No artigo de hoje vamos aprender á utilizar um teclado capacitivo com Arduino. Mais especificamente trabalharemos com o TTP224N da Tontek (datasheet aqui), um controlador integrado capaz de gerenciar quatro (4) botões/teclas capacitivas e interfacea-las com o Arduino.

   Utilizaremos o módulo TTP224N por se tratar de uma solução barata (disponível no eBay por US$0.99) e amplamente disponível; existem outras opções de sensores nesta faixa de preço, e muitas delas são fabricadas pela própria Tontek.

sensor de toque capacitivo TTP224N

Detalhe do teclado capacitivo TTP224N da Tontek

    Porém antes temos que entender o que são e como funcionam os teclados capacitivos: são basicamente capacitores variáveis (com dielétrico variável), cujas placas metálicas são os contatos de cobre na placa (imagem acima) e o dielétrico variável são os objetos aproximados na placa (neste caso nossos dedos).

   A aproximação de objetos dielétricos (maus condutores de eletricidade) das placas metálicas causa variação da capacitância do sistema, que por sua vez é detectada pelo circuito integrado TTP224N e convertida em sinal lógico (‘0’ para não-detecção e ‘1’ para detecção).

   Segundo o datasheet do TTP224N, o ajuste dos níveis de detecção depende diretamente da área de cobre oferecida (o “contato”) e também do valor de um capacitor externo, que deve ser dimensionado e montado entre a placa de cobre (“contato”) e o circuito integrado. Veja imagem abaixo para detalhes.

ajuste de capacitores no TTP224N

O valor dos capacitores dependa da área dos contatos (K0..K3)

   O diagrama esquemático da ligação da placa com o TTP224N ao Arduino está na imagem abaixo. Note que cada botão (contato) utiliza uma porta de entrada do Arduino; é necessária também alimentação 5V e um pino GND para o circuito integrado.

Esquema de ligação do teclado capacitivo TTP224N ao Arduino

 Esquema de ligação do TTP224N ao Arduino

   Minha montagem está na imagem abaixo. Notem que estou utilizando uma placa compatível com Arduino (a Fritzen UM), desenvolvida por mim mesmo (mais informações aqui).

teste do teclado capacitivo TTP224N com Arduino

   O Sketch (programa) que faz o Arduino ler as teclas capacitas se encontra abaixo (e também no meu GitHub); o que ele faz é simplesmente ler 4 entradas digitais do Arduino e jogar um texto para o monitor serial. Cada tecla pressionada faz com que um texto diferente seja exibido; o LED embutido na placa do Arduino (pino 13) também é energizado ao pressionar de cada tecla.

E abaixo um vídeo do teclado capacitivo com Arduino em funcionamento:

 

Alguns detalhes importantes sobre o TTP224N:

  • Funciona com tensões entre 2,4V e 5V
  • Tempos de acionamento entre 60mS e 160mS (é o tempo que demora para o sensor reconhecer o pressionar de cada tecla).
  • Existem três pinos de configuração no TTP224N: TOG, OD e AHLB; dependendo do estado de cada pino (0V ou 5V, high ou low) ele pode funcionar de formas diferentes. Durante os meus testes eu utilizei o primeiro modo (primeira linha da tabela, modo padrão).Observe a tabela abaixo:

modos de funcionamento do TTP224N

   Entre as desvantagens do teclado capacitivo é possível citar o fato de que ele reconhece somente (em sua maioria) dedos humanos: não reconhece objetos diversos (canetas, etc) e nem luvas. Se o operador do sistema usar luvas fica praticamente impossível fazer os botões funcionar.


   Se você se interessou por este tipo de sensor, a loja ICStation (da China) tem vários modelos á disposição (alguns dos quais eu já comprei lá também) – é só clicar na imagem:

Teclado capacitivo com Arduino – TTP224N

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