Grove - Sensor de Toque Capacitivo I2C de 12 Teclas V2 (MPR121)

O Grove - 12 Key Capacitive I2C Touch Sensor V2 (MPR121) é um sensor de toque capacitivo de proximidade multicanal. É um módulo 3 em 1 com as seguintes funcionalidades: detecção de capacitância, detecção de toque e detecção de proximidade.

Detecção de Capacitância: Este módulo usa um esquema de detecção de capacitância com corrente contínua (DC) constante. Ele pode medir capacitâncias na faixa de 10 pF a mais de 2000 pF com resolução de até 0,01 pF.

Detecção de Toque: Uma vez que os dados de capacitância do eletrodo são adquiridos, o status de toque/liberação do eletrodo é determinado comparando‑os com o valor de referência (baseline) de capacitância.

Detecção de Proximidade: Um novo recurso do MPR121 é o sistema de detecção de proximidade. Isso significa que todos os eletrodos do sistema podem ser somados para criar um único eletrodo grande.

Baseado no Freescale MPR121, este sensor possui 12 eletrodos completamente independentes com autoconfiguração integrada. Graças à interface I2C, você pode detectar todos os 12 sinais de eletrodos com apenas uma porta Grove, e o endereço I2C é configurável por hardware, de 0X5B a 0X5D. Isso também torna possível que múltiplos Grove - 12 Key Capacitive I2C Touch Sensor V2 (MPR121) sejam usados juntos para expansão de canais em um único sistema; você pode construir um sistema de toque que contenha no máximo 36 eletrodos.

Este sensor é uma versão atualizada do Grove - I2C Touch Sensor; para atender às necessidades de Matsuzawa.Takashi (um de nossos clientes), tornamos o endereço I2C alterável e ainda mais barato que a versão antiga. Portanto, se você tiver quaisquer sugestões sobre qualquer Grove, por favor envie para nós. Nós sempre ouviremos a sua opinião; ela pode gerar outra atualização ou até um novo Grove. Por gentileza escreva suas sugestões na página Grove 100+.

Alterações de Versão

Item	Grove - 12 Key Capacitive I2C Touch Sensor V2	Grove - I2C Touch Sensor
Chip Principal	MPR121	MPR121
Endereço I2C	alterável (0X5B ~ 0X5D)	imutável (0X5A)
Sensor de Toque Táctil	x	√
Interface de Entrada	interface para jacaré	conector fêmea DIP 2 pinos
Custo‑benefício	Alto	Baixo
Data de Lançamento	11 de setembro de 2018	31 de outubro de 2015

Recursos

ADC interno de 10 bits
Autocalibração independente integrada para cada entrada de eletrodo
Eletrodos completamente independentes com autoconfiguração integrada
Interface I2C, com saída de interrupção IRQ para indicar mudanças de status dos eletrodos
Endereço I2C configurável por hardware
12 entradas de eletrodos/detecção de capacitância, das quais 8 são multifuncionais para acionamento de LED e GPIO
Autoconfiguração da corrente de carga e do tempo de carga para cada entrada de eletrodo
Limiares separados de toque e liberação para cada eletrodo, proporcionando histerese e independência entre eletrodos

Especificações

Item	Valor
Tensão de operação	3,3V / 5V
Temperatura de operação	-40°C a +85°C
Faixa de temperatura de armazenamento	-40°C a +125°C
Faixa de capacitância	10 pF a mais de 2000 pF
Resolução	0,01 pF
Corrente de fonte GPIO por pino	12 mA
Corrente de dreno GPIO por pino	1,2 mA
Interface	I2C
Faixa de endereço I2C	0x5B,0x5C,0x5D
Endereço I2C padrão	0x5B

Aplicações

Periféricos de PC
Reprodutores de MP3
Controles remotos
Telefones celulares
Controles de iluminação

Visão Geral de Hardware

Mapa de Pinos

Número do pino	Nome do pino	Função	Multiplexação de pinos
8	CH0	Canal 0, Eletrodo 0, entrada do valor de capacitância	-
9	CH1	Canal 1, Eletrodo 1, entrada do valor de capacitância	-
10	CH2	Canal 2, Eletrodo 2, entrada do valor de capacitância	-
11	CH3	Canal 3, Eletrodo 3, entrada do valor de capacitância	-
12	CH4	Canal 4, Eletrodo 4, entrada do valor de capacitância	GPIO ou driver de LED
13	CH5	Canal 5, Eletrodo 5, entrada do valor de capacitância	GPIO ou driver de LED
14	CH6	Canal 6, Eletrodo 6, entrada do valor de capacitância	GPIO ou driver de LED
15	CH7	Canal 7, Eletrodo 7, entrada do valor de capacitância	GPIO ou driver de LED
16	CH8	Canal 8, Eletrodo 8, entrada do valor de capacitância	GPIO ou driver de LED
17	CH9	Canal 9, Eletrodo 9, entrada do valor de capacitância	GPIO ou driver de LED
18	CH10	Canal 10, Eletrodo 10, entrada do valor de capacitância	GPIO ou driver de LED
19	CH11	Canal 11, Eletrodo 11, entrada do valor de capacitância	GPIO ou driver de LED

dica

Para os CH0 ~ CH11, uma vez que os dados de capacitância do eletrodo são adquiridos, o status de toque/liberação do eletrodo é determinado comparando‑os com o valor de referência (baseline) de capacitância. E você pode definir o valor de referência para cada canal separadamente. Os pinos 12 ~ 19 são multifuncionais, o que significa que você pode configurá‑los como GPIO ou driver de LED; para mais detalhes, consulte a nota de aplicação da Freescale AN3894.

cuidado

O pad central está conectado ao fio de endereço; você pode alterar o endereço I2C cortando o fio e o ressoldando. Para a sua segurança e a de outras pessoas, tenha cuidado com a faca ou ferro de solda que você possa usar.

Esquemático

Alimentação

A tensão de operação do Freescale MPR121 é de 1,71V a 3,6V; porém, a tensão do Arduino é 3,3V ou 5V. Para torná‑lo compatível com sistemas de 5V, usamos um CI de conversão de tensão para fornecer 3,3V ao Freescale MPR121.

Circuito de conversão de nível bidirecional

Este é um circuito típico de conversão de nível bidirecional para conectar duas seções de tensão diferentes de um barramento I2C. O barramento I²C deste sensor usa 3,3V; se o barramento I²C do Arduino usar 5V, este circuito será necessário. No esquemático acima, Q1 e Q2 são MOSFETs de canal N 2N7002A, que atuam como chaves bidirecionais. Para entender melhor esta parte, você pode consultar o AN10441

Plataformas Suportadas

Arduino	Raspberry Pi

cuidado

As plataformas mencionadas acima como suportadas são uma indicação da compatibilidade teórica ou de software do módulo. Na maioria dos casos, fornecemos apenas biblioteca de software ou exemplos de código para a plataforma Arduino. Não é possível fornecer biblioteca de software/código de demonstração para todas as possíveis plataformas de MCU. Portanto, os usuários precisam escrever sua própria biblioteca de software.

Primeiros Passos

Brincar com Arduino

Nesta parte, mostraremos como usar o Grove - 12 Key Capacitive I2C Touch Sensor V2 (MPR121) como um sensor de toque; quanto à configuração como sensor de capacitância ou sensor de proximidade, consulte o Datasheet.

Hardware

Materiais necessários

Seeeduino V4.2	Base Shield	I2C Touch Sensor V2

Adquira agora	Adquira agora	Adquira agora

nota

1 Por favor, conecte o cabo USB com cuidado, caso contrário você poderá danificar a porta. Use um cabo USB com 4 fios internos, o cabo com 2 fios não consegue transferir dados. Se você não tiver certeza sobre o cabo que possui, você pode clicar aqui para comprar

2 Cada módulo Grove vem com um cabo Grove quando você o compra. Caso você perca o cabo Grove, você pode clicar aqui para comprar.

Passo 1. Conecte o Grove - 12 Key Capacitive I2C Touch Sensor V2 (MPR121) à porta I2C do Base Shield.
Passo 2. Conecte o Grove - Base Shield ao Seeeduino.
Passo 3. Conecte o Seeeduino ao PC por meio de um cabo USB.

nota

Se não tivermos o Grove Base Shield, também podemos conectar este módulo diretamente ao Seeeduino como abaixo.

Seeeduino	Grove-MPR121
5V	Vermelho
GND	Preto
SDA	Branco
SCL	Amarelo

Software

nota

Se esta é a primeira vez que você trabalha com Arduino, recomendamos fortemente que veja Getting Started with Arduino antes de começar.

Passo 1. Baixe a biblioteca Grove touch sensor MPR121 do Github.
Passo 2. Consulte How to install library para instalar a biblioteca para Arduino.
Passo 3. Reinicie a IDE do Arduino. Abra o exemplo, você pode abri-lo das três maneiras a seguir：
1. Abra-o diretamente na IDE do Arduino através do caminho: File --> Examples --> Grove touch sensor MPR121 --> MPR121_demo.
2. Abra-o no seu computador clicando em MPR121_demo.ino, que você pode encontrar em xxxx\Arduino\libraries\Grove_touch_sensor_MPR121-master, onde XXXX é o local em que você instalou a IDE do Arduino.
3. Ou você pode simplesmente clicar no ícone no canto superior direito do bloco de código para copiar o seguinte código para um novo sketch na IDE do Arduino.

#include "Seeed_MPR121_driver.h"

Mpr121 mpr121;

u16 touch_status_flag[CHANNEL_NUM]={0};
void setup()
{
  s32 ret=0;
  Serial.begin(115200);
  if(mpr121.begin()<0)
  {
    Serial.println("Can't detect device!!!!");
  }
  else
  {
    Serial.println("mpr121 init OK!");
  }
  delay(100);
}
void loop()
{
  u16 result=0;
  u16 filtered_data_buf[CHANNEL_NUM]={0};
  u8 baseline_buf[CHANNEL_NUM]={0};

  result=mpr121.check_status_register();

  mpr121.get_filtered_reg_data(&result,filtered_data_buf);

  for(int i=0;i<CHANNEL_NUM;i++)
  {
    if(result&(1<<i))                             /*key i is pressed!!*/
    {
      if(0==touch_status_flag[i])             
      { 
        touch_status_flag[i]=1;
        Serial.print("key ");
        Serial.print(i);
        Serial.println("pressed");
      }
    }
    else
    {
      if(1==touch_status_flag[i])
      {
        touch_status_flag[i]=0;
        Serial.print("key ");
        Serial.print(i);
        Serial.println("release");
      }
    }
  }
  delay(50); 
}

Passo 4. Faça o upload do demo. Se você não souber como fazer o upload do código, verifique How to upload code.
Passo 5. Abra o Serial Monitor da IDE Arduino clicando em Tool-> Serial Monitor. Ou pressione as teclas ctrl+shift+m ao mesmo tempo. Defina a taxa de baud para 115200.

dica

Se tudo correr bem, você obterá o resultado. Quando você tocar nos pads CH0 ~ CH11, isso acionará key ?pressed e key ?release

mpr121 inmpr121 init OK!
key 11pressed
key 11release
key 10pressed
key 10release
key 0pressed
key 0release
key 2pressed
key 2release

Brincar com Raspberry Pi

Hardware

Passo 1. Itens usados neste projeto:

Raspberry pi	Grove Base Hat for RasPi	I2C Touch Sensor V2

Adquira agora	Adquira agora	Adquira agora

Passo 2. Conecte o Grove Base Hat ao Raspberry.
Passo 3. Conecte o Grove - 12 Key Capacitive I2C Touch Sensor V2 (MPR121) à porta I2C do Base Hat.
Passo 4. Conecte o Raspberry Pi ao PC por meio de um cabo USB.

Software

cuidado

Se você estiver usando um Raspberry Pi com Raspberrypi OS >= Bullseye, você deve usar esta linha de comando apenas com Python3.

Passo 1. Siga Setting Software para configurar o ambiente de desenvolvimento.
Passo 2. Baixe o arquivo-fonte clonando a biblioteca grove.py.

cd ~
git clone https://github.com/Seeed-Studio/grove.py

Passo 3. Execute o comando abaixo para rodar o código.

cd grove.py/grove
python3 grove_12_chan_touch_sensor_MPR121.py

A seguir está o código grove_12_chan_touch_sensor_MPR121.py.

import time
from grove.i2c import Bus


TOUCH_SENSOR_DEFAULT_ADDR                 = 0x5b

MODE_CONFIG_REG_ADDR                      = 0x5e
GLOBAL_PARAM_REG_ADDR_L                   = 0x5c
TOUCH_STATUS_REG_ADDR_L                   = 0x00
SET_DEBOUNCE_REG_ADDR                     = 0x5b

FILTERED_DATA_REG_START_ADDR_L            = 0x04
CHANNEL_NUM                               = 12

STOP_MODE                                 = 0
NORMAL_MODE                               = 0x3c

class TouchSensorMpr121():
    def __init__(self,bus_num = 1,addr = TOUCH_SENSOR_DEFAULT_ADDR):
        self.bus = Bus(bus_num)
        self.addr = addr
        self.threshold = 0
        self.touch_flag = [0]*CHANNEL_NUM

    def sensor_init(self):
        self._set_mode(STOP_MODE)
        data = [0x23,0x10]
        self._set_global_param(data)
        self._set_debounce(0x22)
        self._set_mode(NORMAL_MODE)

    def set_threshold(self,threshold):
        self.threshold = threshold

    def wait_for_ready(self):
        time.sleep(.2)

    def _set_mode(self,mode):
        self.bus.write_byte_data(self.addr,MODE_CONFIG_REG_ADDR,mode)

    def _set_global_param(self,data):
        self.bus.write_i2c_block_data(self.addr,GLOBAL_PARAM_REG_ADDR_L,data)

    def _set_debounce(self,data):
        self.bus.write_byte_data(self.addr,SET_DEBOUNCE_REG_ADDR,data)

    def _check_status_register(self):
        data_status = self.bus.read_i2c_block_data(self.addr,TOUCH_STATUS_REG_ADDR_L,2)
        return data_status

    def get_filtered_touch_data(self,sensor_status):
        result_value = []
        for i in range(CHANNEL_NUM):
            time.sleep(.01)
            if(sensor_status & (1<<i)):
                channel_data = self.bus.read_i2c_block_data(self.addr,FILTERED_DATA_REG_START_ADDR_L+2*i,2)
                result_value.append(channel_data[0] | channel_data[1]<<8 )
            else:
                result_value.append(0)
        return result_value

    def listen_sensor_status(self):
        data = self._check_status_register()
        touch_status = data[0] | (data[1]<<8) 
        touch_result_value = self.get_filtered_touch_data(touch_status)

        for i in range(CHANNEL_NUM):
            if(touch_result_value[i] < self.threshold ):
                touch_result_value[i] = 0
        return touch_result_value

    def parse_and_print_result(self,result):
        for i in range(CHANNEL_NUM):
            if(result[i] != 0):
                if(0 == self.touch_flag[i]):
                    self.touch_flag[i] = 1
                    print("Channel %d is pressed,value is %d" %(i,result[i]))
            else:
                if(1 == self.touch_flag[i]):
                    self.touch_flag[i] = 0
                    print("Channel %d is released,value is %d" %(i,result[i]))



mpr121 = TouchSensorMpr121() 
def main():
    mpr121.sensor_init()
    mpr121.set_threshold(0x60)
    mpr121.wait_for_ready()
    while 1:
        result = mpr121.listen_sensor_status()
        mpr121.parse_and_print_result(result)
        time.sleep(.1)

if __name__  == '__main__':
    main()

dica

Se tudo correr bem, você obterá o resultado. Quando você tocar nos pads CH0 ~ CH11, isso acionará channel # pressed e Channel # released com os valores de pressão correspondentes.

>>> %Run grove_12_chan_touch_sensor_MPR121.py
    Channel 8 is pressed, value is 308
    Channel 8 is released, value is 0
    Channel 9 is pressed, value is 170
    Channel 9 is released, value is 0
    Channel 10 is pressed, value is 340
    Channel 8 is pressed, value is 180

Visualizador de Esquemático Online

Recursos

[Zip] Grove - 12 Key Capacitive I2C Touch Sensor V2 eagle files
[Zip] Biblioteca Grove touch sensor MPR121
[PDF] Folha de dados do MPR121
[PDF] AN3894

Projeto

Este é o vídeo de introdução deste produto, com demos simples que você pode experimentar.

Piano de Folhas: Fizemos um piano usando um sensor de toque, bem como folhas como teclas do piano.

Brincar com Scratch: Como jogar um jogo de Scratch com um sensor de toque?

Suporte Técnico & Discussão sobre o Produto

Obrigado por escolher nossos produtos! Estamos aqui para fornecer diferentes tipos de suporte para garantir que sua experiência com nossos produtos seja o mais tranquila possível. Oferecemos vários canais de comunicação para atender a diferentes preferências e necessidades.

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