Kapazitiver Berührungssensor HW-139 TTP223B
| Autorin: | Sophie Koerner |
| Studiengang: | Business and Systems Engineering |
| Modul: | BSE-M-2-1.03, Hausarbeit in Angewandte Informatik gehalten von Prof. Dr.-Ing. Schneider |
| Semester: | Sommersemester 2024 |
| Abgabetermin: | 28.07.2024 |
Einführung
Aufgabenstellung
Mittels des kapazitiven Berührungssensors HW-139 TTP223B soll eine LED nach den in Tabelle 1 gegebenen Anforderungen geschaltet werden.
| Anforderungen | |||||||||||||||||||||||||||
|
- Thema/Fragestellung: Eine LED soll durch den kapazitiven Berührungssensor HW-139 TTP223B (im folgenden mit HW-139 TTP223B abgekürzt) geschaltet werden. Die Simulation soll durch unterschiedliche Berührungen des HW-139 TTP223B die Helligkeit der LED verändern.
- Hypothese: Die Helligkeit der LED kann über unterschiedliche Berührungszeiten des HW-139 TTP223B geschaltet werden.
- Einordnung in den Lehrplan Die Veranstaltung "Angewandte Informatik" ist ein Teil des Moduls "Ingenieurwissenschaftliche Vertiefung 1" im Studiengang Business and Systems Engineering. Als Qualifikationsziele sollen die Studierenden selbstständig zu technischen Fragestellungen Lösungskonzepte erstellen, auswählen und abschließend technisch anwenden können.[1] Bei Ausarbeitung dieser praktischen Fragestellung wird von dem Studierenden zunächst gefordert, ein System zu entwickeln, welches alle Anforderungen realisieren kann. Des Weiteren muss dieses System praktisch in die Benutzeroberfläche "Matlab/Simulink" übertragen werden.
Projektbeschreibung
| # | Anzahl | Material |
|---|---|---|
| 1 | 1 | PC mit MATLAB/Simulink R2024a |
| 2 | 1 | „Kapazitiver Berührungssensor HW-139 TTP223B“ |
| 3 | 1 | Arduino Uno R3 |
| 4 | 1 | Streckbrett |
| 5 | 9 | Jumper Kabel, männlich/männlich, 20 cm |
| 6 | 1 | LEDs (20* 5 mm)<br Rot |
| 7 | 5 | Widerstand j2 200 Ω |
Beschreibung Funktionsweise der verwendeten Hard- und Software
- Arduino Uno R3
- Sensor „Kapazitiver Berührungssensor HW-139 TTP223B“
- Simulink R2024a
Technische Daten[2]
| Messbereich | 0..1 |
| PWM-Modulation | digital |
| PWM-Pulszykluszeit | 100 ms |
| Versorgungsspannung | 2 V .. 5.5 V |
| Geschwingigkeit | 220 ms(low power mode).. 60 ms(fast mode) |
| Powerindikator | Grüne LED |
| Arbeitstemperatur | -20 °C .. +70 °C |
| Abmessungen Module | 24 mm x 24 mm |
| Abmessungen Sensor | 11 mm x 11 mm |
Pinbelegung
| Pin | Belegung | Signal |
|---|---|---|
| 1 | Signalpin | 0/1 |
| 2 | Versorgungsspannung VCC | 5 V |
| 3 | Masse (GND) | 0 V |
Versuchsaufbau und Durchführung
Versuchsaufbau
Der Versuchsaufbau wird durch einen Foto des Aufbaus (Abb. 1) dokumentiert. Der sensor wird über das Steckbrett mit dem Arduino Uno verbunden. Der Signalpin wird in den Digitalen Input 8 gesteckt, die Versorgungsspannung wird mit dem 5V Versorgungsspannungspin und der GND mit dem GND des Arduino Uno verbunden. Des weiteren wurde die LED in Reihe mit dem 200Ω Widerstand geschaltet. Die Versorgung wird über den digitalen Output 3 gestellt. Die Reihenschaltung endet im GND.
Versuchsdurchführung
Das Simulinkmodell zur Datenverarbeitung wurde wie in Abb. 2 aufgebaut. Über den digitalen Input über Pin 8 wurde das Sensorsignal in die Schaltung eingelesen. Das Signal konnte die Werte 0 oder 1 annehmen. Der digitale Output hat eine Sample time von 0.1, also 0,1s. Damit die in Tabelle 1 genannten Anforderungen eingehalten werden konnten, wurden drei Bereiche erstellt, in denen anschließend unterschiedliche Aktionen ausgeführt werden sollten. Das Sensorsignal wurde genutzt, um die Dauer der Sensor-Berührung zu testen. Bei einem Wert unter 10, also kleiner 1s, (Abb. 4) wurde das Signal über einen anderen Input in einen Function Block eingegeben als bei den Signalen zwischen 1 uns 2s (Abb. 5) und über 2s (Abb. 6). Im Matlab Function Block (Abb. 3) wurde nun die auszuführende Berechnung mit Hilfe des eingegangenen Signals ausgeführt. Über den digitalen Output Pin3 wurde das Signal mit der Helligkeit an die LED ausgegeben.
Modelleinstellungen: Arduino Uno, Solver: Fixed-step, discrete, Abtastrate: 0,001 s
Versuchsbeobachtung
Auswertung
Zusammenfassung und Ausblick
- Zusammenfassung der Kapitel 1-4
- Diskussion der Ergebnisse: Die Sensorberührungen wurden erkannt und aufsummiert. Nach Loslassen des Sensors wurde das Signal jedoch nicht zurückgesetzt. In der Simulation erfüllte der dafür vorgesehene Simulationsteil nicht seinen Zweck. Außerdem wird die Helligkeit nur für die Dauer der Berührung ausgegeben, danach geht die LED aus. Des Weiteren lief der Dimmer so schnell, dass eine Helligkeitszunahme nur schwer erkennbar war und die LED seit beginn der Tasterberührung hell erschien.
- Ausblick:
- Selbstreflexion/Lessons learned
Ergebnisvideo
Zur Simulation des „Kapazitiver Berührungssensor HW-139 TTP223B“ wurde kein Ergebnisvideo erstellt.
Anleitung: Videos im Wiki einbinden
Lernzielkrontrolle
Beantworten Sie in Ihrem Artikel die Lernzielkontrollfragen.
| Lernzielkontrollfragen |
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Literatur
- Zitieren Sie nach DIN ISO 690:2013-10.
- [1] HSHL: Modulhandbuch: Business and Systems Engineering URL: https://www.hshl.de/assets/02-Hochschule/Veroeffentlichungen/Modulhandbuecher/2023-2024/BSE/MHB-BSE-2023-2024.pdf, 28. Juli 2024
- [2] az Delivery: TTP223B Touch Sensor Modul Datenblatt URL: https://cdn.shopify.com/s/files/1/1509/1638/files/TTP223B_Touch_Sensor_Modul_Datenblatt_AZ-Delivery_Vertriebs_GmbH.pdf?v=1609158709
Anhang
- Datenblätter
- Simulink-Modell
- Originaldateien (PAP, Schaltplan,... )
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