使用ESP32制作电容式触摸传感器的方法
在许多情况下，使用触摸传感器代替按钮。优点是我们不必提供力量来按下按钮，并且我们可以使用触摸传感器在不触摸它的情况下激活一个键。触摸传感技术日益流行。在过去十年左右的时间里，很难想象没有触敏电子产品的世界。电阻式和电容式触摸方法都可以用于开发触摸传感器，在本文中，我们将讨论使用 esp32 制作电容式触摸传感器的粗略方法，之前我们还使用 raspberry pi 构建了电容式触摸按钮。
什么是电容式触摸传感器及其工作原理？
电容器有多种形式。最常见的形式是含铅封装或表面贴装封装，但要形成电容，我们需要用介电材料隔开的导体。因此，很容易创建一个。一个很好的例子是我们将在下面的例子中开发的例子。
考虑到蚀刻后的 pcb作为导电材料，贴纸作为介电材料，所以现在的问题是，触摸铜焊盘如何导致电容发生变化，以使触摸传感器控制器能够检测到？当然是人的手指。
那么，主要有两个原因：一是我们手指的介电特性，二是我们手指的导电特性。我们将使用 基于电容的触摸。因此，我们将把重点转向基于电容的触摸传感器。但在我们讨论所有这些之前，重要的是要注意没有任何传导发生，并且手指是绝缘的，因为贴纸中使用了纸张。因此，手指无法对电容器放电。
手指作为电介质：
众所周知，电容器具有常数值，这可以通过两个导电板的面积、板之间的距离和介电常数来实现。我们不能仅仅通过触摸来改变电容器的面积，但我们可以肯定地改变电容器的介电常数，因为人的手指具有与显示它的材料不同的介电常数。在我们的例子中，它是空气，我们用手指置换空气。 如果你问怎么做？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左右要高得多，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，让我们继续制作实际的 pcb。
构建四路电容式触摸传感器
本项目使用的电容式触摸传感器有四个通道，制作简单。下面我们已经提到了制作一个的详细过程。
首先，我们在eagle pcb 设计工具的帮助下为传感器制作了 pcb，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贴纸，如下图所示，
现在，当我们完成贴纸后，我们继续制作我们将用于制作 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，可以查看有关如何在家中构建 pcb 的文章。您也可以从以下链接下载所需的 pdf 和 gerber 文件
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。
现在是时候钻一些孔了，我们将一些电线与 pcb 连接起来。这样我们就可以将它与esp32板连接起来。完成后，如下图所示。
由于我们没有在 pcb 上放置过孔，因此焊接时焊料会到处都是，我们通过在 pcb 上钻孔来纠正我们的错误，您可以在上面的下载部分中找到该钻孔。最后，是时候贴上贴纸并制作完成了。如下图所示。
现在我们完成了触控面板，是时候继续制作触控面板的控制电路了。
esp32触控电路所需材料
下面给出了使用 esp32 构建控制器部分所需的组件，您应该能够在当地的爱好商店中找到其中的大部分。
我还在下表中列出了所需的类型和数量的组件，因为我们正在连接一个四通道触摸传感器并控制四个交流负载，我们将使用 4 个继电器来切换交流负载和 4 个晶体管来构建继电器驱动电路。
我们的电容式触摸传感器的控制电路
下图显示了我们基于 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，所需的组件非常少。
由于它是一个简单的触摸传感器电路，因此在您希望通过触摸与设备交互的地方非常有用，例如，您可以通过触摸打开/关闭设备，而不是使用典型的板载开关。
在原理图中，dc 筒形千斤顶用作输入，我们提供为电路供电所需的必要电源，从那里我们有我们的 7805 稳压器，它将未稳压的 dc 输入转换为恒定的 5v dc，通过它我们提供esp32 模块的电源。
接下来，在原理图中，我们在引脚 25、26、27、28 上有触摸连接器，我们将在此处连接触摸板。
接下来，我们的继电器通过 bd139 晶体管切换，二极管 d2、d3、d4、d5 用于保护电路免受继电器切换时产生的任何瞬态电压的影响，这种配置中的二极管被称为反激二极管/续流二极管。每个晶体管基极的 560r 电阻器用于限制通过基极的电流。
电容式触摸传感器电路的 pcb 设计
我们的触摸传感器电路的 pcb 是为单面板设计的。我们使用 eagle 来设计我的 pcb，但您可以使用您选择的任何设计软件。我们的电路板设计的 2d 图像如下所示。
足够的迹线直径用于制作电源迹线，用于使电流流过电路板。我们将螺丝端子放在顶部，因为这样连接负载要容易得多，而电源连接器（一个dc 筒形插孔）被放置在侧面，这也便于使用。可以从下面的链接下载 eagle 的完整设计文件和 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
对于这个项目，我们将使用我们将在稍后描述的自定义代码对 esp32 进行编程。代码非常简单易用，
我们首先定义所有必需的引脚，在我们的例子中，我们定义了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函数将 relay 引脚作为输出，这标志着setup()部分的结束。
无效设置（）{ 序列号.开始（115200）； 延迟（1000）； pinmode(relay_pin_1, output); pinmode（relay_pin_2，输出）； pinmode(relay_pin_3, output); pinmode(relay_pin_4, output);}
我们以if语句开始我们的循环部分，内置函数touchread(pin_no)用于确定引脚是否被触摸。touchread (pin_no)函数返回一个整数值范围（0 - 100），该值始终保持在 100 附近，但是如果我们触摸选定的引脚，该值会下降到接近零，并且在变化的值的帮助下，我们可以确定特定的引脚是否被手指触摸。
在if语句中，我们正在检查整数值是否有任何变化，如果该值低于 28，我们可以确定我们已经确认了一次触摸。一旦if 语句为真，我们等待 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，然后我们使用digitalwrite(relay_pin_1, !digitalread (relay_pin_1)) 方法，其余代码保持不变。
如果（触摸读取（touch_sensor_pin_1）<28）{ 如果（触摸读取（touch_sensor_pin_1）<28）{ serial.println(传感器一被触摸); digitalwrite(relay_pin_1, !digitalread(relay_pin_1)); } } 否则如果 (touchread(touch_sensor_pin_2) < 28) { 如果 (touchread(touch_sensor_pin_2) < 28) { serial.println(传感器二被触摸); digitalwrite(relay_pin_2, !digitalread(relay_pin_2)); } } 否则，如果（触摸读取（触摸传感器_pin_3）<28）{ 如果 (touchread(touch_sensor_pin_3) < 28) { serial.println(传感器三被触摸); digitalwrite(relay_pin_3, !digitalread(relay_pin_3)); } } 否则如果 (touchread(touch_sensor_pin_4) < 28) { 如果 (touchread(touch_sensor_pin_4) < 28) { serial.println(传感器四被触摸); digitalwrite(relay_pin_4, !digitalread(relay_pin_4)); } }
最后，我们以另外 200 毫秒的阻塞延迟结束我们的代码。
测试基于 esp32 的触摸传感器电路
由于这是一个非常简单的项目，因此测试装置非常简单，如您所见，我连接了 4 个 led 和电阻作为负载，因为它与继电器连接，您可以轻松连接高达 3 安培的任何负载。
#define relay_pin_1 15
#define relay_pin_2 2
#define relay_pin_3 4
#define relay_pin_4 16
//所有继电器引脚定义
#define touch_sensor_pin_1 13
#define touch_sensor_pin_2 12
#define touch_sensor_pin_3 14
#define touch_sensor_pin_4 27
//所有触摸传感器引脚定义
无效设置（）{
序列号.开始（115200）；//开始uart
延迟（1000）；// 给我时间启动串口监视器
pinmode(relay_pin_1, output);
pinmode（relay_pin_2，输出）；
pinmode(relay_pin_3, output);
pinmode(relay_pin_4, output);
//所有继电器引脚设置为输出
}
无效循环（）{
/*
取消注释以进行调试
序列号.println( );
serial.println(#############################);
serial.print(button1:);
serial.println(touchread(touch_sensor_pin_1)); // 获取 touch 0 pin = gpio 4 的值
serial.print(button2:);
serial.println(touchread(touch_sensor_pin_2));
serial.print(button3:);
serial.println(touchread(touch_sensor_pin_3));
serial.print(button4:);
serial.println(touchread(touch_sensor_pin_4));
serial.println(#############################);
序列号.println( );
*/
if ( touchread(touch_sensor_pin_1) < 28) { // 检查值是否达到 28 以下
延迟（50）；
if ( touchread(touch_sensor_pin_1) < 28) { //再次检查值是否低于 28
serial.println(传感器一被触摸);
digitalwrite(relay_pin_1, !digitalread(relay_pin_1));
}
}
否则如果 (touchread(touch_sensor_pin_2) < 28) {
延迟（50）；
如果 (touchread(touch_sensor_pin_2) < 28) {
serial.println(传感器二被触摸);
digitalwrite(relay_pin_2, !digitalread(relay_pin_2));
}
}
否则，如果（触摸读取（触摸传感器_pin_3）<28）{
延迟（50）；
如果 (touchread(touch_sensor_pin_3) < 28) {
serial.println(传感器三被触摸);
digitalwrite(relay_pin_3, !digitalread(relay_pin_3));
}
}
否则如果 (touchread(touch_sensor_pin_4) < 28) {
延迟（50）；// 用作去抖动延迟。
如果 (touchread(touch_sensor_pin_4) < 28) {
serial.println(传感器四被触摸);
digitalwrite(relay_pin_4, !digitalread(relay_pin_4));
}
}
延迟（200）；
}
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考虑到蚀刻后的 pcb作为导电材料，贴纸作为介电材料，所以现在的问题是，触摸铜焊盘如何导致电容发生变化，以使触摸传感器控制器能够检测到？当然是人的手指。
那么，主要有两个原因：一是我们手指的介电特性，二是我们手指的导电特性。我们将使用 基于电容的触摸。因此，我们将把重点转向基于电容的触摸传感器。但在我们讨论所有这些之前，重要的是要注意没有任何传导发生，并且手指是绝缘的，因为贴纸中使用了纸张。因此，手指无法对电容器放电。
手指作为电介质：
众所周知，电容器具有常数值，这可以通过两个导电板的面积、板之间的距离和介电常数来实现。我们不能仅仅通过触摸来改变电容器的面积，但我们可以肯定地改变电容器的介电常数，因为人的手指具有与显示它的材料不同的介电常数。在我们的例子中，它是空气，我们用手指置换空气。 如果你问怎么做？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左右要高得多，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，让我们继续制作实际的 pcb。
构建四路电容式触摸传感器
本项目使用的电容式触摸传感器有四个通道，制作简单。下面我们已经提到了制作一个的详细过程。
首先，我们在eagle pcb 设计工具的帮助下为传感器制作了 pcb，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贴纸，如下图所示，
现在，当我们完成贴纸后，我们继续制作我们将用于制作 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，可以查看有关如何在家中构建 pcb 的文章。您也可以从以下链接下载所需的 pdf 和 gerber 文件
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。
现在是时候钻一些孔了，我们将一些电线与 pcb 连接起来。这样我们就可以将它与esp32板连接起来。完成后，如下图所示。
由于我们没有在 pcb 上放置过孔，因此焊接时焊料会到处都是，我们通过在 pcb 上钻孔来纠正我们的错误，您可以在上面的下载部分中找到该钻孔。最后，是时候贴上贴纸并制作完成了。如下图所示。
现在我们完成了触控面板，是时候继续制作触控面板的控制电路了。
esp32触控电路所需材料
下面给出了使用 esp32 构建控制器部分所需的组件，您应该能够在当地的爱好商店中找到其中的大部分。
我还在下表中列出了所需的类型和数量的组件，因为我们正在连接一个四通道触摸传感器并控制四个交流负载，我们将使用 4 个继电器来切换交流负载和 4 个晶体管来构建继电器驱动电路。
我们的电容式触摸传感器的控制电路
下图显示了我们基于 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，所需的组件非常少。
由于它是一个简单的触摸传感器电路，因此在您希望通过触摸与设备交互的地方非常有用，例如，您可以通过触摸打开/关闭设备，而不是使用典型的板载开关。
在原理图中，dc 筒形千斤顶用作输入，我们提供为电路供电所需的必要电源，从那里我们有我们的 7805 稳压器，它将未稳压的 dc 输入转换为恒定的 5v dc，通过它我们提供esp32 模块的电源。
接下来，在原理图中，我们在引脚 25、26、27、28 上有触摸连接器，我们将在此处连接触摸板。
接下来，我们的继电器通过 bd139 晶体管切换，二极管 d2、d3、d4、d5 用于保护电路免受继电器切换时产生的任何瞬态电压的影响，这种配置中的二极管被称为反激二极管/续流二极管。每个晶体管基极的 560r 电阻器用于限制通过基极的电流。
电容式触摸传感器电路的 pcb 设计
我们的触摸传感器电路的 pcb 是为单面板设计的。我们使用 eagle 来设计我的 pcb，但您可以使用您选择的任何设计软件。我们的电路板设计的 2d 图像如下所示。
足够的迹线直径用于制作电源迹线，用于使电流流过电路板。我们将螺丝端子放在顶部，因为这样连接负载要容易得多，而电源连接器（一个dc 筒形插孔）被放置在侧面，这也便于使用。可以从下面的链接下载 eagle 的完整设计文件和 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
对于这个项目，我们将使用我们将在稍后描述的自定义代码对 esp32 进行编程。代码非常简单易用，
我们首先定义所有必需的引脚，在我们的例子中，我们定义了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函数将 relay 引脚作为输出，这标志着setup()部分的结束。
无效设置（）{ 序列号.开始（115200）； 延迟（1000）； pinmode(relay_pin_1, output); pinmode（relay_pin_2，输出）； pinmode(relay_pin_3, output); pinmode(relay_pin_4, output);}
我们以if语句开始我们的循环部分，内置函数touchread(pin_no)用于确定引脚是否被触摸。touchread (pin_no)函数返回一个整数值范围（0 - 100），该值始终保持在 100 附近，但是如果我们触摸选定的引脚，该值会下降到接近零，并且在变化的值的帮助下，我们可以确定特定的引脚是否被手指触摸。
在if语句中，我们正在检查整数值是否有任何变化，如果该值低于 28，我们可以确定我们已经确认了一次触摸。一旦if 语句为真，我们等待 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，然后我们使用digitalwrite(relay_pin_1, !digitalread (relay_pin_1)) 方法，其余代码保持不变。
如果（触摸读取（touch_sensor_pin_1）<28）{ 如果（触摸读取（touch_sensor_pin_1）<28）{ serial.println(传感器一被触摸); digitalwrite(relay_pin_1, !digitalread(relay_pin_1)); } } 否则如果 (touchread(touch_sensor_pin_2) < 28) { 如果 (touchread(touch_sensor_pin_2) < 28) { serial.println(传感器二被触摸); digitalwrite(relay_pin_2, !digitalread(relay_pin_2)); } } 否则，如果（触摸读取（触摸传感器_pin_3）<28）{ 如果 (touchread(touch_sensor_pin_3) < 28) { serial.println(传感器三被触摸); digitalwrite(relay_pin_3, !digitalread(relay_pin_3)); } } 否则如果 (touchread(touch_sensor_pin_4) < 28) { 如果 (touchread(touch_sensor_pin_4) < 28) { serial.println(传感器四被触摸); digitalwrite(relay_pin_4, !digitalread(relay_pin_4)); } }
最后，我们以另外 200 毫秒的阻塞延迟结束我们的代码。
测试基于 esp32 的触摸传感器电路
由于这是一个非常简单的项目，因此测试装置非常简单，如您所见，我连接了 4 个 led 和电阻作为负载，因为它与继电器连接，您可以轻松连接高达 3 安培的任何负载。
#define relay_pin_1 15
#define relay_pin_2 2
#define relay_pin_3 4
#define relay_pin_4 16
//所有继电器引脚定义
#define touch_sensor_pin_1 13
#define touch_sensor_pin_2 12
#define touch_sensor_pin_3 14
#define touch_sensor_pin_4 27
//所有触摸传感器引脚定义
无效设置（）{
序列号.开始（115200）；//开始uart
延迟（1000）；// 给我时间启动串口监视器
pinmode(relay_pin_1, output);
pinmode（relay_pin_2，输出）；
pinmode(relay_pin_3, output);
pinmode(relay_pin_4, output);
//所有继电器引脚设置为输出
}
无效循环（）{
/*
取消注释以进行调试
序列号.println( );
serial.println(#############################);
serial.print(button1:);
serial.println(touchread(touch_sensor_pin_1)); // 获取 touch 0 pin = gpio 4 的值
serial.print(button2:);
serial.println(touchread(touch_sensor_pin_2));
serial.print(button3:);
serial.println(touchread(touch_sensor_pin_3));
serial.print(button4:);
serial.println(touchread(touch_sensor_pin_4));
serial.println(#############################);
序列号.println( );
*/
if ( touchread(touch_sensor_pin_1) < 28) { // 检查值是否达到 28 以下
延迟（50）；
if ( touchread(touch_sensor_pin_1) < 28) { //再次检查值是否低于 28
serial.println(传感器一被触摸);
digitalwrite(relay_pin_1, !digitalread(relay_pin_1));
}
}
否则如果 (touchread(touch_sensor_pin_2) < 28) {
延迟（50）；
如果 (touchread(touch_sensor_pin_2) < 28) {
serial.println(传感器二被触摸);
digitalwrite(relay_pin_2, !digitalread(relay_pin_2));
}
}
否则，如果（触摸读取（触摸传感器_pin_3）<28）{
延迟（50）；
如果 (touchread(touch_sensor_pin_3) < 28) {
serial.println(传感器三被触摸);
digitalwrite(relay_pin_3, !digitalread(relay_pin_3));
}
}
否则如果 (touchread(touch_sensor_pin_4) < 28) {
延迟（50）；// 用作去抖动延迟。
如果 (touchread(touch_sensor_pin_4) < 28) {
serial.println(传感器四被触摸);
digitalwrite(relay_pin_4, !digitalread(relay_pin_4));
}
}
延迟（200）；
}
高压配电柜的组成及其作用
人工智能最终会以什么样的形式来实现
开放、连接、共创！蓝卓工业操作系统supOS5.0正式发布
搭载TI DLP® Pico™芯片组的Anycubic Photon D2发布
荣耀V40系列将不采用麒麟9000处理器?
使用ESP32制作电容式触摸传感器的方法
STM32F1_ WDG看门狗（独立+窗口）
如何鉴定一块全彩LED显示屏质量的好坏
上半年我国累计光缆产量实现6.3%的增长，下半年或将保持增长态势
压磁式测力装置的原理
同步FIFO之Verilog实现
华为P10系列真机实拍，你会入手他吗？
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锂电池极片微观结构与电导率优化解析
科创板铂力特董事雷开贵介绍、履历信息
施耐德电气与阿里巴巴集团于杭州共同举办发布会,入驻1688
RV减速器也在传统针摆行星传动基础上演变发展
基于Chirp函数的Nios Ⅱ嵌入式实现
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