Der MPR121 als Controller für kapazitive Sensoren

© Galina Peshkova, 123RF

Touch me

Mit dem Controller-Baustein MPR121 steuern Sie kapazitive Näherungssensoren. Damit lassen sich berührungslos über die Veränderung eines elektrischen Felds Schaltvorgänge auslösen.

Den Controller-Baustein MPR121 liefert der Hersteller ausschließlich in einem bastlerunfreundlichen QFN20-Gehäuse. Der Chip misst lediglich drei mal drei Millimeter – bei einem so kleinen Halbleiter besteht nicht nur die Gefahr des Verschluckens, man könnte ihn bei dieser Größe sogar einatmen. Die Lötverbindungen befinden sich auf der Rückseite, das Pinout zeigt Abbildung 1.

Abbildung 1: Der Anschlussplan des MPR121-Bausteins.

Zum Glück offerieren verschiedene Hersteller eine Platine [1], auf der sich der MPR121 befindet (Abbildung 2). Die Bestellung erweist sich allerdings als kleines Abenteuer. Dafür erhält man das Modul direkt aus China für knapp über 1 Euro inklusive Versand, bei Amazon schlägt dasselbe Modell mit 20 Euro zu Buche.

Abbildung 2: Dank der guten Beschriftung fällt es auch weniger versierten Bastlern nicht schwer, das MPR121-Modul anzuschließen.

Egal, für welche der Möglichkeiten Sie sich entscheiden: Achten Sie auf die Lieferzeit. Dabei besteht keinerlei Garantie, dass die teurere Variante auch früher auf dem Basteltisch liegt.

Kapazitive Sensoren in der Praxis

Das Prinzip, das hinter der Funktionsweise kapazitiver Sensoren steht, ist die Veränderung eines elektrischen Feldes. Anders ausgedrückt: Der Sensor misst die elektrische Kapazität seines Umfelds. Verändert sich diese, deutet das darauf hin, dass sich ein Körper nähert. Das löst den Schaltvorgang des Sensors aus.

Dieser Typ Sensor kommt häufig in explosionsgefährdeten Industrieanlagen zum Einsatz, weil er sich komplett gekapselt fertigen lässt und somit keine Gefahr einer Explosion durch einen Schaltfunken besteht. Ein weiteres Einsatzgebiet stellen Umgebungen dar, in denen sich normale Kontakte chemisch zersetzen würden.

Da kapazitive Sensoren auf eine Störung ihres elektrischen Felds reagieren, eignen sie sich auch dazu, beliebige Werkstoffe zu erkennen – nicht nur solche aus Metall, wie bei den induktiven Sensoren.

Interna

Der MPR121 arbeitet in einem Betriebsspannungsbereich von 1,7 bis 3,6 Volt bei einer Stromaufnahme von minimal 8 und maximal 400 Mikroampere. Damit eignet er sich hervorragend als Komponente für mobile Geräte oder eben einen Raspberry Pi.

Er verfügt über zwölf Sensoreneingänge, von denen sich bis zu acht als GPIOs verwenden lassen. Über den Adress-Pin (ADDR) wählen Sie eine von vier möglichen I2C-Adressen für den Halbleiter aus (0x5Ah, 0x5Bh, 0x5Ch, 0x5Dh). Die Tabelle "I2C-Adressen" zeigt die entsprechende Zuordnung.

I<+>2<+>C-Adressen

ADDR

I2C-Adresse

VSS

0x5Ah

VDD

0x5Bh

SDA

0x5Ch

SCL

0x5Dh

Die Module führen die meisten der Pins heraus. Intern arbeitet der MPR121 mit 128 Registern. Das liegt daran, dass sich für jeden der zwölf Eingänge unterschiedliche Parameter einstellen lassen. Diese bestimmen das Verhalten des Eingangs.

Die Beschreibung aller Register des MPR121 würde den Umfang dieses Artikels sprengen. Daher reduzieren wir unsere Ausführungen auf die Beschreibung für einen einfachen induktiven Sensor. Das Datenblatt mit allen verfügbaren Registern finden Sie auf der Webseite des Herstellers [2].

Die Register 0x00 und 0x01 dienen dazu, den Status der einzelnen Eingänge auszulesen. Damit das funktioniert, müssen Sie den Sensor erst entsprechend konfigurieren. Die Register 0x41 bis 0x5A definieren die Schaltschwellen, bei denen er auslöst. Die Register 0x2B bis 0x40 dagegen legen die Charakteristik der Eingänge fest.

Raspberry Pi Geek kaufen

Einzelne Ausgabe
 
Abonnements
 
TABLET & SMARTPHONE APPS
Bald erhältlich
Get it on Google Play

Deutschland

Aktuelle Ausgabe

10/2017
Addon-Boards

Diese Ausgabe als PDF kaufen

Preis € 7,99
(inkl. 19% MwSt.)

Neuigkeiten

  • Neues auf der Heft-DVD

    Nur mit dem optimalen System und der richtigen Software nutzen Sie das volle Potenzial eines Mini-PC. Mit der Heft-DVD erhalten Sie nicht nur die neusten Distributionen für den Raspberry Pi und Konsorten, sondern gleichzeitig auch die passenden Programme zu den Artikeln.

  • Aufgewacht!

    Der Raspberry Pi fährt auf Kommando herunter, doch zum Aufwachen fehlt ihm eine Echtzeituhr. Mit einer RTC und ein paar Schaltungen steuern Sie den Schlaf- und Wachrhythmus des Mini-Rechners.

  • Schneller Wechsel

    Mit dem Messkopf ExpEYES Junior erfassen Sie auf einfache Weise die Flimmerfrequenz von verschiedenen Lichtquellen.

  • Knirps

    Der 3,2 Zoll kleine Monitor von Joy-it, zusammen mit dem RasPi kaum größer als eine Packung Zündhölzer, bietet eine interessante Alternative zu einer reinen Headless-Konfiguration. Er erleichtert das Überwachen des Boot-Vorgangs und das Verfolgen von Ausgaben, die nur ein Paar Zeichen oder Zeilen umfassen.

  • Minimalistisch

    Die Raspberry-Pi-Familie bekommt regelmäßig Zuwachs, doch einige Familienmitglieder fristen ein Schattendasein, wie das Compute Module. Das kompakte Board eignet sich bestens für Embedded-Lösungen.

  • Meisencam

    Mit einem RasPi, einer NoIR-Pi-Cam und etwas Elektronik bauen Sie für unter 100 Euro ein digitales Auge, mit dem Sie behutsam Singvögel in der Natur beim Brüten beobachten.

  • Mit einfachen Mitteln

    YunoHost bietet eine große Anzahl von Diensten auf einer bewährten Debian-Server-Plattform, die Sie selbst hosten können.

  • An einem Tisch

    Gemeinsames Arbeiten auf einer mobilen Plattform im lokalen Netzwerk – dazu brauchen Sie nicht mehr als einen SBC und die Software Etherpad Lite.

  • Netz aufspannen

    Ein WLAN-Access-Point bietet einen zusätzlichen Einstieg ins LAN und erlaubt im Zusammenhang mit dem RasPi vielfältige Einsatzszenarien.

  • Diätkost

    Für ältere Modelle des RasPi erweist sich Raspbian mittlerweile als zu schwergewichtig. Mit dem schlanken DietPi helfen Sie diesen Modellen wieder auf die Sprünge.