W dniu 2015-12-21 o 14:19, AlexY pisze:

> Zachciało mi się gadżetu w formie schodów podświetlanych indywidualnie
> na każdy stopień z oświetleniem podążającym za osobnikiem, do tego
> wymyśliłem żeby było to niewidoczne więc jako czujnik obecności ma być
> czujnik pojemnościowy zrealizowany na atmega8 (bo takich trochę mam).
> Drut w poprzek stopnia pod wykładziną ma wykryć obecność stopy.
> Wypróbowałem już chyba wszystkie dostępne metody realizacji tego
> czujnika bez pełnego sukcesu, albo za mała czułość albo pomiar pływa w
> zbyt dużym zakresie.
> Zatem pytanie:
> Czy ktoś zrealizował czujnik zbliżeniowy działający na odległość
> minimum 1cm? To musi być wykonalne bo niektóre telefony mają detekcję
> palca wiszącego nad ekranem właśnie w takiej odległości.
>
>

Dawno, dawno temu za czasów zamierzchłej komuny (ponad 20 lat temu)
realizowałem takie projekty detekcji opierając się na prostym
rozwiązaniu klawiatury komputerowej.
Układ był genialny w swojej prostocie i w 100% pewny w działaniu.

Projekt wyglądał tak, że była sobie bramka z dwoma wejściami EX-OR w
technologii CMOS a każde poprzedzone bramkami Schmitta.
Bramka EX-OR spełnia zależność, że 1 logiczna pojawia się na jej wyjściu
tylko wtedy, kiedy na wejściach są różne stany logiczne.
Jeżeli na obydwu wejściach stany logiczne są takie same, niezależnie czy
dwa zera czy dwie jedynki to na wyjściu mamy zero logiczne.
Na wejścia tychże bramek Schmitta podajemy sygnał z generatora przebiegu
prostokątnego o wypełnieniu 50% poprzez dwa identyczne układy RC lub CR
Jeżeli elementy w obydwu obwodach RC są identyczne to na wyjściu bramki
EX-OR mamy cały czas stan logiczny "zero", ponieważ stany obydwu wejść
zmieniają się w tym samym czasie.
Oczywiście w praktyce trudno jest tak idealnie dobrać elementy, dlatego
na wyjściu mogą się pojawiać szpilki stanów logicznych 1
ale te można odfiltrować kolejnym układem RC i kolejnym przerzutnikiem
Schmitta.

Teraz w jednej z gałęzi RC jako C podłączamy kondensator utworzony np. z
dwóch zatopionych w stopniu pasków folii czy też dwóch drutów.
W drugiej gałęzi pojemność C musisz dobrać tak, aby zrównoważyć
pojemność Twojego utworzonego kondensatora zatopionego w stopniu schodów.
Kiedy stawiamy stopę na stopniu schodów to zwiększamy pojemność
utworzonego kondensatora, a tym samym na wyjściu bramki EX-OR pojawiają
się szersze impulsy 1 logicznej.
Po przepuszczeniu takiego impulsu poprzez układ RC, impulsy będą się
pojawiały na kolejnej bramce Schmitta tylko wtedy, kiedy długość impulsu
za bramką EX-OR będzie dłuższa od czasu wyznaczonego przez filtr RC.
Dalej wystarczy tylko jakiś uniwibrator, który wygeneruje impuls dłuższy
od okresu przebiegu z generatora.
Stawiamy stopę, zwiększa się pojemność, zwiększa się długość impulsu za
bramką EX-OR, impulsy pojawiają się na kolejnej bramce Schmitta, zostaje
cyklicznie pobudzany uniwibrator, który na wyjściu utrzymuje stan
logiczny 1 tak długo jak długo trzymamy na stopniu stopę.

Podpowiem, że w klawiaturze, na której się wzorowałem pod klawiszami
były przyklejone kawałki folii aluminiowej i po naciśnięciu przycisku ta
folia była zbliżana do do dwóch padów utworzonych na płytce laminatu
powodując zwiększenie pojemności, a sterowanie natomiast było
multipleksowane. Klawisze były obsługiwane jako rzędy i kolumny.
Z tego co sobie przypominam multiplekserami oraz pomiarem długości
impulsów sterował procesor 8051
Jak chcesz to mogę sprawdzić, bo do dnia dzisiejszego mam te klawiatury.
Tak, że w wolnej chwili mogę zajrzeć jak jest to tam rozwiązane, bo
obecnie nie pamiętam szczegółów.
Byłem wtedy zaskoczony prostotą tego rozwiązania i na jego bazie
zrobiłem kilka układów detekcji ruchu jako pionowe elektrody w drzwiach,
a także klawiatur dotykowych w montowanych przez siebie układach
elektronicznych.
Jako przerzutników Schmitta możesz żyć układów scalonych serii CMOS:
http://www.cmos4000.com/functions/schmitt-trigger.ht
ml
Jako EX-OR lub EX-NOR możesz użyć układów:
http://www.cmos4000.com/functions/exclusive-or.html
http://www.cmos4000.com/functions/exclusive-nor.html
Jedyny problem na jaki napotkasz to znalezienie dobrego dielektryka i
dobre odizolowanie od betonu, którego zmiana wilgotności będzie
powodowała zmiany pojemności Twojego kondensatora. Ale można to obejść
poprzez odpowiednie dopasowanie długości generowanego impulsu w gałęzi
odniesienia. Zamiast obwodu RC można podawać z procesora impuls o
zmiennej długości, którego czas trwania będzie podążał za wolnymi
zmianami pojemności kondensatora w stopniu.

Oczywiście zamiast bramek EX-OR całość można zrealizować na Atmega,
zwłaszcza, że chyba wszystkie wejścia poza analogowymi w tych
mikrokontrolerach posiadają wejścia typu Schmitt i to o bardzo dużej
oporności wejściowej.
W tym przypadku mikrokontroler musiałby wykrywać szybkie, chwilowe
zmiany w długości impulsu generowanego za układem najlepiej CR
(różniczkującym), a nie sam czas generowanego impulsu. Należy też
pamiętać, aby odciąć ujemny impuls generowany przez taki układ przy
pomocy diody Schottky-ego. Choć szczerze mówiąc nie wiem na ile odporne
są wejścia Atmeg na ujemne polaryzacje na tych wejściach. Być może nie
mają one znaczenia.
No i jeszcze pozostaje kwestia detekcji i eliminacji zakłóceń, ale z tym
nie powinno być problemu, bo zmiana pojemności powoduje cykliczne
pojawianie się wydłużonego impulsu zgodnie z taktem zegara.

Hehehe ... dawno już się nie bawiłem Atmelami :)