Come assemblare la tastiera a membrana a matrice? Guida 2022

Tastiera a membrana a matrice La tastiera universale 4×4 per Arduino è utile per controllare vari dispositivi. Possiamo usarlo per comporre codici nelle serrature a combinazione, per la programmazione.

Per utilizzare la tastiera a membrana è necessario collegarla al dispositivo che si desidera controllare. Inoltre, se necessario, crea un programma di controllo e collega l'alimentazione. Il principio di funzionamento: quando si preme un tasto qualsiasi, una determinata coppia di fili si chiude l'uno con l'altro. La tastiera a membrana dispone di un'interfaccia per il collegamento a un dispositivo che deve essere controllato tramite un'interfaccia con presa a 8 pin.

La tastiera a membrana viene alimentata dal dispositivo da controllare oppure da una fonte esterna (alimentazione a batteria). Tensione di alimentazione fino a 35 V, corrente di commutazione fino a 100 mA.

Scopo e principio di funzionamento della tastiera a membrana a matrice

Un pulsante è il dispositivo più semplice per trasmettere informazioni da una persona a un controller. Con il suo aiuto, possiamo impostare in modo significativo zero o uno su un pin specifico, comunicando così al programma un comando per un'azione particolare.

 A volte è sufficiente un solo pulsante per un progetto, più spesso due o tre, ma ci sono momenti in cui sono necessari molti pulsanti. Ad esempio, hai bisogno tastiera a membrana a matrice per inserire una password composta da numeri o lettere o da una combinazione di entrambi.

Creiamo un dispositivo che richiede molto:

• Impostazioni profilo
•  immissione di parametri
•  una serie di procedure e così via

 Per tali compiti, anche una dozzina di pulsanti non sono sufficienti. Ciascuno richiede un pin separato, che non ce ne sono così tanti su Arduino. Quando ci rendiamo conto che è troppo dispendioso assegnare un intero pin per un singolo pulsante.

 Altri modi per organizzare una serie di questi stessi pulsanti vengono in nostro aiuto. In questo articolo ne prenderemo in considerazione uno, semplice, affidabile e quindi il più popolare. Si chiama “matrixing” e il tastiera a membrana a matrice assemblati per questo sono chiamati “matrix”.

Tutto è organizzato in modo semplice, diversi pulsanti si collegano in una matrice rettangolare, situata nei nodi di file e colonne di conduttori.

Come funziona la tastiera a membrana a matrice?

Ciascun pulsante, quando premuto, chiude i contatti tra una colonna specifica e una riga specifica. Inoltre, crea un circuito che può essere rilevato a livello di codice. Ad esempio, se premiamo il pulsante in alto a sinistra nel diagramma sopra, collegheremo i pin A e 1.

E come puoi facilmente vedere, ogni pulsante ha la propria coppia di pin. Allo stesso tempo, ci sono solo 8 contatti e ben 16 pulsanti! Si nota già un buon risparmio di 8 pin. È facile calcolare che aggiungendo righe e/o colonne aumenteremo ulteriormente il rapporto tra pulsanti e pin. Quindi, una matrice 5×5 ci farà risparmiare 15 gambe del controller.

Tuttavia, non tutto è così semplice nella tastiera a membrana a matrice

 Non possiamo dare lo stesso segnale alle righe e leggerli sulle colonne. In questo caso potremmo solo determinare la verticale in cui si preme il pulsante. Ma se diamo un segnale, ad esempio, solo alla riga A, allora tutti i pulsanti della riga superiore seguiranno i pin 1, 2, 3 e 4.

I pulsanti nelle restanti righe in quel momento non avranno alcun effetto sul risultato, né premuti né premuti. Se applichiamo alla riga B, terremo traccia di tutti i pulsanti solo della seconda riga dall'alto e così via.

Quindi, per avere il quadro generale, dovremo esaminare tutto tastiera a membrana a matrice righe e tutte le colonne. E non importa in quale ordine, è una questione di gusti, l'importante è farlo il più rapidamente possibile, fino a quando il dito non viene rimosso dal pulsante e non manca neanche uno.

Collegamento alla scheda Arduino

Esistono numerose tastiere a matrice, di diverse dimensioni, numero di pulsanti, forma e design tecnico. Un buon esempio sono quelli meccanici: sono affidabili, durevoli, piacevoli alla vista e alla mano e, soprattutto, manutenibili.

Ma le più diffuse nel settore fai-da-te sono le tastiere a membrana, che affascinano con il loro prezzo basso, senza pretese, aspetto luminoso e grande varietà.

A causa del loro piccolo spessore, tastiera a membrana a matrice si posizionano facilmente e velocemente su superfici piane, basta incollarli su nastro biadesivo. Il design parzialmente sigillato protegge dagli schizzi di liquidi e la superficie si lava facilmente da contaminanti esterni. La risorsa è relativamente piccola, ma viene compensata da una rapida sostituzione senza incidere sul budget.

Come assemblare la tastiera a membrana a matrice?

Assembleremo il circuito su uno di questi tastiera a membrana a matrice, ma non farà male usarne uno al suo posto, con un numero diverso di pulsanti, ma con lo stesso principio di funzionamento a matrice.

 Prendiamo una tastiera 4×4 molto apprezzata e meritatamente amata dai maestri del fai da te, molto simile a quelle utilizzate sui telefoni a pulsanti: 10 tasti numerici, quattro tasti lettera, un asterisco e un cancelletto. Questo set è più che sufficiente per la maggior parte dei progetti reali.

Lo colleghiamo ad Arduino

Il diagramma necessita di qualche spiegazione. I pin 11, 10, 9 e 8 sono collegati alle righe, 7, 6, 5 e 4 si collegano alle colonne. Naturalmente, questo è un esempio, puoi usarne altri e gli stessi in un ordine diverso, l'importante è specificarli correttamente nel programma.

Daremo alternativamente segnali alle righe, leggeremo la presenza di contatti con queste righe sulle colonne. Nel nostro esempio, quando si premono i pulsanti, ci sarà un "più" sui pin delle colonne, quindi li attiriamo a +5 V con resistori da 1 KΩ.

Il segnale di “cammino” sulle file sarà quindi “terra”, è anche “zero”. Un occhio attento noterà che i pin di uscita sono collegati alla tastiera tramite diodi. Servono per proteggere il nostro Arduino da eventuali danni nel caso in cui un utente poco istruito prema contemporaneamente più pulsanti in una colonna.

Sintesi

Osservando nuovamente il diagramma schematico del tastiera a membrana a matrice, diventerà ovvio. In questo caso verranno cortocircuitati due o più pin di segnale, che durante questo tempo riceveranno sicuramente uno stato multidirezionale. Nella migliore delle ipotesi, Arduino si riavvierà, nel peggiore dei casi perderà una delle porte. Diodi economici elimineranno sicuramente la possibilità di un cortocircuito.