Kennismaking met de TTP223 module
Een alternatief voor mechanische drukknoppen en schakelaars
Dit printje dat ongeveer twintig cent kost is een alternatief voor een mechanische drukknop of AAN/UIT-schakelaar. In de basisuitvoering levert het printje een positieve spanning 'H' van 5 V als u het oppervlak aanraakt. Door een soldeerbruggetje aan te brengen kunt u dit uitgangssignaal inverteren. In rust is de uitgang dan 'H', als u het oppervlak van het printje aanraakt wordt de uitgang 'L'. In de basisuitvoering werkt de TTP223 als elektronische drukknop, de zogenaamde 'direct mode'. De uitgang levert een +5 V spanning zolang u het printje aanraakt. Door een tweede soldeerbrug aan te brengen kunt u omschakelen naar AAN/UIT werking, de zogenaamde 'toggle mode'. Bij de eerste aanraking wordt de uitgang actief en blijft in deze toestand tot u het printje voor de tweede keer aanraakt. De uitgang gaat dan weer naar de rusttoestand.
 |
De capacitieve schakelaar TTP223 is kleiner dan een vingernagel. |
De gevoeligheid
Dank zij de grote gevoeligheid voor capacitieve verstoringen op de ingang kan de TTP223 module ook achter dunne objecten zoals triplex panelen of kunststof frontplaten van apparatuur worden geïnstalleerd.
Leveranciers en prijs
De TTP223 module wordt door alle Chinese postorderbedrijven en door Ebay aangeboden voor nogal uiteenlopende prijzen. Omdat de prijs van één module zo laag is moet u er echter minstens vijf en bij de meeste leveranciers zelfs minstens tien bestellen. Diverse via AliExpress opererende Chinese leveranciers zijn het goedkoopst. U betaalt, inclusief verzending, ongeveer € 2,20 voor tien stuks. Als u er snel een of twee nodig hebt kunt u ook bij Reichelt terecht. Dat bedrijf verkoopt deze module voor € 0,95 per stuk.
Het printplaatje
Het printplaatje is slechts 15 mm bij 11 mm groot. Beide zijden van dit printje zijn in de onderstaande figuur voorgesteld. De ene zijde bevat niets meer dan een geïsoleerd koperen rechthoek die de aanraaksensor vormt en via een doorgemetaliseerd gaatje is verbonden met de elektronica op de andere zijde. Op de andere zijde ziet u een chip, een weerstand, een LED en een condensator. Bovendien is plaats voorzien (zie X) voor een tweede condensator waarmee u de gevoeligheid van de schakelaar desgewenst iets kunt verlagen. Merk de twee soldeerbruggetjes A en B op, waarmee u de reeds beschreven modi kunt selecteren.
- A open: puls van 'L' naar 'H' bij activering schakelaar
- A gesloten: puls van 'H' naar 'L' bij activering schakelaar
- B open: direct mode (drukknop werking)
- B gesloten: toggle mode (AAN/UIT werking)
De LED gaat branden als de uitgang 'H' wordt. Het printje heeft drie aansluitingen voor de massa, de positieve voedingsspanning en de uitgang.
 |
| De twee zijden van het printplaatje. (© 2022 Jos Verstraten) |
De elektronica in de TTP223 module
De TTP223-BA6 chip
Hart van de schakeling is een TTP223-BA6 chip. Dat is een vereenvoudigde versie van de TTP223 'One Key Touch Pad Detector' TTP223. De technische gegevens van dit IC zijn:
- Voedingsspanning: 2,0 Vdc ~ 5,5 Vdc
- Stroomopname: 13,0 μA max.
- Sensor oscillator frequentie: 1 MHz typisch
- Sink stroom uitgang: 8 mA typisch
- Source stroom uitgang: 4 mA typisch
- Response tijd: 220 ms max.
- Gevoeligheidsinstelling: externe condensator 50 pF max.
Het schema van de module
In de onderstaande figuur is het wel zeer eenvoudige schema van deze module voorgesteld. Op de plaats X kunt u desgewenst de kleine condensator tot 50 pF solderen om de gevoeligheid van de module te verlagen. De rode LED D1 heeft, vreemd genoeg, een voorschakelweerstand R1 van slechts 120 Ω.
 |
| Het schema van de TTP223 module. (© 2022 Jos Verstraten) |
De TTP223 module in de praktijk
De gevoeligheid
De gevoeligheid is uitstekend. Zelfs met een afstand van 3 à 4 mm tussen uw vinger en de bovenzijde van het printje reageert de module met het schakelen van de uitgang. Wij hebben een module onder diverse plaatmaterialen geplakt en gekeken hoe dit de gevoeligheid beïnvloedt. Plaatjes van diverse soorten kunststof geven geen problemen. Zelf met een plaatje met een dikte van 3 mm reageert de module zonder problemen als u de plaat aanraakt op de plaats waar de module zich aan de andere kant bevindt. Dat opent interessante toepassingen zoals het maken van aanraakbare frontplaten van meetapparatuur! Glas is een ander verhaal, de uitgang van de module wordt al geactiveerd als de module op een glazen plaat wordt bevestigd. Hetzelfde geldt voor karton.
Wij hebben niet onderzocht hoe dat werkt als er een extra condensator op het printje wordt gesoldeerd om de gevoeligheid te reduceren. Ten eerste hebben wij niet dergelijke miniatuur SMD-componenten in huis en ten tweede is onze fijne motoriek (als gevolg van gevorderde artrose) zo slecht geworden dat wij dergelijke soldeerklussen op de vierkante millimeter niet meer kunnen uitvoeren. Wij houden ons aanbevolen om dit artikel uit te breiden met de resultaten van de experimenten van de lezers!
De werking in de direct mode
Het is niet mogelijk de capacitieve beïnvloeding van de sensor-ingang van de TTP223 rechtstreeks in beeld te brengen. Om de werking van de module tóch op het scherm van onze oscilloscoop te krijgen hebben wij een aansluitdraadje van een weerstand over het sensor pad geplakt en dit via een 10 MΩ probe op één kanaal van het meetapparaat aangesloten. Het tweede kanaal werd uiteraard op de uitgang van de module gezet. Op het moment dat het oppervlak van het printje wordt aangeraakt zal via het draadje de 50 Hz inductiespanning in de vinger naar de oscilloscoop worden gestuurd. Het resultaat ziet u op het onderstaande oscillogram. De TTP223 heeft dus inderdaad een bepaalde vertraging. Volgens de specificaties bedraagt deze response tijd maximaal 220 ms. Uit de figuur kunt u afleiden dat bij de geteste module de vertraging ongeveer 190 ms bedraagt. Ook op het naar rust gaan van de uitgang zit een kleine vertraging.
Deze figuur maakt wél duidelijk dat deze module geen enkele last heeft van schakelaardender: er verschijnt een mooie enkelvoudige puls op de uitgang.
 |
| De werking in direct mode. (© 2022 Jos Verstraten) |
De werking in de toggle mode
Op identieke manier hebben wij de werking van de TTP223 module in beeld gebracht in de toggle mode. U ziet nu duidelijk dat de uitgang 'H' blijft na de eerste aanraking en slechts naar 'L' gaat na de tweede aanraking.
 |
| De werking in toggle mode. (© 2022 Jos Verstraten) |
Twintig stuks TTP223 capacitieve schakelaar
