Buton PCB Mini, 6x6x5 mm, 2 pini, normal deschis, 12V 50mA

Acest tutorial foloseste placa Arduino Uno R3, pentru ca un buton cu 2 pini nu poate functiona singur. El inchide sau deschide un contact, iar un microcontroler trebuie sa citeasca starea acestui contact. Butonul tactil PCB Mini 6x6x5 mm este un comutator SPST normal deschis, cu doi pini pentru montare prin gauri sau pe breadboard. Il veti folosi in proiecte pentru pornire, resetare, selectarea unui mod, confirmarea unei setari sau comanda manuala a unei functii.

Cum functioneaza:

In repaus, cei doi pini ai butonului nu sunt legati intre ei. Cand apasati capacul, un contact metalic interior ii leaga electric si, cat timp tineti apasat, curentul poate trece de la un pin la celalalt. La eliberare, un arc readuce contactul in pozitia deschisa. Pinii nu au polaritate, deci orice pin poate merge la oricare dintre cele doua conexiuni.

Un contact deschis lasat nelegat nu da o valoare logica sigura, iar pinul Arduino ar citi zgomot. De aceea folosim rezistenta pull-up interna a microcontrolerului ATmega328P, activata cu pinMode(2, INPUT_PULLUP). Aceasta rezistenta, de aproximativ 20 - 50 kohmi, trage pinul D2 spre 5 V. Cu butonul liber, pinul citeste HIGH. Cand apasati, butonul leaga D2 la GND si pinul citeste LOW. Logica este deci inversata: apasat inseamna LOW.

Curentul prin buton este foarte mic. Cu 5 V si o rezistenta interna de 20 kohmi trece cel mult 5 V / 20 kohmi = 0.25 mA, cu mult sub limita de 50 mA la 12 V DC a butoanelor tactile de acest tip.

Contactele metalice nu se inchid curat, ci vibreaza cateva milisecunde (efectul de bounce). Fara protectie, o singura apasare poate fi citita ca mai multe apasari. Programul din tutorial ignora schimbarile mai scurte de 30 ms, un interval suficient pentru butoanele tactile mici.

Conectare:

Alimentati Arduino Uno R3 prin cablul USB A-B de la calculator, la 5 V. Nu aveti nevoie de rezistenta externa, de convertor de nivel sau de alta sursa. Nu conectati butonul la 5 V sau la 3.3 V, ci doar la pinul D2 si la GND. Daca folositi breadboard, asezati butonul astfel incat cei doi pini sa fie in randuri diferite.

Numerele 1 si 2 sunt doar etichete din schema, pe buton pinii nu sunt marcati si pot fi folositi in orice ordine.

Butoane, reglaje si indicatoare:

Butonul nu are potentiometre, jumperi sau comutatoare de reglat. Pozitia de pornire este butonul liber, cu LED-ul L stins si pinul D2 pe HIGH.

Pentru a verifica functionarea, apasati butonul. LED-ul L de pe placa trebuie sa se aprinda imediat, iar monitorul serial trebuie sa afiseze un mesaj de apasare. La eliberare, LED-ul se stinge si apare un mesaj de eliberare.

Apasarea scurta si cea lunga nu au semnificatii diferite in acest program, butonul doar raporteaza starea in timp real.

Placa si biblioteci:

In Arduino IDE selectati din Tools > Board placa Arduino Uno, din pachetul Arduino AVR Boards. Acest pachet vine instalat odata cu Arduino IDE, iar daca lipseste il instalati din Boards Manager. La Tools > Port alegeti portul COM al placii.

Programul foloseste doar functiile de baza ale Arduino, asa ca nu trebuie instalata nicio biblioteca.

Codul:

Programul urmareste butonul de pe pinul D2, filtreaza vibratiile contactelor, aprinde LED-ul L cat timp butonul este apasat si numara apasarile.

/*
  Board: Arduino Uno (Tools > Board > Arduino AVR Boards > Arduino Uno)
  Libraries: none needed, only the core Arduino functions are used
  Wiring:
    Button pin 1 -> GND (the GND pin next to AREF)
    Button pin 2 -> D2
  The internal pull-up resistor is used, so no external resistor is needed.
*/
const uint8_t BUTTON_PIN = 2;               // Digital pin connected to the button
const uint8_t LED_PIN = 13;                 // Built-in LED "L" on the Arduino Uno
const unsigned long DEBOUNCE_MS = 30;       // Time a new state must stay stable
int lastReading = HIGH;                     // Last raw reading of the button pin
int stableState = HIGH;                     // Last confirmed (debounced) state
unsigned long lastChangeTime = 0;           // Moment of the last raw change
unsigned long pressCount = 0;               // Number of confirmed presses
void setup() {
  Serial.begin(9600);                       // Start the serial monitor at 9600 baud
  pinMode(BUTTON_PIN, INPUT_PULLUP);        // Enable the internal pull-up: released = HIGH, pressed = LOW
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);                 // LED pin as output
  digitalWrite(LED_PIN, LOW);               // Start with the LED off
  Serial.println("Button test started");
  Serial.println("Button on pin D2, internal pull-up enabled");
  Serial.println("Button released (idle)");
}
void loop() {
  int reading = digitalRead(BUTTON_PIN);    // Read the raw state of the button
  // If the raw reading changed, restart the debounce timer
  if (reading != lastReading) {
    lastChangeTime = millis();
    lastReading = reading;
  }
  // Accept the new state only if it stayed unchanged longer than DEBOUNCE_MS
  if ((millis() - lastChangeTime) > DEBOUNCE_MS && reading != stableState) {
    stableState = reading;
    if (stableState == LOW) {
      // LOW means the contacts are closed: the button is pressed
      digitalWrite(LED_PIN, HIGH);          // Turn the LED on
      pressCount++;                         // Count the press
      Serial.print("Button PRESSED - LED on - press count: ");
      Serial.println(pressCount);
    } else {
      // HIGH means the contacts are open: the button is released
      digitalWrite(LED_PIN, LOW);           // Turn the LED off
      Serial.println("Button released - LED off");
    }
  }
}

Cum functioneaza codul:

La inceput definim constantele. BUTTON_PIN este pinul 2, unde este legat butonul, LED_PIN este pinul 13 al LED-ului L de pe placa, iar DEBOUNCE_MS este timpul de 30 ms in care o schimbare trebuie sa ramana stabila pentru a fi acceptata.

Variabilele lastReading si stableState retin ultima citire bruta si ultima stare confirmata, ambele pornind de la HIGH, adica buton liber. Variabila lastChangeTime retine momentul ultimei schimbari brute, iar pressCount numara apasarile confirmate.

In setup() pornim monitorul serial la 9600 baud, activam rezistenta interna cu pinMode(BUTTON_PIN, INPUT_PULLUP), setam LED_PIN ca iesire si il stingem, apoi afisam mesajele de start.

In loop() citim pinul cu digitalRead(). Daca citia bruta difera de lastReading, repornim cronometrul cu millis(). Cand starea ramane neschimbata mai mult de DEBOUNCE_MS si difera de stableState, o consideram confirmata. Daca este LOW, aprindem LED-ul, crestem pressCount si afisam numarul apasarii. Daca este HIGH, stingem LED-ul si afisam mesajul de eliberare.

Rezultat:

Deschideti monitorul serial din Arduino IDE la 9600 baud. La pornire apar mesajele de start, apoi cate un mesaj la fiecare apasare si eliberare a butonului.

Button test started
Button on pin D2, internal pull-up enabled
Button released (idle)
Button PRESSED - LED on - press count: 1
Button released - LED off
Button PRESSED - LED on - press count: 2
Button released - LED off
Button PRESSED - LED on - press count: 3
Button released - LED off

Probleme frecvente:

Nu apare nimic pe monitorul serial. Cauza este de obicei portul sau viteza gresita. Selectati portul corect din Tools > Port si setati monitorul serial la 9600 baud.

Butonul pare apasat tot timpul sau nu reactioneaza. Cauza poate fi un pin conectat la alt pin decat D2 sau GND, ori un buton montat pe breadboard cu ambii pini in acelasi rand, caz in care contactul este scurtcircuitat. Mutati un pin in alt rand si verificati conexiunile.

O singura apasare este numarata de mai multe ori. Cauza este vibratia contactelor. Pastrati filtrarea din program si, daca butonul este foarte uzat, cresteti DEBOUNCE_MS la 50 ms.

Valorile par inversate. Cu pull-up intern, butonul liber citeste HIGH si cel apasat citeste LOW. Aceasta este comportarea normala si nu o defectiune.

Citirile sunt instabile cand firele sunt lungi. Cauza este zgomotul captat de fire. Scurtati firele si pastrati masa comuna pe cel mai scurt traseu.

Limitari si sfaturi:

Contactele butonului suporta 12 V DC si 50 mA, deci sunt destinate semnalelor de comanda. Pentru sarcini mai mari comandati un releu sau un tranzistor din microcontroler, nu direct prin buton. Nu folositi butonul pentru tensiunea de retea.

Cu acelasi montaj puteti construi mai departe un contor de apasari, un comutator cu memorie care schimba starea LED-ului la fiecare apasare, un meniu cu mai multe butoane sau o detectie a apasarii lungi, masurand cu millis() cat timp ramane pinul pe LOW.