构建自己的电容式触摸传感器以使用esp32控制家用电器

在许多情况下，使用触摸传感器代替按钮。这样做的好处是，我们无需提供力来按下按钮，并且可以激活按键而无需使用触摸传感器来触摸它。触摸感应技术正日益流行。在过去的十年左右的时间里，很难想象没有触敏电子产品的世界。这两个电阻式和电容式触摸方法可以用来开发一个触摸传感器，在这篇文章中，我们将讨论作出的粗暴的方式电容式触摸传感器与ESP32，以前我们也建立与树莓派电容式触摸按钮。

尽管特定用途的触摸传感器可能有些复杂，但该技术的基本原理仍然保持不变，因此，在本文中，我们将重点关注借助我们最喜欢的ESP32和一块铜线来开发电容式触摸传感器。复合板。

在前面的教程中，我们使用TTP223触摸传感器和Arduino的UNO进行控制家里的电灯用触摸，现在，在这个项目中，我们正在建设一个为ESP32触摸传感器，但同样可用于Arduino的为好。同样，我们以前使用基于触摸的输入方法，将电容式触摸板与不同的微控制器配合使用，例如ATmega32微控制器的触摸式键盘接口和Raspberry Pi的电容式触摸板，如果您有兴趣的话，也可以进行检查。

什么是电容式触摸传感器，它如何工作？

电容器有多种形式。最常见的形式是有铅封装或表面贴装封装，但要形成电容，我们需要将导体与绝缘材料分开。因此，创建一个很容易。一个很好的例子是我们将在下面的例子中开发的例子。

将蚀刻后的PCB视为导电材料，贴纸充当介电材料，因此现在的问题仍然存在，如何接触铜垫会导致电容发生变化，从而使触摸传感器控制器能够检测到？当然是人的手指。

好吧，主要有两个原因：第一，一个包括我们手指的介电特性，第二个是由于我们手指的导电特性。我们将使用 基于电容的触摸。因此，我们将把重点放在基于电容的触摸传感器上。但是在讨论所有这些之前，必须注意，由于贴纸中使用了纸张，因此没有任何传导发生，并且手指已经绝缘。因此，手指无法为电容器放电。

手指充当电介质：

众所周知，电容器具有一个恒定值，可以通过两个导电板的面积，两个板之间的距离及其介电常数来实现。我们不能仅仅通过触摸电容器来改变其面积，但是我们可以确保改变电容器的介电常数，因为人的手指的介电常数与显示它的材料不同。在我们的例子中，是空气，我们用手指代替空气。如果您问如何？这是因为空气1006在海平面室温下的介电常数和手指的介电常数在80左右更高，因为人的手指主要由水组成。因此，手指与电容器电场的相互作用导致介电常数增加，因此电容增加。

现在我们已经了解了原理，让我们继续进行实际PCB的制作。

构建四向电容式触摸传感器

该项目中使用的电容式触摸传感器具有四个通道，并且易于制造。下面我们提到制作一个的详细过程。

首先，我们借助Eagle PCB设计工具制作了用于传感器的PCB，外观如下图所示。

在尺寸和Photoshop的帮助下，我们制作了模板，最后制作了传感器的标签，其外观类似于下图，

现在，当我们完成贴纸的制作后，我们继续制作将用于制作PCB的实际复合板模板，如下图所示，

现在，我们可以打印此文件并继续制作自制PCB的过程。如果您是新手，则可以查看有关如何在家中构建PCB的文章。您也可以从下面的链接下载所需的PDF和Gerber文件

用于四通道电容式触摸传感器的GERBER文件

完成后，实际的蚀刻PCB如下图所示。

现在该钻一些孔了，我们将一些导线与PCB连接起来。这样我们就可以将其与ESP32开发板连接起来。完成后，如下图所示。

由于我们没有在PCB上放置通孔，所以焊接时焊锡到处都是，所以我们通过在PCB上钻一个孔来纠正我们的错误，您可以在上面的下载部分中找到该孔。最后，是时候贴上贴纸并将其粘贴下来了。看起来像下面的图片。

现在我们已经完成了触摸面板，现在该继续制作触摸面板的控制电路了。

ESP32触控电路的材料

下面给出了使用ESP32构建控制器部分所需的组件，您应该可以在本地的业余商店中找到大多数组件。

我还在下表中列出了所需类型和数量的组件，因为我们要连接一个四通道触摸传感器并控制四个交流负载，所以我们将使用4个继电器来切换交流负载，并使用4个晶体管来构建继电器驱动电路。

编号	部分	类型	数量
1个	中继	开关	4
2	BD139	晶体管	4
3	螺丝端子	螺丝端子5mmx2	4
4	1N4007	二极管	5
5	0.1uF的	电容器类	1个
6	100uF，25V	电容器类	2
7	LM7805	调压器	1个
8	1K	电阻器	4
9	560R	电阻器	4
10	琥珀色LED	LED	4
11	男头	连接器	4
12	女头	连接器	30
13	红色LED	LED	1个
14	ESP32开发板V1	ESP32开发板	1个
12	覆板	通用50x 50mm	1个
13	跳线	电线	4
14	连接线	电线	5

电容式触摸传感器的控制电路

下图显示了基于ESP32的触摸传感器的完整电路图。

如您所见，这是一个非常简单的电路，所需的元件最少。

由于它是简单的触摸传感器电路，因此在您想通过触摸与设备进行交互的地方很有用，例如，您可以使用触摸来打开/关闭电器，而不必使用典型的板上安装开关。

在示意图中，直流桶式插孔用作输入，我们在其中提供为电路供电所需的必要功率，从那里我们有了我们的7805稳压器，它将未稳压的直流输入转换为恒定的5V直流，我们通过该电压提供ESP32模组的电源。

接下来，在原理图中，我们在针脚25、26、27、28上有我们的触摸连接器，我们将在此处连接触摸板。

接下来，我们有通过BD139晶体管进行开关的继电器，二极管D2，D3，D4，D5用于保护电路免受继电器触发时产生的任何瞬态电压的影响，这种配置的二极管称为反激二极管/续流二极管。每个晶体管基极的560R电阻器用于限制流经基极的电流。

电容式触摸传感器电路的PCB设计

用于我们的触摸传感器电路的PCB是为单面板设计的。我们已经使用Eagle来设计我的PCB，但是您可以使用任何选择的设计软件。我们的电路板设计的2D图像如下所示。

使用足够的走线直径来制作电源走线，以使电流流过电路板。我们将螺丝端子放在顶部，因为这样可以更轻松地连接负载，并且电源连接器（即DC桶形插孔）位于侧面，这也便于操作。可以从下面的链接下载Eagle的完整设计文件以及Gerber。

基于ESP32的触摸传感器控制电路的GERBER文件

现在我们的设计已经准备就绪，是时候蚀刻和焊接电路板了。蚀刻，钻孔和焊接过程完成后，电路板如下图所示，

基于ESP32的电容式触摸传感器的Arduino代码

对于此项目，我们将使用自定义代码对ESP32进行编程，稍后将对其进行介绍。该代码非常简单易用，

我们首先定义所有必需的引脚，在本例中，我们定义触摸传感器和继电器的引脚。

#define Relay_PIN_1 15 #define Relay_PIN_2 2 #define Relay_PIN_3 4 #define Relay_PIN_4 16 #define TOUCH_SENSOR_PIN_1 13 #define TOUCH_SENSOR_PIN_2 12 #define TOUCH_SENSOR_PIN_3 14 #define TOUCH_SENSOR_PIN_4 27

接下来，在设置部分，我们首先初始化UART以进行调试，接下来，我们引入了1S的延迟，这给了我们一点时间来打开“串行监视器”窗口。接下来，我们使用 Arduinos pinMode 函数使Relay引脚作为输出，这标志着 Setup（）部分的结束。

void setup（）{Serial.begin（115200）; 延迟（1000）; pinMode（Relay_PIN_1，OUTPUT）; pinMode（Relay_PIN_2，OUTPUT）; pinMode（Relay_PIN_3，OUTPUT）; pinMode（Relay_PIN_4，OUTPUT）; }

我们从 if 语句开始循环部分，内置函数 touchRead（pin_no） 用于确定是否触摸了某个引脚。该 touchRead（pin_no） 函数返回一个整数值范围（0 - 100），该值保持100所有的时间不久，但如果我们触摸到选定的引脚，该值下降到接近零，并与不断变化的值的帮助下，我们可以确定是否用手指触摸了特定的图钉。

在 if 语句中，我们正在检查整数值是否有任何变化，并且如果该值小于28，则可以确定我们已确认触摸。一旦 if 语句变为true，我们将等待50ms并再次检查参数，这将帮助我们确定传感器值是否被错误触发，之后，我们通过使用 digitalWrite（Relay_PIN_1，！digitalRead （Relay_PIN_1）） 方法，其余代码保持不变。

if（touchRead（TOUCH_SENSOR_PIN_1）<28）{if（touchRead（TOUCH_SENSOR_PIN_1）<28）{Serial.println（“传感器一被触摸”）; digitalWrite（Relay_PIN_1，！digitalRead（Relay_PIN_1））; }} if if（touchRead（TOUCH_SENSOR_PIN_2）<28）{if（touchRead（TOUCH_SENSOR_PIN_2）<28）{Serial.println（“ Sensor Two touched”）； digitalWrite（Relay_PIN_2，！digitalRead（Relay_PIN_2））; }} else if（touchRead（TOUCH_SENSOR_PIN_3）<28）{if（touchRead（TOUCH_SENSOR_PIN_3）<28）{Serial.println（“ Sensor Three touched”）； digitalWrite（Relay_PIN_3，！digitalRead（Relay_PIN_3））; }} else if（touchRead（TOUCH_SENSOR_PIN_4）<28）{if（touchRead（TOUCH_SENSOR_PIN_4）<28）{Serial.println（“触摸四个传感器”）; digitalWrite（Relay_PIN_4，！digitalRead（Relay_PIN_4））; }}

最后，我们以另外200 ms的阻塞延迟结束代码。

测试基于ESP32的触摸传感器电路

因为这是一个非常简单的项目，所以测试集非常简单，正如您所看到的，我已经将4个LED与用作负载的电阻器相连，因为它与继电器相连，所以您可以轻松地连接任何3Amps的负载。

进一步增强

尽管PCB很简单，但是从实际PCB的底部可以看到，仍有改进的空间，我已经连接了许多电阻器，试图连接四个指示LED，并且如果这样的话，也可以减小PCB的尺寸成为要求

希望您喜欢这篇文章并学到一些有用的东西。如果您有任何疑问，可以将其留在下面的评论部分，或使用我们的论坛来发布其他技术问题。