Робота ємнісних датчиків дотику заснована на електричної ємності людського тіла. Наприклад, коли близько до датчику підносять палець, то це створює ємність між датчиком і землею, що лежить в діапазоні 30. 100 пФ. Цей ефект може бути використаний в датчиках наближення і перемикачах, керованих дотиком.
Сенсорні ємнісні датчики мають очевидні переваги в порівнянні з іншими датчиками (наприклад, що спрацьовують від наведень частотою 50/60 Гц або вимірюють опір), але вони більш трудомісткі в реалізації. Виробники мікросхем, такі як Microchip в минулому створили спеціальні ІС для цих цілей. Однак і зараз можна створити надійний ємнісний детектор і / або перемикач, використовуючи тільки невелика кількість стандартних компонентів.
У цій схемі ми детектуючи зміни ширини імпульсів сигналу, що виникають при торканні контакту. На малюнку 1 можна розглянути наступні вузли (зліва направо):
Мал. 1. IC1 - 561ТЛ1
Як тільки відбудеться торкання сенсорної пластини, вихід схеми стане активним. Для пояснення роботи схеми на малюнку 2 приведені осцилограми сигналів в різних точках. Пунктирна лінія показує стан при торканні пластини датчика, суцільна лінія - при відсутності торкання.
Мал. 2. Осцилограми сигналів а різних точках.
Зразкове напруга в точці D налаштовується один раз за допомогою дільника R4 / R5 (змінюючи значення R4). Величина цієї напруги сильно залежить від площі поверхні пластини-датчика (зазвичай кілька квадратних сантиметрів). Велика площа поверхні пластини збільшує ємність і напруга в точці C проте буде більше, в порівнянні з тим напруженням, коли пластини не стосувалися. Зразкове напруга в точці D має бути встановлено ближче до значення 3,4 В. Датчик дотику може так само працювати з пластинами великої площі (наприклад, можна використовувати в якості сенсора весь корпус).
Схема буде працювати тільки в тому випадку, якщо високі частоти (300 кГц) можуть проходити на землю. У батарейному варіанті схема не працює без з'єднання з землею. У багатьох системах є достатні паразитні ємності на землю. У деяких випадках необхідно додати додатковий конденсатор між землею і загальним проводом схеми. З міркувань безпеки робоча напруга цього конденсатора повинно бути не менше 3..4 кВ.
Вихідний сигнал може бути використаний для включення різних навантажень. У багатьох випадках рекомендується додати на вихід один тригер Шмітта, особливо якщо вихід з'єднаний з цифровим входом.
Список компонентів:
R1, R2, R6 = 10к
R3, R5 = 100к
R4 = 47к
C1, C2 = 470 пФ
C3, C4, C5 = 100 нФ
D1 = 1N4148
IC1 = 4093
IC2 = LM339D