タッチセンサースイッチを自作

レンタルで一時的に借りていたタッチセンサースイッチがとても使い勝手が良かったので、自分で作れないか調べてみたところ、静電容量式のセンサーなら簡単にできそうな気がしてきました。そこで、夏休みの自由研究として挑戦してみることにしました。（購入するというオプションもありましたが、障害者向けのスイッチはとても高いし、うちの市では公費補助は学齢未満はとても無理っぽいので、素直に自作に挑戦することにしました。）

使用部品

使用した部品は下表の通り。

#	部品	説明
1	Arduino Micro	USB接続版スイッチインターフェースを作った時に、小さくて使い勝手が良かったので、今回もMicroをチョイス。
2	リレーモジュール	電子回路を使ってスイッチをオンオフするためにリレーを使用します。今回は楽をするためにトランジスタやダイオードがすでに実装済みのリレーモジュールを使用しました。
3	1MΩ抵抗	タッチセンサー部分の回路で使用する抵抗です。
4	M5袋ナット・ボルト	タッチセンサーの端子として、ドームみたいな形状になっている袋ナットを使用します。また、固定のためにボルトも使用します。
5	フレキシブルジョイントホース	フレキシブルアームみたいに自由に角度を変えられる中空のホースで、先端にタッチセンサー部を取り付けます。ジョイントの接合がとんでもなく固いので、専用の工具が必要になります。工具は日本で買うとおそろしく高いので、私はAmazon.comから格安で入手しました。 また、LOC-LINEというメーカーがメジャーかつ品質もベストみたいですが、類似製品にすれば安く手に入るようです。
6	可変抵抗器・つまみ	センサーの感度調整用に使います。
7	ケーブル・端子類	タッチセンサー部と本体との接続や、スイッチインターフェースとの接続用に用意します。
8	プラスティックケース	今回は部品が多いし、端子をいろいろつける必要があるので、大きめのケースを用意しました。

回路

回路は下図のような感じです。センサーを2個取り付けられるように、センサー部およびリレー制御部（スイッチオンオフするところ）は2セット用意しました。リレーモジュールは適当な画像がなかったので、実際に使ったのとは別のメーカーの画像を使わせていただいてます。

スケッチ（ソースコード）

Arduinoのサイトで紹介されているCapacitive Sensor Libraryを使ってスケッチを用意します。タッチセンサー用にデジタルピン7・8・9を使い、リレー制御用にデジタルピン4・5を使います。また、感度調整用にアナログピン0を使います。例によってベタベタなコードですが、まあ良しとします。

作製

ブレッドボードで動作検証したところ、静電容量式はグラウンドの状況にシビアに左右されることがわかり、若干不安がありましたが、作製にとりかかってみました。ハンダ付けとケース加工、部品類のケース固定を終えて動作確認したところ、無事に動作させることができました。下の動画を見ていただくと、センサーにタッチすると画面上部のおもちゃが光っているのがわかると思います。

電源はコンセントから取らないとセンサーが安定しないかなと思っていましたが、モバイルバッテリーでも大丈夫そうでした。

本人で試してみたところ、問題なく動作していました。

フレキシブルジョイントホース（くねくね部分）が1個しか確保できなかったので、今はセンサー端子を1個しか用意していませんが、制御ボックス自体はスイッチ2個に対応しています。フレキシブルジョイントホースが確保でき次第、センサー端子を追加して、両手でスイッチ操作できるようにしようと思っています。ただ、センサーを2つにすると、もしかしたらセンサーの感度が安定しなくなってしまうかもしれません。そしたら制御ボックスも2つに分けないとだなー。

※追記：その後、安定性を向上させたバージョンを作ってます。
jagaimolog.hatenablog.jp