touch pad   – Cung cấp 2 chế độ là fast mode và low power mode được lựa chọn bởi chân LPMB   – Có thể điều chỉnh thời gian chạm tối đa 120s/64s/16s bởi các chân MOT1, MOT0 Điều chỉnh độ nhạy: Các yếu tố như kích thước của điện cực, điện dung của đường dây kết nối trên PCB có thể ảnh hưởng đến độ nhạy. Độ nhạy của cảm biến phải được điều chỉnh tùy theo ứng dụng cụ thể trên PCB. TTP224-ASD cung cấp một số phương pháp để điều chỉnh độ nhạy cảm biến.   – Kích thước bản cực: Sử dụng một bản cực lớn hơn có thể làm tăng độ nhạy tuy nhiên kích thước bản cực phải ở trong phạm vi hiệu quả cho phép.   – Độ dày của bản cực: Sử dụng một bản cực mỏng có thể làm tăng độ nhạy. Độ dày của bản cực phải thấp hơn giá trị cực đại cho phép.   – Giá trị của tụ Cs: Thêm các tụ Cs (xem schematic) vào để điều chỉnh độ nhạy của cảm biến, Khi không sử dụng tụ nối mass độ nhạy sẽ cao nhất. Điện dung của tụ Cs càng lớn thì độ nhạy càng giảm, giá trị của tụ nên chọn trong khoảng 0pF <= Cs <= 50pF Lời khuyên: chúng ta không thể thay đổi độ dày bản cực, kích thước bản cực nên chọn là 15x15mm, tụ Cs nên có với giá trị 10pF và thay đổi tùy theo mục đích cụ thể. Khi để chân TOG, OD, AHLB ở mặc định (để hở) thì cảm biến sẽ ở direct mode và CMOS active high output. Link thư viện Altium Designer và project mẫu tại ĐÂY Lưu ý: Project này sử dụng 2 loại ic là ttp224 ssop20 và ttp223 để tạo một mạch chạm gồm 6 phím. (Tất cả các dòng ic TTP22x cách thiết kế đều tương tự nhau.)

II. Giới thiệu về IC đệm dòng ULN2803 ULN2803 là một ic đệm, bản chất cấu tạo là các mảng darlington chịu được dòng điện lớn và điện áp cao. Mỗi kênh của ULN2803 có một diode chặn dùng trong các trường hợp tải có tính cảm ví dụ như các relay. ULN2803 có khả năng điều khiển được 8 kênh riêng biệt, có thể nối trực tiếp với vi điều khiển 5V. Dòng điện trung bình mỗi kênh có thể chịu được lên đến 500mA, biên độ dòng đỉnh lên đến 600mA, điện áp chân ra tối đa là 50V. ULN2803 được ứng dụng nhiều trong các mạch điều khiển động cơ, mạch relay, điều khiển led ma trận… Nguyên lý: khi chân Input ở mức 0 chân Ouput tương ứng sẽ hở mạch, khi chân Input ở mức 1 chân Output tương ứng sẽ ở mức 0. Khi dùng tải có tính cảm như relay thì chân COMMON phải nối lên nguồn.

III. Giới thiệu mạch điều khiển thiết bị thông qua internet. Chức năng:   – Điều khiển thiết bị online, offline   – Có thể add thiết bị, delete thiết bị thông qua website   – Thay đổi wifi tùy thích   – Đồng bộ hóa trạng thái giữa thiết bị và website. Thiết bị sử dụng vi điều khiển chính là ESP8266 có chức năng xử lý mọi lệnh điều khiển kể cả online và offline. Bảng công tắc điều khiển được tích hợp module cảm ứng chạm điện dung 6 phím, sử dụng ic 74595 để mở rộng output cho ESP8266, sử đụng ic ULN2803 để đệm dòng kích relay. Nguyên lý: khi chân Input ở mức 0 chân Ouput tương ứng sẽ hở mạch, khi chân Input ở mức 1 chân Output tương ứng sẽ ở mức 0. Khi dùng tải có tính cảm như relay thì chân COMMON phải nối lên nguồn. Thiết bị sử dụng vi điều khiển chính là ESP8266 có chức năng xử lý mọi lệnh điều khiển kể cả online và offline. Bảng công tắc điều khiển được tích hợp module cảm ứng chạm điện dung 6 phím, sử dụng ic 74595 để mở rộng output cho ESP8266, sử đụng ic ULN2803 để đệm dòng kích relay.

Xem thêm:  Tổng hợp hướng dẫn Internet of Things với NodeMCU ESP8266 và ESP32

Ngô Văn Trung