Kosketusohjattu rele

Alunperin julkaistu: 26.5.2021

Viimeksi muokattu: keskiviikko 26.5.2021

Kapasitiivinen kosketusohjaus on nykyisin hyvinkin tuttu esimerkiksi älypuhelimien myötä. Joskus voi kuitenkin tulla tarvetta yksinkertaiselle ja huoltovapaalle kytkimelle, minkä pystyy piilottamaan esimerkiksi kankaan tai jonkin levyn alle. Tässä lyhyessä elektroniikan puuhastelussa ei upotella tai piilotella tätä kytkintä mihinkään, vaan näytetään kuinka helppoa tällaisen tekeminen ja kytkeminen on.

Kosketuksen tunnistus

Käytän tässä TTP223 kosketusohjauspiiriä. Piirin tarkemmat tiedot löytyvät sen datalehdeltä, mutta alla listattuna muutama olennainen asia:

  • VCC = 2.0 - 5.5 V --> Arduino tai Raspberry -yhteensopiva
  • Vähävirtainen, kuluttaa maksimissaan 13 uA valmiustilassa (ei ohjaa mitään)
  • Vasteaika 60 ms 5 voltin jännitteellä
  • Vasteaika 220 ms 3 voltin jännitteellä
  • Konfiguroitavissa neljään eri toimintamoodiin
  • Ohjaus kykenee antamaan 8 mA ulos tai vastaanottamaan 4 mA

Näitä piirejä voi ostaa irtonaisinakin, mutta valmiita moduuleita helppo käyttää eivätkä nämä kalliita ole. Esimerkiksi ebaysta löytyy näitä hyvin: https://www.ebay.com/itm/253381740902?hash=item3afeba8966:g:c-8AAOSwySZb3Zd8.

Piirin sielunelämä on varsin yksinkertainen, mutta en analysoi sitä tähän tätä enempää. Kuvasta voit katsella piirin päälohkojen kytkennät:

Piirin konfigurointi

Kosketusohjauspiiri voidaan "ohjelmoida" jumppereilla neljään eri toimintatilaan. Tässä olen halunnut että piiri kytkee releen päälle silloin, kun kosketus havaitaan ja pois päältä kun anturia kosketetaan uudestaan eli tavallaan vipukytkimen tavoin. Oletuksena piiri toimii painonappina ja ohjaus on päällä vain niin pitkään, kuin kosketuskin on havaittu. Alla olevassa kuvassa on juotettu oikosulku jumpperille B, mikä asettaa piirin toimimaan vipukytkimen tavoin.

"Vipukytkimen asettaminen"

Jumpperit levyllä toimivat seuraavasti:

  • A-jumpperi
    • Juotettu / suljettu piiri = 0-aktiivinen lähtö eli I/O on 0 V, kun kosketus havaitaan
    • Avoin piiri / koskematon = 1-aktiivinen lähtö eli I/O on 5 V (tai VCC jos eri), kun kosketus havaitaan
  • B-jumpperi
    • Juotettu / suljettu piiri = lähtö asettuu ja jää päälle tai pois päältä (vipukytkin / toggle)
    • Avoin piiri / koskematon = toimii kuten painonappi (momentary)

Käytettävä relemoduuli

Releenä voi olla mikä tahansa 5V käyttöjännitteellä toimiva relemoduuli, joka on rakennettu niin, että siinä on mukana ohjaustransistori. Alla olevassa kuvassa on esitetty yleisesti käytetty rele ja kuvaan on lisätty myös signaalien pinout.

Yleisesti käytetty relemoduuli

Relemoduulilla voidaan ohjata kuormia seuraavasti:

  • DC max 10 A / 30 V
  • AC max 10 A / 230 V

Nämä tiedot lukevat myös releen kotelossa.

Kytkennän tekeminen

Kytkentä itsessään on hyvin yksinkertainen myös. Kosketusohjauspiirin lähtöpinni (I/O) kytketään relemoduulin inputiin. Releen lähdön voi sitten kytkeä mihin haluaakaan. Releohjauksesta kerrottu lisää tällä sivulla.

Ohjausmoduulin kytkentä releelle
Ohjaus päällä
Ohjaus pois päältä
Testipenkissä virta otettiin regulaattorille 9 voltin paristolta

Käytetty kapasitiivinen anturi havaitsee kosketuksen usean millimetrin etäisyydeltä, ja esimerkiksi 3 mm pleksin takaa tunnistamisessa ei ollut mitään ongelmaa.