金属をタッチセンサにする方法とその回路図

金属面をタッチセンサにしてしまう改造方法とその回路図をご紹介します。

1. TTP223 タッチセンサIC
2. タッチセンサ化する物
3. 実験1
   1. 回路
   2. モジュールの改造
   3. 感度が良すぎる
4. 実験2(背面の金属がGNDの場合)
5. 反応したらLEDが光るようにする回路
   1. 回路図
   2. 組み立て
   3. テスト

TTP223 タッチセンサIC

TTP223はとても簡単にタッチセンサを作れる便利なICです。

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SOT23-6というとても小さなICです。

ICに外付けの部品はほぼ不要です。3ピン(I)に接続された金属に人がタッチすると、1ピン(Q)から信号が出力されます。

出力信号を、6ピン(TOG)と4ピン(AHLB)の状態によって設定できます。

6ピン(TOG)をLow(0V)にして

• 4ピン(AHLB)がLowの場合、タッチするとQがON、離すとOFF
• 4ピン(AHLB)がHiの場合、タッチするとQがOFF、離すとON

になり、

6ピン(TOG)をHi(3V)にして

• 4ピン(AHLB)がLowの場合、電源ON時にOFF、タッチする度にON,OFF,ON...と変化します
• 4ピン(AHLB)がHiの場合、電源ON時にON、タッチする度にOFF,ON,OFF...と変化します

となります。

6ピン(TOG)によって、タッチした時だけ反応するか、タッチする度に信号が変化するかを設定できます。とても便利なICですね。

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IC単体ではなく、モジュールとしても販売されています。こちらを使うと、実験には便利です。

タッチセンサ化する物

昨年のクリスマスにプレゼント企画でプレゼントした、サンタさんのオーナメントをタッチセンサ化したいと思います。

このオーナメントの表面は、金属でできています。上の図の緑色の範囲です。この金属面を触れるとLEDの電源がON,OFFするようにしたいと思います。

実験1

回路は上の図のようになります。タッチするたびにON,OFFを繰り返したいので、TOGピンをHiにします。また電源投入時はOFFして欲しいので、AHLBピンをLowにします。

モジュールを使う場合には、AとBと書かれたパッドがありますが、BをショートさせるとTOGがHiになります。

モジュールのタッチセンサ部を、外付けの金属に配線するための改造をします。

• 背面へのタッチセンサ部へ続く配線をカットします
• その右側にあるパッドを、金属へ配線します

サンタさんのオーナメンの表面の金属と、モジュールとを接続しました。

モジュールに3Vの電池をつないで実験してみます。すると、上の写真ほど指を近づけたところで、反応してしまいました。

結構感度がいいみたいです。

感度が高い場合、Csのコンデンサを追加すると感度が下がります。最大50pFまでです。とデータシートに書いてあります。

そこで、感度を下げるために47pFのセラミックコンデンサを、上の写真の場所にはんだ付けします。

触れた時に反応するようになりました。

金属をタッチセンサにする場合は、このような回路になりました。

22pF,33pFと試しましたが、33pFまでは触れる手前で反応してしまいました。金属の大きさによるかもしれませんので、実際に試して値を決める必要があります。

逆に、触れなくても指を近づけただけで反応させたいという場合には、コンデンサは不要です。これはこれで楽しいかもしれません。

実験2(背面の金属がGNDの場合)

サンタさんのオーナメントは、裏面はGNDベタになっています。上の赤い部分が金属になっていてGNDに接続されています。

この場合は、どうでしょうか。

この場合は、先ほど追加したコンデンサは不要でした。コンデンサがなくても触れた時に反応します。コンデンサがあると、反応が悪くなってしまいました。

両面基板で背面がGNDベタの場合、コンデンサの追加は不要なことがわかりました。

反応したらLEDが光るようにする回路

TTP223は出力電流は8mAしかありません。このため、LED1個ならば点灯できますが、複数個のLEDをドライブする能力はありません。そこで、MOS-FETを使って大きな電流をON,OFFできるようにします。

MOS-FETには、低電圧でONできるBSS138を使います。

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TTP223の出力を上の回路図のように、MOS-FETのゲートへ接続します。ソースをGNDへ、ドレインにLEDのマイナス側を接続します。

LEDには3Vで自動点滅するLEDを使っているので、LEDに抵抗は不要です。もし赤や黄色、緑のLEDでしたら100Ω程度の抵抗が必要です。青の場合は不要です。

モジュールの出力とGNDに、MOS-FETのゲートとソースをはんだ付けします。ドレインをLEDのカソード(マイナスピン)へ配線します。

サンタさんのオーナメントに、タッチセンサの回路を追加しました。

それでは動作させてみましょう。

タッチする度に、LEDがON,OFF,ON,OFFを繰り返すようになりました。実験は大成功。

LEDが光るサンタさんのオーナメントが、タッチでON,OFFできるオーナメントになりました。

TTP223の消費電流は3uA程度なので、コイン電池でも数ヶ月は待ち受けすることができます。とても便利なICですね。

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