Touch-Sensor hinter Material

Entwicklung und Bau von Hardware aller Art, die im HM-Umfeld eingesetzt werden kann

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jp112sdl
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Touch-Sensor hinter Material

Beitrag von jp112sdl » 10.01.2021, 19:19

Mahlzeit Bastler.

Angefixt durch diesen Beitrag: viewtopic.php?f=58&t=63690, widme ich mich gerade einer "Machbarkeitsstudie" zu einem Selbstbauprojekt einer Art "Loxone Touch Surface".

Touchsensoren sind für mich absolutes Neuland, aber vielleicht kann ich hier auf Erfahrung von anderen zählen.

Ein erster Versuch mit einem MPR121 hinter einer 16mm Spanplatte ist ernüchternd.
Die Rohdatenwerte ändern sich bei Berührung der Fläche kaum bis gar nicht. Vielleicht muss ich jedoch noch Parameter des MPR121 anders setzen.

Tante Google liefert leider auch kaum brauchbare Ergebnisse.
Ein TTP223 könnte evtl. besser funktionieren. Den habe ich soeben erst bestellt... also abwarten...

Dann habe ich ein paar fertige Module gefunden:
- LED touch switch for wood invisible and can be installed in furniture max. 50 W 3M tape
- SO-TECH® SO2W built-in under-body sensor reacts to contact through wooden panels
- kalb | LED Berührungsschalter dimmbar Holz unsichtbar 12V/50W/max. 4.16A einbaubar im Möbel

Jedoch finde ich nirgends mal einen Teardown oder Schaltplan... Ich wüsste gern, wie das funktioniert bis über 20mm Materialstärke!

Zu guter Letzt bin ich noch bei TexasInstruments auf eine Note des MSP430 gestoßen: Why knock on wood when touch will do?.
Aber das würde bedeuten, sich in eine komplett neue Programmierumgebung einzuarbeiten.

Ich stelle mir sowas z.B. am Nachtschrank vor, so dass ich Rollladen und Licht direkt durch Berühren der Schrankoberfläche steuern kann.

Falls jemand eine Idee hat, wie man einen Touchsensor bauen kann, der auch noch hinter ca. 20mm Holz funktioniert, würde ich mich freuen.
Zuletzt geändert von jp112sdl am 10.01.2021, 20:07, insgesamt 1-mal geändert.

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Re: Touch-Sensor hinter Material

Beitrag von klassisch » 10.01.2021, 19:41

Habe selbst noch nichts in diese Richtung unternommen.
Habe aber einen kapazitiven Regensensor, der als solcher in unseren Breiten nicht taugt, ali 4000199354952.
Der der Mensch aber materiell huptsächlich aus Wasser besteht, erkennt er natürlich auch meine Hand.
ali gibt an, daß er 5 cm objects durchdringen könne.
5mm denke ich wohl. Ob er auch 2 cm Holz schafft, müßte man mal testen. Vielleicht kann ich ihn morgen mal demontieren und testen.
Aber das Teil ist vergossen.

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Re: Touch-Sensor hinter Material

Beitrag von jp112sdl » 10.01.2021, 19:43

klassisch hat geschrieben:
10.01.2021, 19:41
kapazitiven Regensensor
Das sieht ja auch interessant aus.
Schade, dass er vergossen ist :evil:

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Re: Touch-Sensor hinter Material

Beitrag von klassisch » 10.01.2021, 19:51

Habe auch noch einige kapazitive liquid level sensors Sensor XKC-Y25-NPN in Betrieb. Die spüren meine Hand aber nur im mm Bereich. Also eher um 1 mm.

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Re: Touch-Sensor hinter Material

Beitrag von klassisch » 11.01.2021, 09:39

So, habe heute morgen in aller Frühe vor Dienstbeginn das Ding mal abgebaut (und aufgetaut).
Das funktioniert. 19mm Preßspan, beidseitig beschichtet geht. Auch MDF und Sperrholz.
Bei den großen Abständen leidet dann allerdings die Zielgenauigkeit etwas. Und der Erfassungsbereich hängt auch davon ab, ob man mit einem Finger oder der ganzen Hand ran geht. Also eine Tastatur würde schon recht groß werden, aber ein einfacher Taster am Bett, um das Licht zu schalten, das wird gehen.
Wenn man das Brett auf den Sensor auflegt, dann triggert er erstmal. Nach einer Wartezeit (20 bis 30Sekunden) hat er seine Empfindlichekiet eingestellt und reagiert wieder auf Wechsel - also Hand auflegen.
Es gibt auch von Kemo einen kapazitiven Regensensor M152K. Aber Achtung, da gibt es auch einen resistiven mit ähnlicher Bezeichnung. Das bringen u.U. auch die Verkäufer durcheinander.
Dann gibt es kapazitive Näherungssensoren. Habe gerade nachgeschaut, aber ich habe keinen auf Vorrat. Die kapazitiven waren zumindest früher immer nur dritte Wahl nach induktiv und optisch.
Aber es gibt auch in China billige kapazitive Sensoren, z.B. LJC18A3-H-Z/BX. Aber auch da aufpassen: der LJ18a3-8-z/bx, den ich da habe, ist ein induktiver und ich bin nicht sicher, ob das jeder Verkäufer unterscheidet.
Diese Dinger haben zwar nicht die große Reichweite, sind aber rund. Und so könnte man eine Sackbohrung ins Holz einbringen und das Teil versenken. Das dürfte dann zielgenauer werden.
Vorsicht, in dieser Sensorwelt gilt eine eigene Farbkonvention: Blau ist GND, braun ist VCC und schwarz der Ausgang.
Und klar, natürlich gibt es auch kapazive Näherungsschalter von denüblichen Industrieautomatisierern aber halt zu deren üblichen Konditionen. Voelkner hat einen für um ca. 22 EUR, der hat aber nur 6mm Reichweite.

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Re: Touch-Sensor hinter Material

Beitrag von Horbi » 11.01.2021, 11:16

Für mein Codeschloss hatte ich auch diverse Tests gefahren incl dem TTP223, dabei hat sich der MPR121 als bester Kandidat herausgestellt, da man ihn den Bedürfnissen durch setzen der Register anpassen kann.
Grundsätzlich ist ein Touchsensor nichts anderes als ein Kondensator, wobei eine Berührung die Ladung schneller abfließen lässt.
Man könnte so einen Sensor sogar mit einem AVR pur aufbauen. https://playground.arduino.cc/Main/CapacitiveSensor/

Grundsätzlich kann man sagen, je größer die Oberfläche des Touchfeldes desto größer ist auch die Reichweite.
Wobei trockene Luft ein prima Isolator ist, Plexiglas auch - Holz an sich auch, aber stark abhängig von der Beschaffenheit.
Press-Span müsste auch recht gut gehen, da sehr trocken und porös, Hartholz abhängig der Einlagerungen und der Feuchte eher schlechter...

Schau mal in die MPR121.h - da kannst Du in der Init-Funktion die Registerwerte anpassen.
Der MPR121 hat ein mehrstufiges Filterprinzip. Ich hatte die besten Effekte mit

Code: Alles auswählen

		write_register(MPR121_UPLIMIT, 0xFF);//E4 //FF															// charge to 70% of Vdd , high sensitivity
		write_register(MPR121_LOWLIMIT, 0xCF);//94 //CF
		write_register(MPR121_TARGETLIMIT, 0xD9);//CD	//D9												// target limit close to low limit for more sensitivity
Hier kannst Du das Verhältnis zwischen touched und nicht touched festlegen...

Code: Alles auswählen

		set_thresholds(10, 6);	//10,6																		// set threshold for touched, untouched
Aber wie gesagt, die Elektrodenfläche spielt die größte Rolle. Noch ein Tipp am Rande, die Touchfläche wirkt nach vorne und hinten. Eine gr0ße Massefläche auf der Unterseite der Platine ist eher störend :D

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Re: Touch-Sensor hinter Material

Beitrag von jp112sdl » 11.01.2021, 14:03

Vielen Dank für die Rückmeldungen!

@klassisch: Dass es mit dem Regensensor klappt, klingt pauschal erstmal gut.
Jedoch wird das für ein 2 bis 4 Taster Gerät ganz schön teuer.
Auch die Alternativen (LJ...) sind von der Bauform her unpraktisch.
klassisch hat geschrieben:
11.01.2021, 09:39
Und so könnte man eine Sackbohrung ins Holz einbringen und das Teil versenken.
Gerade das möchte ich vermeiden. Und andere Hersteller können es ja auch - also muss es auch irgendwie gehen :wink:
Horbi hat geschrieben:
11.01.2021, 11:16
diverse Tests gefahren incl dem TTP223, dabei hat sich der MPR121 als bester Kandidat herausgestellt,
Hmm, okay. Im Internet hab ich es eher andersrum gelesen. Der TTP223 kann zwar immer nur 1 Sensor, aber dafür besser als der MPR121 mit bis zu 12 Sensoren.
Horbi hat geschrieben:
11.01.2021, 11:16
Grundsätzlich kann man sagen, je größer die Oberfläche des Touchfeldes desto größer ist auch die Reichweite.
Wobei trockene Luft ein prima Isolator ist, Plexiglas auch - Holz an sich auch, aber stark abhängig von der Beschaffenheit.
Press-Span müsste auch recht gut gehen, da sehr trocken und porös, Hartholz abhängig der Einlagerungen und der Feuchte eher schlechter...
Ich habe mir extra von maxx3105 eine deiner Platinen schicken lassen :mrgreen:
Dort sind ja eine große und viele kleine Flächen vorhanden.
Aber rein mit dem MPR121 dran und doppelseitigem Klebeband plan hinter einer 16mm Spanplatte... nix.
Horbi hat geschrieben:
11.01.2021, 11:16
Schau mal in die MPR121.h
Das werde ich auf jeden Fall als erstes noch machen.


stan23 brachte mich gestern Abend noch auf eine andere Spur:
https://www.edisen.de/level9_cms/downlo ... -ST_V1.pdf
Der geht bis 40mm MDF :shock:

Die Firma hat einen eigenen IC-Typ designt (und dafür auch 2006 einen Award bekommen):
https://www.edisen.de/de/produkte/touch-ics_51.html

Den Ee102 konnte ich bei eBay bekommen (2 Stk. für 6 EUR).
Mit denen werde ich auch mal noch rumspielen.

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Re: Touch-Sensor hinter Material

Beitrag von klassisch » 11.01.2021, 18:12

Bei mir läuft jetzt der Probebetrieb. Mal schauen, wie ich mit Positionierung, Empfindlichkeit, delayzeit und ungewollter Betätigung, z.B. beim Staubwischen klarkomme.

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Re: Touch-Sensor hinter Material

Beitrag von Psi » 11.01.2021, 18:16

Gibt's vllt paar Bilder für die Neugierigen?

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Re: Touch-Sensor hinter Material

Beitrag von jp112sdl » 11.01.2021, 18:23

Mein Ziel ist auf jeden Fall 4 Buttons (in den Ecken) zu haben wie bei Loxone.
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