Berührungsempfindliche Tasten auf beliebigen Oberflächen mit dem MPR121 kapazitiven Sensor

Komponenten und Zubehör

Software & Tools

• Arduino IDE
• MPR121-Bibliothek von Bare Conductive: GitHub

Projektbeschreibung

Der MPR121 ist ein 12-Kanal-Kapazitivsensor, der Berührung über Änderungen der Kapazität detektiert. Er eignet sich hervorragend, um beliebige leitfähige Oberflächen (Metallfolie, leitfähige Farbe, Kupferband) in berührungsempfindliche Tasten zu verwandeln.

Wichtige Eigenschaften

• Interrupt-Pin (IRQ): Signalisiert Berührungs- oder Loslassereignisse – ermöglicht schnelle Reaktionszeiten ohne Polling im Loop.
• I²C-Adresse konfigurierbar: Über den ADDR-Pin: Standard 0x5A (GND), 0x5B (3V3), 0x5C (SDA), 0x5D (SCL). Bei Clones kann die Adresse abweichen – I²C-Scanner nutzen.
• Versorgungsspannung: 3,3 V! Nicht direkt an 5 V anschließen. Die I²C-Leitungen vertragen 5 V durch die offene-Kollektor-Struktur meist problemlos; bei Problemen Logic-Level-Converter verwenden.

Verkabelung (I²C)

Die Elektroden (E0–E11) werden mit leitfähigem Material (Kupferband, leitfähige Farbe, Alufolie) verbunden, das die Berührungsfläche bildet.

Anwendungsbeispiele

• Interaktives Lernspiel für Kinder: Buchstaben aus leitfähiger Farbe, Berührung löst MP3-Ausgabe aus (2× MPR121 = 24 Kanäle).
• Steuerpult aus Bare Conductive Electric Paint auf Papier oder Holz.
• Unsichtbare Tasten hinter Glas, Kunststoff oder dünnem Holz.

Code-Beispiel: LED an Pin 3 per Touch ein/aus

Elektrode 0 = Einschalten, Elektrode 1 = Ausschalten. Nutzt Interrupt-Pin für ereignisgesteuerte Abfrage.

#include <MPR121.h>
#include <Wire.h>

#define NUM_ELECTRODES 2
#define LED_PIN 3

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Serial.println(F("System gestartet"));
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
  Wire.begin();

  // 0x5A ist Standardadresse bei Adafruit/Bare Conductive Boards
  if (!MPR121.begin(0x5A)) {
    Serial.println(F("Fehler bei MPR121-Initialisierung"));
    switch (MPR121.getError()) {
      case NO_ERROR: Serial.println(F("kein Fehler")); break;
      case ADDRESS_UNKNOWN: Serial.println(F("falsche Adresse")); break;
      case READBACK_FAIL: Serial.println(F("Readback-Fehler")); break;
      case OVERCURRENT_FLAG: Serial.println(F("Überstrom an REXT")); break;
      case OUT_OF_RANGE: Serial.println(F("Elektrode außerhalb Bereich")); break;
      case NOT_INITED: Serial.println(F("nicht initialisiert")); break;
      default: Serial.println(F("unbekannter Fehler")); break;
    }
    while (1); // Halt
  }

  MPR121.setInterruptPin(4);
  MPR121.setTouchThreshold(40);   // Empfindlichkeit anpassen
  MPR121.setReleaseThreshold(20); // Hysterese
  MPR121.updateTouchData();
}

void loop() {
  if (MPR121.touchStatusChanged()) {
    MPR121.updateTouchData();
    for (int i = 0; i < NUM_ELECTRODES; i++) {
      if (MPR121.isNewTouch(i)) {
        if (i == 0) digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
      } else if (MPR121.isNewRelease(i)) {
        if (i == 1) digitalWrite(LED_PIN, LOW);
      }
    }
  }
}

Tipps & Tricks

• Schwellenwerte (setTouchThreshold, setReleaseThreshold) an Anwendung anpassen: niedriger = empfindlicher, höher = unempfindlicher gegen Störungen.
• Lange Leitungen zu den Elektroden erhöhen Parasitkapazität – ggf. abgeschirmte Kabel oder kürzere Wege wählen.
• Mehrere MPR121 über unterschiedliche I²C-Adressen kaskadierbar (bis 4 Boards = 48 Kanäle).
• Für batteriebetriebene Projekte: MPR121 hat sehr niedrigen Stromverbrauch im Standby (~20 µA).