Apagador Touch Usando el

Mdulo ADC de un PIC12F683

By Ismael Snchez Rincn (PicTrance)

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Introduccin

En este documento se tratar el diseo y construccin de un Apagador

Touch Usando el ADC de un PIC12F683.

Usando como referencia la nota de aplicacin AN1298 [1], Capacitive Touch Using

Only an ADC (CVD), de Microchip

La creacin de este proyecto fue inspirado por un proyecto similar mostrado en la

pagina www.hackaday.com el cual se llama [RobB's] house has no light

switches [2], y el corazn de se proyecto es un microcontrolador ATtiny85 de la

marca Atmel, el cual usa comunicacin bluetooth con un telfono con Android pero

el mdulo bluetooth se omite en este proyecto ya que lo que aqu se busca es un

proyecto simple, fiable y costeable.

Teora y Funcionamiento

El funcionamiento de ste circuito se basa en usar el capacitor de

retencin y muestreo CHOLD (fig.1) que hay en la entrada del mdulo ADC, de

cualquier microcontrolador de la marca Microchip.

Fig. 1 diagrama a bloques del mdulo ADC mostrando a CHOLD

El capacitor CHOLD se carga poniendo un pin a VDD y despus mandndola a

sensar otra entrada ADC, la cual estar conectada a una PCB o a alguna parte

metlica que sirva como sensor (fig. 2).

Fig. 2 diagrama a bloques general del funcionamiento de este sistema.

Cuando el ADC es mandado a sensar el pin que esta conectado el sensor externo,

este hace un divisor de voltaje con el capacitor CHOLD y que al ser tocada por la

mano, esta descarga parcialmente a CHOLD y as se puede sensar si se ha tocado

al sensor externo.

En la fig.3 se puede ver como es las forma de onda del capacitor de retencin y

muestreo, al se cargada y sin tocar, y cuando es tocado el sensor.

Fig. 3 comparando la forma de onda cuando el sensor es tocado y sin tocar.

Para el funcionamiento de este circuito necesita lo siguiente:

Se usan dos entradas ADC como mnimo.

Una entrada ADC siempre estar conectada a VDD.

Todas las dems entradas ADC pueden ser sensores touch.

Pasos para el crear el programa (fig.4 y fig. 5):

Configure 2 pines como entradas ADC.

Una entrada ADC ponerla como salida y activarla a 1 lgico.

Leer el ADC a esa entrada.

Poner a GND la segunda entrada (es opcional).

Activar la segunda entrada como ADC, sta estar conectada a un sensor

como una PCB o una placa de metal delgada.

Leer el ADC.

Fig. 4 Se muestra el momento en que el capacitor de retencin y muestreo

(CHOLD) es cargado con el voltaje VDD.

Fig. 5. Se muestra cuando el capacitor CHOLD se conecta a la placa metlica que

se usa como sensor para hacer el divisor de voltaje.

Diseo del Circuito

Para la creacin de este sensor touch se divido el circuito en 3 partes

1. Etapa de alimentacin.

2. Etapa de sensado y control.

3. Etapa de potencia.

Y una extra que es la creacin del PCB.

Etapa de alimentacin:

Para la etapa de alimentacin se eligi usar un circuito de reactancia

capacitiva [3], ya que el circuito no consume mucha corriente y para evitarse usar

transformador ya que estos son grandes y no caben en lugares con poco espacio

sin mencionar que se calientan rpido, se omiti el usar fuente conmutada por los

problemas de Interferencia Electromagntica (EMI, ElectroMagnetic

Interference) que generan.

El circuito de la fig. 6 es el circuito propuesto para alimentar al

microcontrolador [3].

Fig. 6. Circuito de reactancia capacitiva, usado para alimentar al circuito [3].

Etapa de Sensado y Control:

Para la etapa de sensado y control se eligi un PIC12F683 [4] (fig. 7) por

ser econmico, traer entradas ADC, pocos pines y fcil de conseguir.

Fig. 7. Microcontrolador PIC12F683, propuesto para este proyecto

Etapa de potencia:

Para la etapa te potencia se eligi usar optoacopladores (OptoTriacs) para

conectar al microcotrolador que estos a su vez manejaran a los TRIACs de

potencia para conectar al exterior.

Se omiti el uso de relevadores por su alto consumo de Corriente (potencia)

y el ruido acstico que generan, ya que este circuito no est pensado para

manejar cargas con ms de 20A.

El opotoacoplador elegido es el MOC3011 y el Triac MAC24 aunque se

puede usar el MOC3014 sin ningn problema, en la fig.8 se muestra como se

conectan el MOC y el Triac.

Fig.8 Diagrama usado para conectar el MOC, el Triac y un foco.

PCB

La placa de circuito impreso fue hecha con el programa Ultiborad de la

empresa National Instruments (fig. 9).

Fig. 9 diseo de la PCB en el programa Ultiborad

Programa (Firmware)

Para el programa se us programacin en C usando el compilador CCS, la

funcin principal del cdigo para el proyecto es la siguiente (fig.10).

Fig. 10 Cdigo donde se muestra cmo implementar el Sensor Touch.

En el programa se pueden ver claramente cmo se ejecutan los pasos

propuestos por la Nota de aplicacin de Micrichip para poder hacer el sensado,

ver fig. 11 y fig. 12.

Fig. 11. Carga del capacitor CHOLD.

Fig. 12. Aqu es donde se realiza la lectura del divisor de voltaje hecho por nuestro

cuerpo al acercar nuestra mano o alguna parte del cuerpo al sensor.

Resultados y Conclusiones:

Para verificar el correcto funcionamiento de este circuito se tom una caja

para apagador para sobre poner en la pared y en una tapa ciega (fig. 12) se le

pego papel aluminio para que sirviera como sensor.

Fig. 13. Tapa ciega con papel aluminio usado como sensor touch.

Para la parte electrnica se arm todo en protoboard y para as poder ir

corrigiendo errores antes de construir todo en un PCB, en la fig. 13 se puede ver el

circuito de prueba de este proyecto, en la fig. 14 se puede ver funcionando este

circuito

Fig. 14 El circuito armado en protoboard y la caja con la tapa ciega con papel

aluminio para usar como sensor

Fig. 15 El circuito funcionando conectado a un foco de 4W.

** puede ver el video de las pruebas en protoboard en el siguiente link:

http://youtu.be/vOOk8XTGfTI

Despus de verificar que todo estaba correcto, se procedi al fabricar la PCB para

introducir todo en la caja de plstico, teniendo as el circuito final y funcional.

Ver figura de la 16 a la figura 25.

Fig. 16.

Fig. 17.

Fig. 18.

Fig. 19.

Fig. 20.

Fig. 21.

Fig. 22.

Fig. 23.

Fig. 24.

Fig. 25 circuito completo y guardado dentro de la caja.

Y el circuito final funcionando, lo puede ver en el siguiente video:

http://youtu.be/aqG-gbgNvPA

Biografa:

[1] Nota de aplicacin AN1298, Capacitive Touch Using Only an ADC (CVD),

Microchip, 2009. Link de descarga:

http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/01298A.pdf

[2] Link de hakaday.com, [RobB's] house has no light switches:

http://hackaday.com/2012/07/04/robbs-house-has-no-light-switches/

Link del autor: http://blog.theultimatelabs.com/2012/07/bluetooth-capacitive-

touch-light-switch.html

[3] Circuito de alimentacin disponible en:

http://www.micropic.es/mpblog/2004/05/minifuente-sin-transformador/

[4] Hoja de datos del Microcontrolador PIC12F683:

http://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/41190c.pdf