Tento miniatúrny elektronický modul, ktorý stojí vo výhodnom balení asi 1.50€ za 10 kusov, je vhodnou alternatívou k bežnému mechanickému tlačidlu alebo vypínaču ON/OFF. V základnom nastavení modulu je dodávané kladné napätie v úrovni H +5 V, pri aktivácii dotykovej plochy. Použitím spájkovacieho mostíka môžete invertovať tento výstupný signál. V pokoji je výstup potom v úrovni H, keď sa dotknete povrchu PCB, výstup sa zmení na L. V základnej verzii funguje TTP223 ako elektronické tlačidlo v takzvanom "priamom režime". Výstup dodáva napätie +5 V, pokiaľ sa dotknete PCB. Vodivým prepojením druhého spájkovacieho mostíka môžete prepnúť do režimu ON/OFF, teda do takzvaného "prepínacieho režimu". Pri prvom dotyku sa výstup aktivuje a zostane v tomto stave, kým sa druhýkrát nedotknete spínacej časti PCB. Výstup sa potom vráti do stavu nečinnosti.

Kde kúpiť?

10 ks modulov TTP223 - klikni (Aliexpress)

Citlivosť

Vďaka svojej vysokej citlivosti na kapacitné rušenie na vstupe je možné modul TTP223 inštalovať aj za tenké predmety, ako sú rôzne panely alebo plastové čelné dosky zariadení. Upozorňujem, že iba za platové, nakoľko pri kovových povrchoch modul nefunguje.

Dodávatelia a cena

Modul TTP223 nájdete na predajných stránkach Aliexpress alebo Ebay za celkom odlišné ceny. Pretože je však cena jedného modulu taká nízka, mali by ste si radšej objednať aspoň päť alebo desať kusov, nakoľko zistíte tak ako ja, že pomocou tohoto modulu dokážete prerobiť vaše zariadenia pomerne rýchlo a skoro zadarmo na luxusnejší spôsob ovládania. Najlacnejší sú rôzni čínski dodávatelia pôsobiaci cez AliExpress. Za desať kusov zaplatíte tak ako ja vrátane dopravy cca 1.50 €.

Konštrukcia

Doska s plošnými spojmi má veľkosť iba 15 mm x 11 mm. Obe strany tejto dosky plošných spojov sú zobrazené na obrázku nižšie. Jedna strana neobsahuje nič viac ako izolovaný medený obdĺžnik, ktorý tvorí dotykový senzor a je cez metalizovaný otvor spojený s elektronikou na druhej strane. Na druhej strane uvidíte čip, rezistor, LED a kondenzátor. Okrem toho je k dispozícii priestor (pozri X) pre druhý kondenzátor, pomocou ktorého môžete v prípade potreby mierne znížiť citlivosť spínača. Všimnite si dva spájkovacie mostíky A a B, ktoré vám umožňujú vybrať režimy už popísané.

• A open: impulz od L do H, keď je spínač aktivovaný
• A close: impulz od H po L, keď je spínač aktivovaný
• B open: priamy režim (ovládanie tlačidlom)
• B close: prepínací režim (prevádzka ON/OFF)

LED sa rozsvieti, keď sa výstup zmení na „H“. PCB má tri pripojenia pre uzemnenie, kladné napájacie napätie a výstup.

Zapojenie a osadenie modulu : 1. Pozícia pre externý kondenzátor, 2. TTP223, 3. Stavová LED, 4. Voľba typu spínania, 5. GND, U_OUT, U_CC

Elektronika v module TTP223

Čip TTP223-BA6

Srdcom celého modulu je čip TTP223-BA6. Ide o zjednodušenú verziu TTP223 označovanú aj ako "One Key Touch Pad Detector", čo je v podstate kapacitný senzor v púzdre SOT-23-6L, ktrého výrobcom je spoločnosť TONTEK. Základné technické údaje tohto integrovaného obvodu sú:

• Napájacie napätie: 2,0 V_DC ~ 5,5 V_DC
• Spotreba prúdu: 13,0 µA max.
• Frekvencia oscilátora snímača: typická 1 MHz
• Výstupný prúd: typický 8 mA
• Výstupný prúd zdroja: typický 4 mA
• Doba odozvy: 220 ms max.
• Rozsah pracovných teplôt -40ºC ~ +85ºC.
• Nastavenie citlivosti: externý kondenzátor 50 pF max.
• Autokalibrácia - V režime nízkeho výkonu je doba rekalibrácie bežne približne 4,0 s. Keď kláves zistí dotyk a uvoľní dotyk, automatická rekalibrácia sa vykoná po približne 16 sekúnd od uvoľnenia tlačidla.

Schéma zapojenia modulu

Na obrázku nižšie je znázornená veľmi jednoduchá schéma tohto modulu. Na pozícii označenej ako X môžete prispájkovať dodatočný malý kondenzátor 50 pF, pokiaľ potrebujete znížiť citlivosť modulu. Je zvláštne, že červená LED D1 má sériový odpor R1 iba 120 ohmov.

Schéma zapojenia modulu TTP223

Aplikačná schéma výrobcu (Datasheet nájdete na spodku článku)

Modul TTP223 v praxi

Citlivosť modulu

Citlivosť modulu je jednym slovom výborná. Aj pri vzdialenosti 3 až 4 mm medzi prstom a vrchnou dotykovou časťou DPS modul reaguje spoľahlivým zopnutím výstupu. Prilepil som pokusne modul pod rôzne materiály za účelom zistenia, ako toto nazvyme to "tienenie" ovplyvňuje citlivosť samotného spínania. Dosky z rôznych druhov plastov nespôsobujú absolútne žiadne problémy. Aj pri platni s hrúbkou 3 mm modul bez problémov reaguje, ak sa dotknete platne, kde je modul napríklad prilepený na druhej strane. To otvára zaujímavé možnosti jeho aplikácie, ako je výroba dotykových predných predných panelov napríklad pre rôzne meracie zariadenia, či spínanie prístrojov v dielni. Ale také sklo je však iná kapitola, nakoľko výstup modulu sa aktivuje už pri priblížení sa modulu k sklenenej platni, teda pri jeho priložení, takže toto nevidím ako vhodný spôsob použitia. Možným riešením by možno bolo prispájkovanie dodatočného kondenzátora (pozícia X 50pF) pre zníženie citivosti modulu, no zatiaľ som neskúmal bližšie a ani neotestoval túto možnosť, nakoľko som nemal potrebu umiestňovať modul pod takýto povrch.

Príklad zapojenia s modulom kapacitného spínača TTP223 a reléovým modulom

Prevádzka v priamom režime

Nie je možné priamo vizualizovať kapacitný vplyv vstupu snímača TTP223. Aby bolo vidieť činnosť modulu na obrazovke osciloskopu, bolo potreba prepojovací vodič smerujúci na kapacitnú podložku snímača  pripojiť cez 10 MΩ sondu k jednému kanálu osciloskopu. Druhý kanál bol samozrejme pripojený na výstup modulu. V momente, keď sa dotknete povrchu PCB, indukčné napätie o frekvencii 50 Hz v prste sa odošle do osciloskopu cez vodič a zobrazí sa jeho priebeh. Výsledok si môžete pozrieť na oscilograme nižšie. TTP223 má skutočne určité časové oneskorenie. Podľa špecifikácií výrobcu je táto doba odozvy maximálne 220 ms. Z obrázku môžete teda vydedukovať, že oneskorenie v testovanom module je približne 190 ms, čo nie je až tak zlé. Malé meškanie nastane aj pri prechodemodulu do kľudového režimu. Tento obrázok objasňuje, že tento modul nie je ovplyvnený odrazom spínača: na výstupe sa objaví pekný jediný impulz.

Ako to funguje v prepínacom režime

Rovnakým spôsobom bola vizualizovaná činnosť modulu TTP223 v prepínacom režime. Teraz môžete jasne vidieť, že výstup zostane po prvom dotyku H a po druhom dotyku sa zmení na L.

Záver

Tento modul je bezpochyby "zaujímavá hračka za pár drobných", ktorá jednoduchým, no efektným spôsobom dokáže zmeniť konfort ovládania vášho zariadenia, najmä ak je kladený dôraz na spotrebu - teda pokiaľ je ovládané zariadenie napájané batériami, nakoľko udávaný odber 13,0 µA považujem za zanedbateľný. Ďalšou zaujímavou možnosťou je doplniť výstup modulu OUT o nejaký výkonový spínací prvok - napríklad relé a ovládať tak napríklad zapínanie zariadenia napájaného zo siete. Možností je veľa - treba skúsiť a nebáť sa experimentovať.

Kde kúpiť?

10 ks modulov TTP223 - klikni (Aliexpress)

Datasheet k TTP223-BA6 - klikni