Jak skonstruować czujnik pojemnościowy na ATmega8 do schodów podświetlanych?

Tue Dec 22, 2015 1:49 am   

Maciek pisze:

1cm po to że na schodku jest wykładzina, potem kapeć lub but i dopiero
stopa właściwa, na chwilę obecną ja jestem wykrywany, dzieciak średnio,
małżonka w ogóle, każde ma innej grubości kapcie i jeszcze nie ma
wykładziny. Dodatkowo na górze i na dole przed schodami też będzie
wykrywanie obecności, jednak z przyczyn technicznych chyba czujką PIR.


--
AlexY
http://faq.enter.net.pl/simple-polish.html
http://www.pg.gda.pl/~agatek/netq.html

Tue Dec 22, 2015 12:52 pm   

Użytkownik AlexY napisał:

Aaaaa ... będzie ogólne wykrywanie. OK, bo już sobie wyobrażałem, że
nocą poruszasz się jak niewidomy, szukając pierwszego stopnia, żeby coś
się zapaliło. Ewentualnie staczasz się wśród błyskających schodów.

Jeżeli w rodzinie jest ktoś starszy, to na tym człowieku przetestuj swój
pomysł. Tacy ludzie potrzebują ogólnego oświetlenia, żeby pewnie
lokalizować się w przestrzeni. Do tego kontrastowe stopnie schodów,
czyli pionowa płaszczyzna w jednym kolorze i jasności a pozioma w innym.

Zainteresuj się matami tensometrycznymi, czy po prostu czujnikami
nacisku do systemów alarmowych. Im mocniej nadepniesz, tym mniejszy jest
opór. Dawno nie miałem z nimi do czynienia, więc nie powiem od ilu kg
zaczyna reagować. Grubość kapci nie będzie mieć znaczenia. Żona pewnie
ma grubsze podeszwy ale za to o mniejszej powierzchni, więc taka mata
łatwo ją wykryje. Nie znam cen.

Tue Dec 22, 2015 1:24 pm   

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


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.html
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

Tue Dec 22, 2015 1:29 pm   

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


Może spróbuj tak:

http://www.img.f4a.eu/images/594089rysunek.jpg

Jest to z radioelektronika z 89 roku. Dawno temu bawiłem się w to i
działało. Robiłem też próby przeniesienia na Atmela (bez układów CMOS),
już dokładnie nie pamiętam jak, ale było beznadziejnie proste, chyba ze
dwa trzy elementy i też działało

Sat Dec 26, 2015 7:01 am   

Witam,
polecam kamerę IP z deekcją ruchu.
Ustawiasz sobie obszar jaki ma powodować alarm i można wykorzystać wyjście
alarmowe
które zwykle jedno jest dostępne a poźniej analiza obrazu na wisience lub PC
i sterowanie stopniami.

Użytkownik "AlexY" <alexy@irc.pl> napisał w wiadomości
news:n58u3u$ml7$1@dont-email.me...

Sat Dec 26, 2015 11:58 am   

Jacek pisze:

Pójdzie na Atmega8? Schody u mnie zakręcają, musiałbym dać 2 kamery. Na
razie szykuję się na wersję z nadajnikiem częstotliwości z drutu
rozciągniętego wzdłuż schodów i odbiornikami w stopniach.


--
AlexY
http://faq.enter.net.pl/simple-polish.html
http://www.pg.gda.pl/~agatek/netq.html

Sat Dec 26, 2015 11:16 pm   

On Mon, 21 Dec 2015, AlexY wrote:


Poczytaj od QTouchADC. Algorytm genialny w prostocie, dwa pomiary
różnicowe wywalają większość zakłóceń. Praktycznie zero elementów
zewnętrznych (no, warto dać rezystor dla zmniejszenia EMI). Pomiar
bardzo stabilny i działający.
Sam mam elektrody wstawione ok. 1cm od powierzchni dotykanej (w szafce od
wewnątrz, natomiast dotyka się tego na zewnątrz szafki) i działa bez
problemu. Testowałem też dla 2cm, ale margines zmian był już niezbyt duży.

Będziesz też musiał pomyśleć nad elektrodami, bo nie wiem czy cienki drut
da dużą zmianę pojemności przy przyłożeniu stopy. Potestuj z paskami folii
alu czy miedzianej.

Tu masz to w miarę dokładnie opisane:
http://www.atmel.com/images/doc8497.pdf

Jeżeli będziesz to pisał sam, to:
- oba pomiary musisz odjąć od siebie, a nie sumować jak jest w opisie
- potrzebujesz drugiego pina ADC z +5V do ładowania kondensatora w ADC
(tego też nie ma nigdzie opisane, ale można się domyślić po wymogach).


Pozdrawiam

Marek
--
"If you want something done...do yourself!"
Jean-Baptiste Emmanuel Zorg

Sun Dec 27, 2015 12:39 am   

Marek Wodzinski pisze:

Pomysł na tego typu czujnik powstał właśnie po natrafieniu na info o tej
bibliotece, niestety to moje pierwsze kroki w atmegach, nie wnikałem
jeszcze w ich assembler, nie znam i po wstępnym zapoznaniu, nie mam
ochoty zapoznawać się z C ani C++, pozostaje bascom, wersja demo bo
jeszcze na głowę nie upadłem żeby płacić za full 99

Sun Dec 27, 2015 12:49 am   

Skopał mi się obrazek, a przed wysyłką było cacy...

AlexY pisze:
[..]


BTW. http://www.avrfreaks.net/comment/529340#comment-529340
25cm.. fiu fiu.. chcę to...


--
AlexY
http://faq.enter.net.pl/simple-polish.html
http://www.pg.gda.pl/~agatek/netq.html

Sun Dec 27, 2015 2:14 am   

On Sat, 26 Dec 2015, AlexY wrote:


Biblioteka obsługuje kilka sposobów pomiary pojemności. To co Ty robisz to
standardowy pomiar gdzie mierzysz czas naładowania pojemności.
QtouchADC to całkiem inna metoda. Masz jeden kondensator wewnątrz procka
na wejściu ADC, drugim jest elektroda. Ładujesz jeden, rozładowujesz
drugi, potem je łączysz razem i jak ładunek już przepłynie z jednego do
drugiego, to mierzysz napięcie. Plusem jest to, że nie musisz mieć
superszybkiego procka lub bardzo dużych rezystorów (i problemów z
zakłóceniami). Jeżeli zrobisz 2 pomiary: raz ładując wewnętrzny C i
rozładowując elektrodę, drugi raz odwrotnie, to jak odejmiesz pomiary, to
zakłócenia się odejmą, a rzeczywista zmiana pojemności się doda. Samo ADC
da o wiele większą rozdzielczość pomiaru niż pomiar czasu w 'tradycyjnym'
układzie, a to przekłada się na większą czułość przy mniejszych
zakłóceniach (bo te się odejmują).


Weź Arduino. Obsługuje Atmegę8.
Ale ja bym kupił gotowe Pro Mini po $2 - szkoda czasu na robienie płytek,
lutowanie itp. Taniej i tak by nie wyszło jak się doliczy stabilizatory,
kwarc i płytkę. Jakby dać po jednej płytce na 3 schody (na mój gust
powinno zadziałać), to wyjdzie jak za darmo :-)


Atmelowa biblioteka jest binarna, pliki nagłówkowe plus skompilowane
obj-ty.
Jest tak duża, że wolałem napisać samemu. Sam odczyt to tylko kilka
instrukcji. Więcej jest zabawy z uśrednianiem długoterminowym,
ustawieniem sobie progów wykrycia dotyku itp.


Jak już wyżej napisałem, to co masz, to nie jest wersja na ADC i czułość
jak i działanie jest całkiem inne.
Właśnie zrobiłem test powiększenia elektrody z 1 cm2 do ok 50 cm2 -
odczyty zaczynają się znacząco zmieniać jak mam nogę z kapciem ok 3cm nad
nią.


Układ jest inny. Wykorzystujesz tylko jeden pin i do niego podłączasz
elektrodę przez rezystor (1-100k). Ale żeby naładować wewnętrzy
kondensator, to trzeba go podłączyć na chwilę do innego pinu na
którym będzie 5V. Poczytaj na czym to polega.


Pozdrawiam

Marek
--
"If you want something done...do yourself!"
Jean-Baptiste Emmanuel Zorg

Sun Dec 27, 2015 2:45 am   

Marek Wodzinski pisze:

Domyślam się, tylko aby wyrzeźbić coś samego muszę zagłębić się w
obsługę ADC z wszelkimi jej ograniczeniami, do zrobienia, jeśli metody
prymitywne zawiodą wezmę się i za to.


Nie do końca, procek będzie sterować pasek RGB przez sprzętowy PWM, 8-ka
ma 3 PWM'y więc siłą rzeczy wystarczy na jeden stopień, mam ich tak ze 2
garście, płytki i tak nie planuję. Rozważałem opcję jeden proc i kość 16
kanałowego PWM'a x3 (13 stopni mam) ale to by oznaczało potężną wiązkę
kabli.

[..]

Widziałem fajną metodę na to próg=pomiar*0.03+próg*0.97

[..]

Obecnie tak robię, monitoruje pin ładując innym przez opornik, zatem to
zbliżona metoda.
Tak czy siak dzięki za potwierdzenie że da się, już wiem że nie marnuję
czasu.


--
AlexY
http://faq.enter.net.pl/simple-polish.html
http://www.pg.gda.pl/~agatek/netq.html

Sun Dec 27, 2015 9:26 pm   

W dniu 2015-12-22 o 00:41, AlexY pisze:
A to widziałeś?
http://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3088760.html

--
Pozdr

Janusz_K

Mon Dec 28, 2015 1:18 am   

I na chceniu sie skonczy.

Mon Dec 28, 2015 2:42 am   

janusz_k pisze:

Dziwne rozwiązanie, po co tam tranzystor? Sprawdzałem podobny układ,
ogólnie wzorowałem się na http://www.elektronik-labor.de/AVR/Touch.html
aczkolwiek nie znam szwabskiego, tak że mogłem coś pomieszać.


--
AlexY
http://faq.enter.net.pl/simple-polish.html
http://www.pg.gda.pl/~agatek/netq.html

Mon Dec 28, 2015 2:43 am   

Zenek Kapelinder pisze:

Komu i na co odpisujesz?


--
AlexY
http://faq.enter.net.pl/simple-polish.html
http://www.pg.gda.pl/~agatek/netq.html