DKBLOG

前言

電容式開關與電容偵測從很久以前的夜燈就已經被應用，近幾年更是成為許多商品、裝置的人機介面標配。

其實從近四年來觀察互動藝術作品中看到 Speaking Tree、SoniColumn 等等作品後一直想要實驗電容觸控的東西，但始終沒去碰。一晃就四年(也太久了)，正巧最近 Project 也會用到索性小小做了一下實驗記錄在這。

電容感應相對於一般壓力感測器和短距離感測器好用，原因是他像壓力感測器需要施力也不像距離感測器會遭受外在光源、物理特性所影響，在價位上又非常便宜 (此篇範例甚至只花了不到 10 元就能完成)，另外，他也能在感應範圍內添加透明、不透明、不導電之物質 (木、塑膠、陶瓷等等)，而且他對人體的感應可以非常敏銳。

因此，以下稍微簡介如何快速製作能夠偵測電容感應的單元。

製作方式

之前為了不時之需有陸續蒐集如何用 Arduino 偵測電容變化，常常看到需要額外的控制器(ex. MPR121)等等來實作，雖然MPR121和他的breakout都有了，但還是想以比較簡易的方法實行，因此在Arduino官方網站上也找到如何自製簡易的電容感應裝置，該文章寫得非常清楚，因此這篇除了記錄如何快速上手外，也寫下一些經驗與建議。

這邊製作的偵測電容感應量的原理大概是從 Arduino 其中一個 pin 傳送一個新的狀態到另外一個 pin 接收，兩者之間用一個導體 (線圈、金屬片都可，本篇範例使用銅箔膠帶)。並在人體或物體靠近此電容感應單元時，計算這一來一往的 cost 與費時。

透過 CapSense 製作一個電容感應單位很容易，只要讓每個電容感應單位都連接到兩個 Arduino pin，一個 pin 負責傳另外一個負責接收。負責傳的 pin 必須與較大的電阻連接約為 100K 到 50M 之間。越大的電阻值，會讓這個電容感應單位越敏銳，但相對的反應速度也比較慢。根據 Arduino 官方網站所述，使用 1M (或更少) 的電阻較能剛好偵測到人體"觸碰"到線圈時恰巧觸發的反應時間。而若使用 10M 電阻則能在約靠近感應單元 10 公分左右便能觸發，而 40M 電阻則能將觸發距離拉長至 30-60 公分不等，因此比較適用於在感應單元外再隔著其他非導電物質。

這邊也提醒需要製作的朋友，在製作多個感應單元時，可以讓多個感應單元共用同一個負責傳遞的 pin，但他們必須各自有獨立的接受 pin，以接收每個線圈的電容變化。

另外也要特別注意，為了比較好的感應效果，在感應單元獨立運作時，必須確保有真正接地 (Arduino 接個人電腦則可忽略，因為電腦的電源都有接地。但僅用電池驅動 Arduino 或是用帶著電池的筆電驅動 Arduino 則要特別注意)。另外，官網提及，在接受 pin 與 ground 間放置一個 100 pF 電阻也能有效增加穩定性。

筆者的實驗如下：

或可參考國外的實驗。

程式範例

以筆者上面實驗的程式來分享

#include

int ledpin = 12;
CapSense cs_4_2 = CapSense(4,2);

void setup()
{
pinMode(ledpin, OUTPUT);
cs_4_2.set_CS_AutocaL_Millis(0xFFFFFFFF);
}

void loop()
{
long total1 = cs_4_2.capSense(30);
if(total1>99) digitalWrite(ledpin, HIGH); else digitalWrite(12, LOW);
delay(10);
}


資料來源

http://arduino.cc/playground/Main/CapacitiveSensor?from=Main.CapSense

http://www.pjrc.com/teensy/td_libs_CapacitiveSensor.html