Um pouco de sensores de toque capacitivos.
Este projeto visa apresentar a utilização de materiais de baixo custo para a construção de sensores de toques capacitivos. Estes foram aplicados como teclas de um piano eletrônico, tendo como base, a física do eletromagnetismo, mais precisamente no estudo de fenômenos capacitivos.
Capacitância é uma grandeza física que é expressa pela razão entre cargas elétricas e a tensão aplicada em um circuito ou capacitor.
Portanto a capacitância corresponde à relação entre a quantidade de carga acumulada pelo corpo e o potencial elétrico que o corpo assume em consequência disso. O dispositivo mais usual para armazenar energia é o capacitor ou condensador A capacitância depende da relação entre a diferença de potencial (ou tensão elétrica) existente entre as placas do capacitor e a carga elétrica nele armazenada. É calculada de acordo com a seguinte fórmula:
C = Q/V
Neste experimento produzido pelo robô livre foi utilizado os seguintes materiais
· Arduino Mega
· Fios (Jumpers)
· Resistores 10M ohms
· Folhas de alumino
· Fita isolante
· Notebook
Aplicações das leis físicas para o projeto:
Então, as folhas de papel alumínio, inicialmente submetidas a uma tensão elétrica, cria um campo elétrico em sua vizinhança, desta forma adquirindo uma capacitância. O contato do dedo com o sensor construído altera a capacitância inicial alterando os parâmetros iniciais, desta forma causando o resultado esperado. (veremos os resultados em seguida).
Para as portas digitais do Arduino, incorporamos duas funções , como pinos de envio e pinos de recepção desses parâmetros capacitivos. O pino de “envio” determina o estado inicial, em relação a tensão aplicada no sensor que por sua vez espera os pinos de recepção mudarem para o mesmo estado. O pino de recepção é o terminal do sensor. Um fio ligado a este pino com um pedaço de folha na extremidade e faz um bom sensor. Para muitas aplicações, uma gama de valores mais úteis é obtido se o sensor estiver coberto com papel, plástico, ou outro material isolante, de modo que os utilizadores não chegam a tocar a folha de metal. A pesquisa mostrou que um pequeno capacitor (100 pF), ou então a partir do pino do sensor à terra melhora a estabilidade e repetibilidade.
Quando o pino de envio muda de estado, ele acabará por alterar o estado do pino de recepção. O atraso entre o pino de envio e mudando a cavilha de mudança de recepção é determinada por uma constante de tempo RC, definida por R * C, em que R é o valor da resistência e C é a capacitância no pino de recepção, bem como qualquer outra capacitância (p.ex. interação corpo humano) presente no sensor. Adicionando pequeno condensador (20-400 pF) em paralelo com a capacitância de corpo, é altamente desejável também, dado que estabiliza as leituras detectados. Esta constante de tempo eh representada pela seguinte expressão matemática:
(tal) = RC
Na qual encontrasse relacionada com o tempo de resposta para a alteração do estado do pino de recepção ligado ao sensor de forma inversamente proporcional, ou seja , quanto maior a resistência menor é o tempo de resposta, por consequência, maior é a sensibilidade de seu sensor de toque.
Use um resistor de 1 megohm (ou menos talvez) para o toque absoluto para ativar.
Com um resistor de 10 megohm o sensor vai começar a responder 4-6 centímetros de distância.
Com uma resistência 40 megaohm o sensor irá começar a responder 12-24 centímetros de distância (dependendo do tamanho da folha). Tamanhos de resistores comuns geralmente terminam em 10 megohm assim você pode ter que soldar quatro 10 megohm resistências de ponta a ponta.
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