ماژول سنسور لمسی خازنی MPR121

ماژول سنسور لمسی خازنی MPR121، یک ماژول الکترونیکی است که برای تشخیص لمس و نوسانات الکتریکی در دستگاه هایی که از صفحه نمایش با قابلیت لمس برای تعامل با کاربر استفاده می کنند، کاربرد دارد. روی این ماژول هیچ رگولاتور داخلی جهت تنظیم ولتاژ وجود ندارد، به همین جهت، این ماژول دارای ولتاژ تغذیه یکپارچه با ورودی ثابت است که باید به صورت صحیح و با دقت مناسب تأمین شود. در نتیجه برای تغذیه ماژول سنسور لمسی خازنی MPR121، باید از منبع تغذیه با ولتاژ خروجی ثابت و در بازه 1.71 الی 3.6 ولت بهره برد که به طور معمول برای تغذیه این ماژول از منبع تغذیه با ولتاژ ثابت 3.3 ولت استفاده می شود. این ماژول قادر به کنترل 12 الکترود جداگانه است. بنابراین، با استفاده از این ماژول، می توانید تا 12 نقطه لمسی را به طور همزمان تشخیص دهید. در ماژول سنسور MPR121، الکترود سیزدهم به صورت شبیه سازی در نظر گرفته شده است. این الکترود به عنوان یک الکترود مجازی عمل می کند. با استفاده از الکترود سیزدهم، می توانید نقاط لمسی اضافی را تشخیص دهید و به عنوان ورودی در نظر بگیرید. این ماژول دارای 12 پین برای اتصال به الکترودها می باشد. همچنین دارای 8 پین جهت کنترل و راه اندازی LED نیز هست. در صورتی که این پین ها برای اتصال به الکترود به کار نرفته باشند، می توان از آن ها برای راه اندازی LED استفاده کرد. به طور کلی روی این ماژول 18 پین تعبیه شده که کاربرد هر کدام به شرح زیر است:

• پین های 0 تا 11: این پین ها برای اتصال به الکترودهای لمسی خازنی استفاده می شوند. هر یک از این پین ها مربوط به یک الکترود است و می توان آن ها را به پدهای فلزی متصل کرد تا به عنوان حسگرهای لمسی خازنی عمل کنند. 
• پین 3.3V: این پین به منبع تغذیه 3.3 ولت متصل می شود و جهت تامین تغذیه ماژول با ولتاژ 3.3 ولت ثابت استفاده می شود.
• پین IRQ: این پین برای اطلاع از وقوع تغییرات در وضعیت ورودی های MPR121 و یا شناسایی لمس ها به‌کار می رود.
• پین SCL: این پین، خروجی سیگنال کلاک پروتکل I2C است که برای هماهنگ سازی ارتباط با دیگر دستگاه هایی که از ارتباط I2C پشتیبانی می کنند، استفاده می شود.
• پین SDA: پین ورودی / خروجی داده پروتکل ارتباط سریال I2C است که برای ارتباط با دستگاه هایی که مجهز به پروتکل I2C هستند، به کار می رود.
• پین ADD: این پین، پین ورودی جهت تعیین آدرس I2C ماژول MPR121 می باشد. با اتصال این پین به VCC یا GND، آدرس I2C ماژول تغییر می‌کند.
• پین GND: پین اتصال به زمین است جهت تامین تغذیه ماژول استفاده می شود.

علاوه بر این 18 پین، 4 عدد پد به عنوان جامپر پشت ماژول تعبیه شده است که در ادامه به کاربرد هرکدام خواهیم پرداخت:

• جامپر ADD: این جامپر برای تنظیم آدرس I2C به کار می رود. 
•  جامپر SCL و SDA: این دو جامپر برای اتصال پین های SCL و SDA به مقاومت های 10K PULL-UP تعبیه شده روی برد ماژول، به کار می روند. این مقاومت‌ها برای تثبیت ولتاژ در پین های SDA و SCL استفاده می شوند و در صورت نیاز به این مقاومت ها، جامپرها باید بسته باشند و در صورتی که نیازی به مقاومت های PULL-UP ندارید، می توانید جامپرها را باز کنید.
• جامپر IRQ: این جامپر برای اتصال پین IRQ به مقاومت 10K PULL-UP ارائه شده روی برد به کار می رود. این مقاومت برای تثبیت ولتاژ در پین IRQ استفاده می شود و در صورت نیاز به این مقاومت، جامپر IRQ باید بسته باشد. 

بنابراین، با تنظیم و قطع یا اتصال این جامپرها، می توان تنظیمات ماژول را تغییر داد و به دیگر دستگاه ها متصل شد و یا وضعیت ورودی های ماژول سنسور MPR121 را شناسایی کرد. 

هر دستگاهی که از رابط I2C پشتیبانی می کند، یک آدرس 7 بیتی منحصر به فرد دارد که با استفاده از آن، می توان به آن دستگاه دسترسی پیدا کرد. در مورد ماژول سنسور لمسی خازنی MPR121 نیز، همان‌طور که قبلاً گفته شد، دارای یک جامپر ADD است که برای تنظیم آدرس I2C آن به کار می رود. در این ماژول، به‌طور پیش‌فرض دو آدرس 7 بیتی 0x5A و 0x5B در نظر گرفته شده‌ است که این آدرس ها برای تعیین دستگاه در شبکه I2C استفاده می شوند. اگر جامپر ADD به GND وصل شود، آدرس I2C این ماژول برابر با 0x5A و اگر به VCC وصل شود، آدرس آن برابر با 0x5B خواهد بود. با تعیین آدرس مناسب برای این ماژول، می توان آن را با سایر دستگاه هایی که از رابط I2C پشتیبانی می کنند، ارتباط داد. ماژول سنسور لمسی خازنی MPR121 برای تشخیص لمس نیاز به حرارت انگشتان یا هر نوع حرارت دیگری ندارد. این ماژول از تغییرات ظرفیتی در پد‌های لمسی برای تشخیص لمس استفاده می کند. هنگامی که انگشت یا هر جسم دیگری به یکی از پدهای لمسی نزدیک می شود، ظرفیت آن پد تغییر می کند و به عنوان یک سیگنال ورودی به ماژول ارسال می شود. سپس ماژول با استفاده از الگوریتم‌های خاص خود، تلاش می‌ کند تا تشخیص دهد که آیا لمسی رخ داده است یا خیر. بنابراین، برای تشخیص لمس با استفاده از این ماژول، تنها نزدیک شدن انگشت یا یک جسم به پد لمسی کافی است و نیازی به حرارت انگشتان یا هر نوع حرارت دیگری نیست.

مشخصات فنی:

• دامنه ولتاژ ورودی: 1.71 تا 3.6 ولت 
• جریان مصرفی در فاصله زمانی 16 میلی ثانیه: 26 میکرو آمپر 
• جریان مصرفی در حالت استپ: 3 میکرو آمپر
• نوع تاچ: خازنی 
• تعداد ورودی لمسی خازنی: 12
• دارای کالیبراسیون خودکار به ازای هر ورودی 
• ابعاد: 31x20.5 میلی متر