Cảm biến chạm điện dung
một miếng giấy bạc trở thành nút nhấn không có bộ phận chuyển động

Khác nút nhấn ở bài 2, vùng chạm không đóng một công tắc. Nó tạo một thay đổi nhỏ mà chương trình phải đo và phân loại. Vì thế học sinh cần nhìn cả hai phân bố số trước khi quyết định đâu là “đã chạm”.

Sau bài này học sinh làm được

• Mô tả định tính điện dung thay đổi khi bàn tay đến gần vùng kim loại.
• Dùng TouchPad đọc GPIO32 mà không thêm module cảm biến.
• Thu hai nhóm số liệu có chạm và không chạm.
• Chọn ngưỡng nằm giữa hai nhóm và kiểm tra báo sai.
• Khảo sát ảnh hưởng của diện tích miếng chạm và lớp cách điện.

Bàn tay làm đổi điện dung

Vùng kim loại và môi trường xung quanh tạo thành một tụ điện rất nhỏ. Cơ thể người dẫn điện và ghép điện dung với môi trường. Khi ngón tay đến gần, thời gian nạp điện thay đổi; phần cứng touch của ESP32 biến thay đổi đó thành một con số.

Không có một ngưỡng dùng cho mọi người

Độ ẩm không khí, nguồn USB, chiều dài dây, diện tích giấy bạc và cả cách chạm làm nền số thay đổi. Ngưỡng 400 trong mã chỉ là ví dụ. Cần đo vùng “không chạm” và “có chạm” ngay tại chỗ rồi đặt ngưỡng trong khoảng trống giữa chúng.

Làm vùng chạm an toàn

1. Cắt giấy bạc thành hình tròn hoặc vuông khoảng 3 cm, bo kín các góc.
2. Dán giấy bạc lên bìa, phủ một lớp băng dính trong để cách điện.
3. Nối giấy bạc qua điện trở 1 MΩ tới GPIO32.
4. Lắp LED ở GPIO23 qua điện trở 220 Ω.
5. Giữ dây vùng chạm ngắn và xa dây USB để giảm nhiễu.

Mã dùng TouchPad của MicroPython trên ESP32 DevKit V1. Vùng chạm chỉ nối GPIO32 qua điện trở 1 MΩ, tuyệt đối không nối nguồn ngoài.

# Moi lan chay, dat TRANG_THAI la "khong_cham" hoac "co_cham"
from machine import Pin, TouchPad
import time

cam_ung = TouchPad(Pin(32))
TRANG_THAI = "khong_cham"

def lay_20_mau():
    cac_mau = []
    for lan in range(20):
        cac_mau.append(cam_ung.read())
        time.sleep_ms(100)
    print("Nho nhat:", min(cac_mau))
    print("Lon nhat:", max(cac_mau))
    print("Trung binh:", sum(cac_mau) // len(cac_mau))

print("Chuan bi", TRANG_THAI, "trong 5 giay")
time.sleep_ms(5000)
lay_20_mau()

Chạy một lần với TRANG_THAI = "khong_cham", rồi đổi thành "co_cham" và chạy lại. Nếu hai khoảng chồng lên nhau nhiều, sửa bố trí trước khi chọn ngưỡng.

# Bai 18 - Cam bien cham dien dung co san trong ESP32
from machine import Pin, TouchPad
import time

# ===== CẤU HÌNH =====
CHAN_CHAM = 32
CHAN_LED = 23
NGUONG_CHAM = 400       # thay bang nguong cua chinh mieng cham
CHU_KY_MS = 200
# ====================

cam_ung = TouchPad(Pin(CHAN_CHAM))
led = Pin(CHAN_LED, Pin.OUT)

while True:
    gia_tri = cam_ung.read()
    print("Cam ung:", gia_tri)

    # Tren bo thu, cham tay thuong lam so doc giam.
    if gia_tri < NGUONG_CHAM:
        led.on()
    else:
        led.off()

    time.sleep_ms(CHU_KY_MS)

Với mạch thử, số thường giảm khi chạm. Hãy thay NGUONG_CHAM và kiểm tra lại dấu so sánh bằng dữ liệu của chính bo.

So diện tích vùng chạm

Danh sách kiểm

• Miếng chạm chỉ nối GPIO32 qua điện trở 1 MΩ.
• Cạnh giấy bạc được bo và phủ băng cách điện.
• Hai nhóm có ít nhất 20 mẫu mỗi nhóm.
• Ngưỡng nằm giữa hai vùng, không lấy từ nhóm khác.
• LED ở GPIO23 phản hồi ổn định trong 10 lần thử.

Vật lí — một tụ điện không nhìn thấy

Học sinh không cần hai bản kim loại đối diện rõ ràng mới gặp điện dung. Chính vùng chạm, cơ thể và môi trường tạo hệ điện dung phân bố; thay hình học là thay số đo.

Toán — tách hai cụm dữ liệu

Mục tiêu của ngưỡng là tách hai nhóm với ít lỗi nhất. Có thể cho nhóm đánh dấu toàn bộ 40 số trên một trục số rồi chọn ranh giới bằng mắt trước khi tính.