Arduino:Библиотеки/CapacitiveSensing - История изменений

Myagkij: /* Загрузка */

2024-02-18T07:39:57Z

Загрузка

← Предыдущая версия		Версия от 11:39, 18 февраля 2024
Строка 16:		Строка 16:

	{{Примечание1\|		{{Примечание1\|
	Измерение электроемкости применяется в ситуациях, когда желательно, чтобы человек не прикасался к определенной поверхности. Таким образом, при помощи ~~'''~~Arduino~~'''~~, ~~'''~~библиотеки CapacitiveSensor~~'''~~ и изоляционного материала (пластика, дерева, керамики и пр., но не металла) можно сделать так, чтобы датчик чувствовал прикосновение за полсантиметра от себя. Кроме того, это позволяет замаскировать датчик.		Измерение электроемкости применяется в ситуациях, когда желательно, чтобы человек не прикасался к определенной поверхности. Таким образом, при помощи Arduino, библиотеки CapacitiveSensor и изоляционного материала (пластика, дерева, керамики и пр., но не металла) можно сделать так, чтобы датчик чувствовал прикосновение за полсантиметра от себя. Кроме того, это позволяет замаскировать датчик.

	Емкостный датчик, покрытый бумагой или другим изолятором, также может работать в качестве неплохого датчика давления (с примерно экспоненциальным откликом). В некоторых приложениях он даже превосходит даже силоизмерительные резисторы.		Емкостный датчик, покрытый бумагой или другим изолятором, также может работать в качестве неплохого датчика давления (с примерно экспоненциальным откликом). В некоторых приложениях он даже превосходит даже силоизмерительные резисторы.

Myagkij: /* Загрузка */

2024-02-18T07:35:39Z

Загрузка

← Предыдущая версия		Версия от 11:35, 18 февраля 2024
Строка 15:		Строка 15:
	'''Версию 05''', поддерживающую '''Arduino Due''' и другие платы без '''AVR''', можно скачать [https://github.com/PaulStoffregen/CapacitiveSensor отсюда].		'''Версию 05''', поддерживающую '''Arduino Due''' и другие платы без '''AVR''', можно скачать [https://github.com/PaulStoffregen/CapacitiveSensor отсюда].

	{{~~Применение1~~\|		{{Примечание1\|
	Измерение электроемкости применяется в ситуациях, когда желательно, чтобы человек не прикасался к определенной поверхности. Таким образом, при помощи '''Arduino''', '''библиотеки CapacitiveSensor''' и изоляционного материала (пластика, дерева, керамики и пр., но не металла) можно сделать так, чтобы датчик чувствовал прикосновение за полсантиметра от себя. Кроме того, это позволяет замаскировать датчик.		Измерение электроемкости применяется в ситуациях, когда желательно, чтобы человек не прикасался к определенной поверхности. Таким образом, при помощи '''Arduino''', '''библиотеки CapacitiveSensor''' и изоляционного материала (пластика, дерева, керамики и пр., но не металла) можно сделать так, чтобы датчик чувствовал прикосновение за полсантиметра от себя. Кроме того, это позволяет замаскировать датчик.

Myagkij в 07:35, 18 февраля 2024

2024-02-18T07:35:05Z

← Предыдущая версия		Версия от 11:35, 18 февраля 2024
Строка 2:		Строка 2:
	{{Перевод от Сubewriter}}		{{Перевод от Сubewriter}}
	{{Myagkij-редактор}}		{{Myagkij-редактор}}



	=Библиотека CapacitiveSensor<ref>[http://playground.arduino.cc/Main/CapacitiveSensor?from=Main.CapSense playground.arduino.cc - CapacitiveSensor]</ref>=		=Библиотека CapacitiveSensor<ref>[http://playground.arduino.cc/Main/CapacitiveSensor?from=Main.CapSense playground.arduino.cc - CapacitiveSensor]</ref>=
Строка 17:		Строка 15:
	'''Версию 05''', поддерживающую '''Arduino Due''' и другие платы без '''AVR''', можно скачать [https://github.com/PaulStoffregen/CapacitiveSensor отсюда].		'''Версию 05''', поддерживающую '''Arduino Due''' и другие платы без '''AVR''', можно скачать [https://github.com/PaulStoffregen/CapacitiveSensor отсюда].

	~~== Применение ==~~		{{Применение1\|

	Измерение электроемкости применяется в ситуациях, когда желательно, чтобы человек не прикасался к определенной поверхности. Таким образом, при помощи '''Arduino''', '''библиотеки CapacitiveSensor''' и изоляционного материала (пластика, дерева, керамики и пр., но не металла) можно сделать так, чтобы датчик чувствовал прикосновение за полсантиметра от себя. Кроме того, это позволяет замаскировать датчик.		Измерение электроемкости применяется в ситуациях, когда желательно, чтобы человек не прикасался к определенной поверхности. Таким образом, при помощи '''Arduino''', '''библиотеки CapacitiveSensor''' и изоляционного материала (пластика, дерева, керамики и пр., но не металла) можно сделать так, чтобы датчик чувствовал прикосновение за полсантиметра от себя. Кроме того, это позволяет замаскировать датчик.

	Емкостный датчик, покрытый бумагой или другим изолятором, также может работать в качестве неплохого датчика давления (с примерно экспоненциальным откликом). В некоторых приложениях он даже превосходит даже силоизмерительные резисторы.		Емкостный датчик, покрытый бумагой или другим изолятором, также может работать в качестве неплохого датчика давления (с примерно экспоненциальным откликом). В некоторых приложениях он даже превосходит даже силоизмерительные резисторы.
			}}

	== Как это работает ==		== Как это работает ==

EducationBot в 08:19, 8 июля 2023

2023-07-08T08:19:46Z

← Предыдущая версия		Версия от 12:19, 8 июля 2023
Строка 138:		Строка 138:

	<references />		<references />
			{{Навигационная таблица/Портал/Arduino}}

EducationBot в 07:10, 8 июля 2023

2023-07-08T07:10:49Z

← Предыдущая версия		Версия от 11:10, 8 июля 2023
Строка 139:		Строка 139:
	<references />		<references />

	~~{{Навигационная таблица/Arduino библиотеки}}~~

	[[Категория:Функция]]		[[Категория:Функция]]
	[[Категория:Библиотека CapacitiveSensing]]		[[Категория:Библиотека CapacitiveSensing]]
	[[Категория:CapacitiveSensing]]		[[Категория:CapacitiveSensing]]

EducationBot в 08:21, 20 мая 2023

2023-05-20T08:21:51Z

← Предыдущая версия		Версия от 12:21, 20 мая 2023
Строка 3:		Строка 3:
	{{Myagkij-редактор}}		{{Myagkij-редактор}}

	~~{{Черновик}}~~

	=Библиотека CapacitiveSensor<ref>[http://playground.arduino.cc/Main/CapacitiveSensor?from=Main.CapSense playground.arduino.cc - CapacitiveSensor]</ref>=		=Библиотека CapacitiveSensor<ref>[http://playground.arduino.cc/Main/CapacitiveSensor?from=Main.CapSense playground.arduino.cc - CapacitiveSensor]</ref>=

Myagkij в 17:01, 4 марта 2017

2017-03-04T17:01:44Z

Новая страница

{{Arduino панель перехода}}
{{Перевод от Сubewriter}}
{{Myagkij-редактор}}

{{Черновик}}

=Библиотека CapacitiveSensor<ref>[http://playground.arduino.cc/Main/CapacitiveSensor?from=Main.CapSense playground.arduino.cc - CapacitiveSensor]</ref>=

'''Библиотека CapacitiveSensor''' позволяет сделать из двух (или более) контактов '''Arduino''' емкостный датчик, способный определять электроемкость человеческого тела. Для создания такого датчика понадобятся резистор, провод и алюминиевая фольга. Будучи настроенным на наибольшую чувствительность, этот датчик начнет определять близость руки или человеческого тела в нескольких сантиметрах от себя.

'''Версия 04''' добавляет поддержку '''Arduino 1.0''', а также исправляет ошибку с малопонятным состоянием гонки, которое может возникнуть с [[Arduino:Библиотеки/Tone|Tone]], [[Arduino:Библиотеки/Servo|Servo]] и другими библиотеками, использующими прерывания.

'''Версия 03''' была обновлена до '''C++''' и поддерживает работу нескольких входных контактов. Она также добавляет несколько вспомогательных функций, которые упрощают изменение таймаута.

== Загрузка ==

'''Версию 05''', поддерживающую '''Arduino Due''' и другие платы без '''AVR''', можно скачать [https://github.com/PaulStoffregen/CapacitiveSensor отсюда].

== Применение ==

Измерение электроемкости применяется в ситуациях, когда желательно, чтобы человек не прикасался к определенной поверхности. Таким образом, при помощи '''Arduino''', '''библиотеки CapacitiveSensor''' и изоляционного материала (пластика, дерева, керамики и пр., но не металла) можно сделать так, чтобы датчик чувствовал прикосновение за полсантиметра от себя. Кроме того, это позволяет замаскировать датчик.

Емкостный датчик, покрытый бумагой или другим изолятором, также может работать в качестве неплохого датчика давления (с примерно экспоненциальным откликом). В некоторых приложениях он даже превосходит даже силоизмерительные резисторы.

== Как это работает ==

[[File:CapSense.jpg|center]]

Функция '''capasitiveSensor()''' переключает отправляющий контакт платы в новое состояние, а затем ждет, пока принимающий контакт не примет то же состояние, что и отправляющий контакт. Чтобы синхронизировать изменение состояния у принимающего контакта, внутри цикла [[Arduino:Справочник языка Arduino/Управляющие операторы/while|while()]] увеличивается специальная переменная. После этого функция возвращает значение переменной (в произвольных единицах измерения).

[https://www.youtube.com/watch?v=BHQPqQ_5ulc Короткое демонстрационное видео (YouTube)]

Чтобы сконструировать датчик, потребуется резистор (номиналом '''от 100 кОм до 50 МОм'''), стоящий между отправляющим и принимающим (сенсорным) контактами. Принимающий контакт – это крайняя часть датчика. Датчик можно усовершенствовать, подключив к принимающему контакту кусочек алюминиевой фольги (при помощи провода). В большинстве приложений датчик лучше покрыть бумагой, пластиком или другим изоляционным материалом – это обеспечит наилучший диапазон значений, определяемых датчиком, и позволит сделать так, чтобы пользователи не касались металлической фольги. Как показывает практика, для стабильности работы системы и повторяемости результатов между сенсорным контактом и «землей» имеет смысл поставить небольшой конденсатор (на '''100 пФ''').

Если изменится состояние у отправляющего контакта, то оно в конце концов изменится и у принимающего контакта. Задержка между изменениями значений у отправляющего и принимающего контактов определяется константой '''RC (R х C)''', где '''R''' – это значение резистора, а '''C''' – электроемкость принимающего контакта плюс любая другая электроемкость (например, от взаимодействия с человеческим телом), представленная на сенсорном (принимающем) контакте. Крайне желательно также подключить параллельно с человеческим телом маленький конденсатор ('''20-400 пФ''') – это должно стабилизировать считываемые значения.

== Функции ==

Библиотека содержит три главных функции и несколько вспомогательных функций.

<syntaxhighlight lang="c">
CapacitiveSensor CapacitiveSensor(byte sendPin, byte receivePin)
</syntaxhighlight>

Создает экземпляр библиотеки. Пожалуйста, обратите внимание на заглавные буквы – этим настоящая функция отличается от функции ниже.

<syntaxhighlight lang="c">
long capacitiveSensorRaw(byte samples)
</syntaxhighlight>

Требует всего один параметр ('''samples''') и возвращает значение типа [[Arduino:Справочник языка Arduino/Типы данных/long|long]] – абсолютную электроемкость (в произвольных единицах измерения). Параметр '''samples''' используется, чтобы увеличить разрешение возвращаемого значения (т.е. повысить частоту считывания данных), но в ущерб снижения производительности. Кроме того, возвращаемое значение – это не среднее от всех значений (т.е. '''samples'''), а их общая сумма.

Если значение с электроемкостью будет выше значения '''CS_Timeout_Millis''' (в миллисекундах), то '''capacitiveSensorRaw()''' вернет значение '''«-2»'''. По умолчанию значение для '''CS_Timeout_Millis''' составляет '''2000 миллисекунд (2 секунды)'''.

<syntaxhighlight lang="c">
long capacitiveSensor(byte samples)
</syntaxhighlight>

Требует всего один параметр ('''samples''') и возвращает значение типа [[Arduino:Справочник языка Arduino/Типы данных/long|long]] – добавленную (измеренную) электроемкость (в произвольных единицах измерения). Отслеживает нижайшее значение базовой (т.е. когда на датчик ничего не влияет) электроемкости, а затем вычитает ее из добавленной (т.е. когда на датчик начинает что-то влиять) электроемкости. Следовательно, если на датчик ничто не влияет, эта функция должна показывать низкие значения.

'''Базовая электроемкость''' – это значение, которое постоянно калибруется по интервалам, заданным в значении '''CS_Autocal_Millis'''. По умолчанию это значение составляет '''200000 миллисекунд (20 секунд)'''. Эту рекалибровку можно выключить, задав в '''CS_Autocal_Millis''' максимальное значение при помощи функции '''set_CS_Autocal_Millis()'''.

<syntaxhighlight lang="c">
void set_CS_Timeout_Millis(unsigned long timeout_millis)
</syntaxhighlight>

Используется, чтобы задать значение '''CS_Timeout_Millis''', то есть таймаут, который запускается, когда принимающего (сенсорного) контакта не получается переключиться в то же состояние, что и отправляющий контакт. Этот таймаут необходим, потому что если его не будет, то цикл [[Arduino:Справочник языка Arduino/Управляющие операторы/while|while()]] заблокирует работу скетча. По умолчанию значение '''CS_Timeout_Millis''' составляет '''2000 миллисекунды (2 секунды)'''.

<syntaxhighlight lang="c">
void reset_CS_AutoCal()
</syntaxhighlight>

Используется, чтобы запустить принудительную калибровку функции '''capacitiveSensor()'''.

<syntaxhighlight lang="c">
void set_CS_Autocal_Miilis(unsigned long autoCal_millis)
</syntaxhighlight>

Используется, чтобы задать интервал для рекалибровки базового значения, используемого в функции '''long capacitiveSensor()'''. Рекалибровку можно выключить, выставив значение '''CS_AutocaL_Millis''' на '''«0xFFFFFFFF»'''.

==Выбор резистора==

Ниже небольшое руководство для выбора резистора, но для достижения наилучшего результата также есть смысл поэкспериментировать самостоятельно.
* Чтобы датчик чувствовал прикосновение, используйте резистор на '''1 МОм''' (или меньше)
* Чтобы датчик чувствовал человеческое тело на расстоянии в '''10-15 см''', используйте резистор на '''40 МОм'''
* Чтобы датчик чувствовал человеческое тело на расстоянии в '''30-60 см''', используйте резистор на '''40 МОм''' (зависит от размера фольги). Впрочем, резисторы на '''40 МОм''' встречаются нечасто, поэтому вы можете просто припаять четыре резистора на '''10 МОм'''
* Один из негативных побочных эффектов больших резисторов заключается в том, что повышение чувствительности замедляет работу датчика. Кроме того, если измеряющая часть датчика – это ничем не прикрытый металл, то может случиться так, что отправляющий контакт никогда не сможет поменять состояние на принимающем (сенсорном) контакте. В результате датчик будет постоянно находиться в состоянии ожидания.
* Также имеет смысл поэкспериментировать с подключением между «землей» и принимающим (сенсорным) контактом маленького конденсатора ('''100 пФ – 1 мкФ'''). Он должен повысить стабильность датчика.
Обратите внимание, что принимающих контактов может быть несколько (для оперирования несколькими датчиками), а отправляющий – только один. Более подробно смотрите в скетче-примере.

==Заземление и другие известные проблемы==

Создавая конструкцию для измерения электроемкости, очень важно заземлить плату '''Arduino'''. Достаточно даже цепи с низким сопротивлением вроде провода, подключенного к водопроводной трубе.

Кроме того, измерению электроемкости может помешать ноутбук, не подключенный к сети энергопитания. Ноутбук сам становится чем-то вроде датчика, поэтому поднесение руки к ноутбуку будет влиять на возвращаемое значение.

Чтобы все работало правильно, обычно достаточно просто подключить к ноутбуку зарядный шнур. Другое решение – подключить '''«землю»''' '''Arduino''' к грунтовому заземлению (например, к водопроводной трубе).

Еще одно решение (по крайней мере, на один раз) – это подложить под сенсорной фольгой (изолированной пластиком, бумагой и т.д.) другой кусочек фольги, а затем подключить его проводом к '''«земле»'''. Это должно стабилизировать значения датчика и резко увеличить его чувствительность.

==Потенциометры типа «scroll wheel»==

Для успешной работы с так называемыми '''«scroll wheel»''' (можно перевести как '''«колесиковые потенциометры»'''; это разновидность линейных потенциометров) достаточно двух контактов и цепи транзисторов. Базовую схему можно наблюдать в даташите датчика '''Quantum Scrollwheel'''.

Код выстраивается примерно так:

<syntaxhighlight lang="c">
CapacitiveSensor Left32 = CapacitiveSensor(3, 2); // провод от 2-ого контакта к левой стороне цепи резисторов
CapacitiveSensor Right23 = CapacitiveSensor(2, 3); // провод от 3-его контакта к правой стороне цепи резисторов
</syntaxhighlight>

То есть здесь '''2-ой''' и '''3-ий''' контакты меняются своими ролями, становясь то принимающими, то отправляющими. Кроме того, мы имеем дело с цепью линейно подключенных резисторов, поэтому приближение пальца к отправляющему контакту будет давать более низкие значения – дело в снижении сопротивления из-за того, что источник электроемкости находится, как правило, вне цепи.

Таким образом, если мы будем двигать палец от одного контакта к другому и два раза вызовем функцию '''capacitiveSensorRaw()''', то получим два дополнительных значения. Сложность в том, что когда вы пытаетесь измерить электроемкость (т.е. определить, насколько близким и сильным был контакт с человеческим телом), из-за влияния которой два этих значения уменьшаются или увеличиваются, то это изменение не обязательно будет происходить линейно.

В скором времени разработчики обещают выложить скетч, иллюстрирующий этот пример.

==Сообщения об ошибках==

Если указать неправильный параметр с контактом, то '''capacitiveSensor()''' и '''capacitiveSensorRaw()''' должны вернуть '''«-1»''', но на момент написания этой статьи эта функция еще не работает.

Если запустится таймаут, то '''capacitiveSensor()''' и '''capacitiveSensorRaw()''' должны вернуть '''«-2»'''. Это происходит при превышении ограничения, заданного в '''CS_Timeout_Millis''', которое по умолчанию составляет '''2000 миллисекунд (2 секунды)'''. Зачастую это происходит из-за недостающего резистора или резистора, подключенного к неправильному контакту. Кроме того, это может быть вызвано самим датчиком, который заземлен или подключен к '''+5V'''.

Таймаут необходим, поскольку цикл [[Arduino:Справочник языка Arduino/Управляющие операторы/while|while()]], осуществляющий синхронизацию функции '''CapacitiveSensor()''', заблокирует скетч (функция никогда ничего не вернет), если, к примеру, между отправляющим и принимающим контактом не будет подключено резистора.

==Установка==

Загрузите '''ZIP'''-файл с библиотекой по [https://github.com/PaulStoffregen/CapacitiveSensor/archive/master.zip этой ссылке]. Распакуйте библиотеку и поместите ее по адресу '''«Документы/Arduino/libraries»'''. Далее, чтобы добавить в новый скетч библиотеку '''CapacitiveSensor''', кликните в '''IDE Arduino''' на '''Скетч > Подключить библиотеку > CapacitiveSensor (Sketch > Include Library > CapacitiveSensor)'''.

==Примеры==

* [[Arduino:Примеры/Demo Sketch|Demo Sketch]] - Демо-скетч [[Arduino:Библиотеки/CapacitiveSensing|библиотеки CapacitiveSensor]]
* [[Arduino:Примеры/Threshold|Threshold]] - Установление порога для запуска события

=См.также=

=Внешние ссылки=

<references />

{{Навигационная таблица/Arduino библиотеки}}

[[Категория:Функция]]
[[Категория:Библиотека CapacitiveSensing]]
[[Категория:CapacitiveSensing]]