Ёмкостные сенсорные пины ESP32 с Arduino IDE

В этой статье показано, как использовать сенсорные пины ESP32 с Arduino IDE. Сенсорные пины ESP32 могут обнаруживать изменения в любом объекте, несущем электрический заряд. Они часто используются для пробуждения ESP32 из глубокого сна.

Для чтения значения сенсорных пинов ESP32 используйте функцию touchRead(GPIO), которая принимает в качестве аргумента номер GPIO, который вы хотите прочитать.

Знакомство с сенсором касания ESP32 

ESP32 имеет 10 ёмкостных сенсорных GPIO. Эти GPIO могут обнаруживать изменения в любом объекте, несущем электрический заряд, например, в коже человека. Поэтому они могут определять изменения, вызванные касанием пальцем к GPIO.

Эти пины можно легко интегрировать в ёмкостные панели и заменить механические кнопки. Кроме того, сенсорные пины также могут использоваться как источник пробуждения, когда ESP32 находится в глубоком сне.

Посмотрите на распиновку вашей платы, чтобы найти 10 различных сенсоров касания – чувствительные к касанию пины выделены розовым цветом.

Сенсорные пины ESP32 DOIT DEVKIT V1 - распиновка GPIO

Узнайте больше о GPIO ESP32: Справочник по распиновке ESP32.

Как вы можете видеть, сенсор касания 0 соответствует GPIO 4, сенсор касания 2 – GPIO 2, и так далее.

Примечание

Сенсор касания 1 – это GPIO 0. Однако он недоступен в виде пина на данной конкретной плате разработки ESP32 (версия с 30 GPIO). GPIO 0 доступен в версии с 36 пинами.

Примечание

На момент написания этого руководства существует проблема с назначением сенсорных пинов в Arduino IDE. GPIO 33 и GPIO 32 перепутаны в назначении. Это означает, что если вы хотите обратиться к GPIO 32, вам следует использовать T8 в коде. Если вы хотите обратиться к GPIO 33, используйте T9. Если у вас нет этой проблемы, пожалуйста, проигнорируйте это примечание.

Функция touchRead()

Чтение сенсора касания очень простое. В Arduino IDE вы используете функцию touchRead(), которая принимает в качестве аргумента GPIO, который вы хотите прочитать.

touchRead(GPIO);

Код – Чтение сенсора касания 

Мы будем программировать ESP32 с помощью Arduino IDE, поэтому убедитесь, что у вас установлен дополнительный модуль ESP32 перед продолжением:

Инструкции для Windows – установка платы ESP32 в Arduino IDE
Инструкции для Mac и Linux – установка платы ESP32 в Arduino IDE

Давайте посмотрим, как работает эта функция, используя пример из библиотеки. В Arduino IDE перейдите в File > Examples > ESP32 > Touch и откройте скетч TouchRead.

// ESP32 Touch Test
// Just test touch pin - Touch0 is T0 which is on GPIO 4.

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  delay(1000); // give me time to bring up serial monitor
  Serial.println("ESP32 Touch Test");
}

void loop() {
  Serial.println(touchRead(4));  // get value of Touch 0 pin = GPIO 4
  delay(1000);
}

Просмотреть исходный код

Этот пример считывает сенсорный пин 0 и отображает результаты в мониторе порта.

Пин T0 (сенсорный пин 0) соответствует GPIO 4, как мы видели ранее на схеме распиновки.

В этом коде, в setup(), вы начинаете с инициализации монитора порта для отображения показаний сенсора.

Serial.begin(115200);

В loop() происходит чтение сенсора.

Serial.println(touchRead(4));

Используйте функцию touchRead() и передайте в качестве аргумента пин, который хотите прочитать. В данном примере используется T0, который является сенсором касания 0 на GPIO 4. Вы можете передать либо номер сенсора касания (T0), либо номер GPIO (4).

Теперь загрузите код на вашу плату ESP32. Убедитесь, что выбраны правильная плата и COM-порт.

Тестирование примера скетча 

Подключите перемычку к GPIO 4. Вы будете касаться металлической части этого провода, чтобы сенсор обнаружил касание.

В окне Arduino IDE перейдите в Tools и откройте монитор порта (Serial Monitor) на скорости 115200 бод. Вы увидите новые значения, отображаемые каждую секунду.

Коснитесь провода, подключённого к GPIO 4, и вы увидите, как значения уменьшаются.

Демонстрация сенсорных пинов ESP32 с Arduino IDE

Вы также можете использовать графический плоттер (Serial Plotter) для лучшей визуализации значений. Закройте монитор порта, перейдите в Tools > Serial Plotter.

Демонстрация сенсорных пинов ESP32 с Arduino IDE - графический плоттер

Сенсорный светодиод 

Вы можете использовать эту функцию для управления выходами. В этом примере мы создадим простую схему светодиода, управляемого касанием. Когда вы касаетесь GPIO пальцем, светодиод загорается.

Для этого примера вам понадобятся следующие компоненты:

Определение порогового значения 

Возьмите кусок алюминиевой фольги, вырежьте небольшой квадрат и оберните его вокруг провода, как показано на следующем рисунке.

Сенсорные пины ESP32 с Arduino IDE - определение порога с алюминиевой фольгой

Запустив предыдущий код, вернитесь к монитору порта.

Теперь коснитесь алюминиевой фольги, и вы снова увидите изменение значений.

Демонстрация сенсорных пинов ESP32 с Arduino IDE - касание алюминиевой фольги

В нашем случае, когда мы не касаемся пина, нормальное значение превышает 70. А когда мы касаемся алюминиевой фольги, оно падает до значения ниже 10.

Таким образом, мы можем установить пороговое значение, и когда показание падает ниже этого значения, светодиод загорается. Хорошее пороговое значение в данном случае – например, 20.

Схема 

Добавьте светодиод в вашу схему, следуя следующей принципиальной схеме. В данном случае мы подключаем светодиод к GPIO 16.

Код 

Скопируйте следующий код в ваш Arduino IDE.

// set pin numbers
const int touchPin = 4;
const int ledPin = 16;

// change with your threshold value
const int threshold = 20;
// variable for storing the touch pin value
int touchValue;

void setup(){
  Serial.begin(115200);
  delay(1000); // give me time to bring up serial monitor
  // initialize the LED pin as an output:
  pinMode (ledPin, OUTPUT);
}

void loop(){
  // read the state of the pushbutton value:
  touchValue = touchRead(touchPin);
  Serial.print(touchValue);
  // check if the touchValue is below the threshold
  // if it is, set ledPin to HIGH
  if(touchValue < threshold){
    // turn LED on
    digitalWrite(ledPin, HIGH);
    Serial.println(" - LED on");
  }
  else{
    // turn LED off
    digitalWrite(ledPin, LOW);
    Serial.println(" - LED off");
  }
  delay(500);
}

Просмотреть исходный код

Этот код считывает значение касания с определённого нами пина и включает светодиод, когда значение опускается ниже порога. Это означает, что когда вы кладёте палец на алюминиевую площадку, светодиод загорается.

Тестирование проекта 

Загрузите скетч на ваш ESP32. Теперь протестируйте вашу схему. Коснитесь алюминиевой фольги и наблюдайте, как светодиод загорается.

Демонстрация сенсорного светодиода с сенсорными пинами ESP32

Заключение 

В этом руководстве вы узнали, как использовать сенсорные пины ESP32. Подведём итоги:

ESP32 имеет 10 ёмкостных сенсорных GPIO.
Когда вы касаетесь чувствительного к касанию GPIO, значение, считываемое сенсором, уменьшается.
Вы можете установить пороговое значение, чтобы что-то происходило при обнаружении касания.
Сенсорные пины ESP32 могут использоваться для пробуждения ESP32 из глубокого сна.

Если вы хотите узнать больше о ESP32, запишитесь на курс: Learn ESP32 with Arduino IDE.

Вам также может быть интересно ознакомиться с нашими бесплатными проектами и руководствами по ESP32.

Источник: ESP32 Capacitive Touch Sensor Pins with Arduino IDE