Сенсорный выключатель принцип действия

Механизмы управления

Конструктивные особенности определяют не только функции, но и внешний вид устройства.

Работа наиболее простых и распространенных клавишных выключателей заключается в замыкании цепи при нажатии. Популярность таких моделей объясняется низкой ценой, легкостью установки и ремонта, приемлемым сроком годности, надежностью и тем, что процесс использования проходит на автомате, без лишнего напряжения. В аварийных случаях режим включенного или выключенного света определяется по положению клавиши.

Чуть выше в ценовом диапазоне – кнопочные выключатели. Они отличаются разнообразием дизайна, есть модели с подсветкой панели в режиме темноты. Некоторые изделия работают по принципу ключа, при котором включение и выключение происходит последовательностью нажатия.

Другой, импульсный вариант с фиксацией – кнопка остается во вдавленном состоянии при включенном свете и возвращается в исходное положение при выключении. Есть также устройства с двумя кнопками: при надавливании на одну, другая выдвигается.

Поворотный механизм стилизованный под старину достаточно удобен в использовании, герметичность корпуса позволяет использовать его в помещениях с повышенной влажностью. Но подобный экземпляр нужно искать в специализированных магазинах и придется раскошелиться за особый дизайн.

Диммер, устройство включения освещения со шкалой интенсивности, создает дополнительный комфорт и способствует экономии электроэнергии. Механические диммеры с функцией управления яркости могут работать только с лампами накаливания, при подключении ламп другого типа может получиться перерасход энергии и устройство очень быстро выйдет из строя.

Дополнительные функции могут быть обеспечены диммером, который устанавливается в стандартный проем для встроенного выключателя. Управление осуществляться вращением тумблера, крайние позиции которого выполняют включение и выключение.

Электронные диммеры могут быть оснащены дополнительными автоматами таймерного включения, имитацией присутствия, режимами плавного отключения и включения, затемнения, мигания и т.п. Такие устройства подбираются строго по типу используемых осветительных приборов. В них может быть встроено бесконтактное управление, осуществляемое по радио или инфракрасному каналу, а также при помощи шумовых сигналов или голосовых команд.

Сенсорными панелями, как правило, оснащаются многофункциональные устройства. Они наиболее удобны и гарантируют наибольшую безопасность от коротких замыканий. Управлять освещением дома или квартиры можно и при помощи пульта, что вполне актуально для больших площадей.

Можно обзавестись недорогим, по сравнению с многофункционалами, акустическим выключателем, работающим по хлопку. Другой бесконтактный вариант – оптико-акустическое устройство, реагирующее на шум и движение. В этом случае для управления светом достаточно просто взмахнуть рукой на близком расстоянии от датчика. Эти эффектные способы освещения лучше совместить с обыкновенным выключателем, во избежание нервотрепки из-за заводских дефектов и недоработок.

Сужение выбора пользу стандартных клавишных и кнопочных выключателей освещения, дает лучшее соотношение цены и качества. А если нужна высокотехнологичная многофункциональная система, стоит оградить себя от приобретения дорогостоящей продукции низкого качества, предварительно проверив авторитет и подлинность производителя.

Емкостной бесконтактный выключатель своими руками

Данная схема представляет собой двойной емкостный бесконтактный (сенсорный) выключатель с двумя выходами с открытым стоком с нагрузкой до 0,2 A. Работа емкостного переключателя основана на косвенном измерении емкости сенсорных полей.

Измерение это выполняется следующим образом. Вначале на выходе микроконтроллера 3 (2), который соединен с сенсорным полем, устанавливается высокий уровень (примерно 5 В). Это приводит к зарядку конденсатора С1 (С2) и заряда емкости поля. Затем запускается внутренний таймер микроконтроллера.

Конденсатор начинает разряжаться через R4 (R7), что в свою очередь вызывает падение напряжения на соответствующем выводе микроконтроллера. Когда напряжение, на входе микроконтроллера, падает ниже порога переключения для низкого уровня (около 2 В), то запускается прерывание.

Обработчик прерываний останавливает таймер и считывает полученное значение. Это значение пропорционально времени разряда емкости поля. Поле, которое было нажато (приложен палец) имеет большую емкость, поэтому и время разряда тоже будет больше. В программе микроконтроллера не установлено конкретное значение времени разряда, поскольку оно будет зависеть от конкретной формы и размера сенсорного поля.

Происходит всего лишь регистрация увеличения времени разряда в последовательных измерениях, что свидетельствует об отклике системы. Этот метод позволяет сделать схему устойчивой к помехам и подключить внешние сенсорные поля больших размеров.

Выбор режима работы емкостного выключателя производится с помощью резисторов R10 и R11.

• Установив резистор R10, мы получим моностабильный режим работы — при каждом нажатии на выходе будет появляться импульс длительностью около 15 мс.
• Установив резистор R11, появиться возможность работать с двумя устойчивыми состояниями — каждое нажатие приводит к изменению состояния соответствующего выхода.

В промежутках между последовательными измерениями, микроконтроллер потребляет минимальный ток, благодаря чему схема потребляет около 1мА. На печатной плате с одной стороны размещены элементы, а с другой стороны, расположены сенсорные поля, покрытые лаком (паяльной маской).

• Схема имеет два выхода с открытым стоком и допустимым током нагрузки 0,2 А.
• Напряжение питания схемы составляет 5…10 В.
• Размеры печатной платы:19 мм × 35 мм.

Скачать рисунок печатной платы и прошивку

Источник

Что из себя представляют подобные выключатели

Сенсорный выключатель Суть их – отсутствие механических, движущихся частей в составе прерывателей или активаторов сигнала либо тока. Отдача команды в упрощенном виде производится легким касанием или приближением к контактной площадке части человеческого тела.

Некоторые устройства подобного плана оснащены регуляторами передаваемой мощности, что позволяет увеличивать или уменьшать силу тока в зависимости от положения точки соприкосновения к поверхности выключателя. Применять подобные технологические нюансы в действительности очень удобно, к примеру, для установки яркости света лампы.

Применение в быту

Размещаются сенсорные выключатели не только вместо стандартных на стенах, с целью контроля подачи тока к освещению, но и на розетках питания бытовой техники, для увеличения безопасности их использования.

Главным плюсом не механической системы отключения или подачи тока служит ее надежность и долговечность. Нет движущихся частей и периодически соединяемых или разрываемых в местах контакта коннекторов, соответственно отсутствует износ или искра, ведущая к порче проводящих площадок.

Конструкция прибора довольно проста для повторения, чтобы собрать сенсорный выключатель своими руками, а не приобретать его по запредельным ценам от стороннего производителя.

Самодельный сенсорный выключатель

Принцип работы устройства

Основой конструкции любой схемы сенсорного выключателя служит датчик приближения или касания, сигнал от которого усиливается и, в зависимости от текущего состояния всей системы (включено, выключено), производит разрыв линии течения тока или ее соединение. Для этого действия применяется дополнительный силовой контур в виде электронного ключа или реле.

Самые распространенные варианты датчиков, используемых в быту для схем сенсорных выключателей света или любых других потребителей тока 220 вольт, – индукционные, инфракрасные и звуковые. У каждого из них есть свои положительные и отрицательные моменты при применении.

Схематично сенсорный выключатель можно представить системой в не проводящем корпусе, на котором находится контактная площадка, соприкасающаяся с датчиком, или же поверхность, пропускающая требуемый внешний сигнал, на который он должен реагировать. Внутри расположена основная управляющая схема, где размещен усилитель и силовой модуль.

Один из вариантов структуры и строения сенсорных устройств включения

Плюсы и минусы конструкции

Единственным минусом сенсорных выключателей называют их большую стоимость относительно обычных, механических устройств коммутации. С другой стороны, неоспоримые плюсы использования позволяют забыть об этом отрицательном нюансе применения:

1. Пожарная безопасность, которая намного выше, чем у обыкновенных выключателей – нет периодически соприкасающихся контактов с возникновением искры, а значит и риска их возможной спайки или возгорания корпуса устройства.
2. Легкость применения – приведение в действие не требует никаких физических усилий.
3. Бесшумность и мгновенная реакция на команду от пользователя.
4. Возможность выполнения в абсолютно не пропускающем влагу корпусе, что также понижает риск возгорания в результате замыкания, или же уменьшает вероятность поражения электрическим током человека.

Внешний вид одного из производимых промышленностью сенсорных выключателей

1. Долговечность, обеспечиваемая отсутствием механических элементов.
2. В одном корпусе можно использовать несколько датчиков и схем их обработки, делая мультисенсорные панели.
3. Конструкция проста для сборки сенсорного выключателя света или электроприборов 220В своими руками.

Краткая характеристика некоторых подвидов

Конструкцию конечных механических выключателей определяет сфера их применения. Чаще всего это:

• Строительство;
• Машиностроение;
• Металлургия.
• Различные цели производства, требующие автоматического контроля.

В основном они изготовляются таких видов:

• Роликовые
• Рычаговые;
• Поплавковые;
• Кнопочные.

Микровыключатели

Микровыключатели являются разновидностью механических концевиков. Применяются в основном в электронике и бытовых приборах. Но можно их эффективно применять в домашних условиях: поставить на дверь, чтобы при открытии ее зажигался свет или включалась вытяжка.

Требуют особой тщательности в настройке срабатывания, так как ход их подвижной части исчисляется в миллиметрах.

Бесконтактные выключатели имеют свою разновидность:

Используются в качестве датчиков объема и движения. В конструкции – специальные звуковые кварцевые элементы.

Сенсорные (оптические)

В конструкции предусмотрен специальный инфракрасный светодиод и фототранзистор. Работает при любом освещении. Когда луч светодиода прерывается, срабатывает фотоэлемент, отключается-включается рабочий механизм.

Индуктивные

Реагирует на электромагнитные поля при приближении-отдалении. Срабатывает, когда удовлетворяются настройки: механизм попадает в зону воздействия или выходит за ее пределы.

На основе бесконтактных коммуникационных устройств изготовляются различные полезные высокочувствительные датчики, широко применяемые в процессе автоматизации производственных процессов. Контроль, дозировка жидких и сыпучих материалов – основная сфера их применения.

Чтобы понять, в каком месте нужно установить концевой выключатель нужно тщательно изучить особенности механизма, работу которого нужно контролировать.

Перед приобретением устройства и всех комплектующих нужно обязательно проконсультироваться со специалистом, чтобы понять, какой вид, модель подойдет лучше для конкретных целей.

Чтобы ни переплачивать, ни покупать то, что не нужно, важно понять для чего приобретается концевой выключатель, что он будет ограничивать, какой прибор включать – отключать. Правильный выбор, грамотное подключение – залог долгой работы!. Источник

Источник

Особенности подключения своими руками

Установить выключатель для бытового использования, функционирующий бесконтактно, можно самостоятельно. Что касается моделей для управления током нагрузки на производстве, то здесь монтажом разрешено заниматься лишь сотруднику, имеющему допуск к конкретному оборудованию.

Предстоит внимательно рассмотреть покупку – выключатель комплектуется инструкцией, крепежными деталями, иногда стопорными гайками. Все это пригодится подсоединения прибора

Перед подключением следует обратить внимание на следующие моменты:

для функционирования ВБ требуется питание, но его нельзя подключать напрямую, если изделие относится к двухпроводному типу;
у источника питания, использующегося для бесконтактного датчика, напряжение должно соответствовать параметрам, указанным в паспорте выключателя;
при затягивании крепежей важно не перетянуть гайки.

В руководстве должна быть схема подключения, которой нужно следовать, а также способ установки конкретной модели.

Варианты установки полностью зависят от особенностей приобретенной модификации

Важно использовать именно способ, характерный для приобретенного датчика. Сначала выполняется механический тип монтажа – используя крепежи, если нужно, то стопорные гайки, для присоединения прибора

Сначала выполняется механический тип монтажа – используя крепежи, если нужно, то стопорные гайки, для присоединения прибора.

Когда все надежно зафиксировано, то пора приступать ко второму этапу – электрическому подключению.

Схема электромонтажа зависит от того, используется постоянный или переменный ток. Количество проводов также влияет на выбор схемы – здесь нужно быть внимательным, чтобы правильно подсоединить имеющиеся кабеля (+)

При работе с электросетью важно не забыть отключить питание на квартирном щитке, чтобы обезопасить себя. Затем провод ВБ подсоединяется одним из способов, предусмотренных ГОСТом

Его тип зависит от модификации.

Чаще всего для бытового использования покупают датчик, управляющий работой люстры. Поэтому последний этап – размещение приспособления в корпусе осветительного изделия. При необходимости выполняют регулировку и настройку времени отклика, активного расстояния, на котором будет срабатывать устройство.

Что представляют собой концевые выключатели?

Выключатели-концевики — электротехнические устройства, предназначенные для размыкания и замыкания рабочей цепи. Монтируют их на движущиеся механизмы для ограничения их перемещения в заданных границах. Функции, которые выполняют эти устройства, идентичны стандартному выключателю.

Начинка концевых выключателей заключена в прочный корпус, чаще всего металлический. Все его элементы оптимизированы для простого закрепления и легкой ориентации в пространстве.

Яркие, разных цветов светодиоды позволяют контролировать подачу питания и срабатывание датчика. Две пары контактов, чаще всего имеющихся в концевике, дают возможность осуществлять контроль состояния его подключения.

Если при замкнутой паре за передачей сигнала не следует его возвращение, это указывает на неисправность кабеля, ведущего к выключателю. После срабатывания датчика для прохождения сигнала возможно использовать разомкнутую пару контактов.

Чувствительные датчики являются основой в системах защиты от протечек. При обнаружении воды, для выявления которой они предназначены, устройства не только сигнализируют об назревании аварийной ситуации в звуковом и цветовом режиме, но и блокируют работу систем, по которым транспортируется вода.

Сферы применения

Для каждого вида концевого выключателя свойственно использование в различных сферах деятельности. По применению их можно разделить на:

• Защитные, которые установлены с целью защитить механизм или персонал от непродуманных действий. Например, клетка, спускающая людей в шахту, не начнёт движение пока все двери её не будут закрыты, тем самым обеспечивается безопасность шахтёров.
• Функциональные. Они регулярно включают или отключают освещение или другой электрический механизм. Самый наглядный пример такого устройства известный каждому это включение света в холодильнике при открытии двери.

В общем применение концевых выключателей зависит от возможности механизма его использования и фантазии конструктора или дизайнера. Люди даже и не подозревают как часто им приходится сталкиваться с этим электрическим механизмом:

1. в быту и бытовой технике;
2. в автомобиле и в автомобилестроении;
3. в мебельной продукции;
4. на производстве для решения самых различных задач.

Конструкция и принцип работы

Несмотря на разнообразие моделей сенсорных коммуникаторов, большинство из них имеет типовую конструкцию, состоящую из следующих элементов:

1. Корпус из термостойкого пластика (см. А на рис. 1). Размеры конструкции позволяют производить монтаж в типовое посадочное место обычного выключателя.
2. Электронный блок (В), он включает в себя адаптер питания и схему управления полупроводниковым ключом.
3. Плата с емкостными сенсорами (С).
4. Лицевая панель (D), как правило, она изготавливается из кварцевого стекла, в бюджетных моделях могут использоваться другие материалы.

 

Сенсорный настенный шестиклавишный выключатель Legrand

Теперь расскажем, как работают такие устройства. Электронный блок отслеживает состояние сенсора. Когда происходит прикосновение рукой к определенному месту лицевой панели выключателя (оно имеет соответствующую маркировку), емкость датчика изменяется. Электронный блок обнаруживает это и меняет состояние бесконтактного полупроводникового ключа, который размыкает или замыкает электрическую цепь.

Регулируемый выключатель

Помимо уже рассмотренного ранее простейшего коммутирующего устройства, встречаются сенсоры в несколько ином исполнении.

Отдельные образцы таких электронных приборов могут изготавливаться в виде включателя с функцией управления освещением, например. Схема такого устройства содержит ещё один дополнительный узел, ответственный за управление силой тока в исполнительной цепи (он выполняется обычно на тиристорах).

При легком прикосновении к сенсору управляемая им осветительная лампа сначала сразу же загорается, а затем гаснет. Но если удерживать палец на площадке с чувствительным элементом чуть дольше, яркость свечения сначала возрастает, а спустя некоторое время начинает уменьшаться.

Такие выключатели очень удобны, если использовать их для настольной лампы, например. С их помощью удаётся выставлять заданную яркость, убрав палец с клавиши в нужный момент (схема прибора с регулятором света изображена ниже).

Схема выключателя с регулировкой

Работает электроника прибора таким образом:

• Сначала сформированный на чувствительном элементе слабый сигнал поступает на вход микросхемы К145АП2, которая усиливает его до нужной величины, а затем через транзистор VT1 подаётся на управляющий электрод симистора VS1;
• В зависимости от длительности включённого состояния транзистора, будет меняться время открытия выходного элемента управления;
• При длительном удерживании пальца на сенсоре сила тока в питающей цепи будет возрастать, а вместе с ней начнёт увеличиваться и освещённость в помещении;
• Для её понижения до нулевого значения (выключения света) палец следует держать на чувствительной поверхности и после достижения максимума освещённости.

Дополнительное пояснение. Симисторный элемент работает следующим образом: при его открытии включателем среднее значение тока через переход возрастает, а при закрытии наоборот – снижается.

Питающее напряжение подается на эту схему от бытовой сети 220 Вольт. Выведенный на лицевую часть клавиши светодиод HL1 сигнализирует о наличии питания и одновременно подсвечивает прибор ночью. Установленный в выходных цепях стабилитрон подбирается с таким расчётом, чтобы напряжение на емкости С5 установилось в границах от 14-ти до 15-ти Вольт. При меньших величинах контрольного параметра лампа может начать мерцать.

В качестве сенсорной площадки при самостоятельном изготовлении чувствительного элемента выключателя может использоваться обычная медная фольга.

Простая 2-хтранзисторная схема

Самым простейшим вариантом рассматриваемых устройств является схема на двух транзисторах (рисунок ниже), которая работает следующим образом.

 

В случае касания чувствительного элемента Е1 потенциал от человеческого тела через разделительный конденсатор С1 поступает на усилитель. В качестве его нагрузочного элемента используется катушка электромагнитного реле К1, срабатывающего после очередного прикосновения сенсора.

При этом исполнительные контакты подают питание на осветительную цепь, благодаря чему лампочка включается. При вторичном прикосновении к площадке с сенсором управляющая схема отключает реле, а лампочка тут же отключается.

В заключение отметим, что сделать такой переключатель своими руками совсем несложно. Для этого достаточно ознакомиться с приведённым здесь материалом и постараться выполнять все имеющиеся в нём рекомендации.

Конструкция и детали емкостных сенсорных датчиков

Когда я начал разрабатывать сенсорную систему подачи воды в биде, то наиболее трудной задачей мне казалась разработка емкостного датчика присутствия. Обусловлено это было рядом ограничений по установке и эксплуатации. Не хотелось, чтобы датчик был механически связан с крышкой унитаза, так как ее периодически надо снимать для мойки, и не мешал при санитарной обработке самого унитаза. Поэтому и выбрал в качестве реагирующего элемента емкость.

Конструкция сенсорного датчика присутствия

По выше опубликованной схеме сделал опытный образец. Детали емкостного датчика собраны на печатной плате, плата размещена в пластмассовой коробке и закрывается крышкой. Для подключения антенны в корпусе установлен одноштырьковый разъем, для подачи питающего напряжения и сигнала установлен четырех контактный разъем РШ2Н. Соединена печатная плата с разъемами пайкой медными проводниками в фторопластовой изоляции.

Сенсорный емкостной датчик собран на двух микросхемах КР561 серии, ЛЕ5 и ТМ2. Вместо микросхемы КР561ЛЕ5 можно применить КР561ЛА7. Подойдут и микросхемы 176 серии, импортные аналоги. Резисторы, конденсаторы и светодиоды подойдут любого типа. Конденсатор С2, для стабильной работы емкостного датчика при эксплуатации в условиях больших колебаниях температуры окружающей среды нужно брать с малым ТКЕ.

Установлен датчик под площадкой унитаза, на которой установлен сливной бачок в месте, куда в случае протечки из бачка вода попасть не сможет. К унитазу корпус датчика приклеен с помощью двустороннего скотча.

Антенный датчик емкостного сенсора представляет собой отрезок медного многожильного провода длинной 35 см в изоляции из фторопласта, приклеенного с помощью прозрачного скотча к внешней стенке чаши унитаза на сантиметр ниже плоскости очка. На фотографии сенсор хорошо виден.

Для настройки чувствительности сенсорного датчика необходимо после его установки на унитаз, изменяя сопротивление подстроечного резистора R3 добиться, чтобы светодиод HL2 погас. Далее положить руку на крышку унитаза над местом нахождения сенсора, светодиод HL2 должен загораться, если руку убрать, потухнуть. Так как бедро человека по массе больше руки, то при эксплуатации сенсорный датчик, после такой настройки, будет работать гарантировано.

Конструкция и детали емкостного сенсорного включателя

Схема емкостного сенсорного включателя имеет больше деталей и для их размещения понадобился корпус большего размера, да и по эстетическим соображениям, внешний вид корпуса, в котором был размещен сенсорный датчик присутствия не очень подходил для установки на видном месте

Внимание на себя обратила настенная розетка rj-11 для подключения телефона. По размерам она подходила и имела хороший внешний вид

Удалив из розетки все лишнее, разместил в ней печатную плату емкостного сенсорного выключателя.

Для закрепления печатной платы в основании корпуса была установлена короткая стойка и к ней с помощью винта прикручена печатная плата с деталями сенсорного выключателя.

Датчик емкостного сенсора сделал, приклеив ко дну крышки розетки клеем «Момент» лист латуни, предварительно вырезав в них окошко для светодиодов. При закрывании крышки, пружина (взята от кремниевой зажигалки) соприкасается с латунным листом и таким образом обеспечивается электрический контакт между схемой и сенсором.

Крепится емкостной сенсорный включатель на стену с помощью одного самореза. Для этого в корпусе предусмотрено отверстие. Далее устанавливается плата, разъем и закрепляется защелками крышка.

Настройка емкостного выключателя практически не отличается от настройки сенсорного датчика присутствия, описанного выше. Для настройки нужно подать питающее напряжение и резистором отрегулировать, чтобы светодиод HL2 загорался, когда к датчику подносится рука, и гас, при ее удалении. Далее нужно активировать сенсорный датчик и поднести и удалить руку к сенсору выключателя. Должен мигнуть светодиод HL2 и загореться красный светодиод HL3. При удалении руки красный светодиод должен продолжать светиться. При повторном поднесении руки или удалении тела от датчика, светодиод HL3 должен погаснуть, то есть выключить подачу воды в биде.

Маркировка и тонкости подключения

Разбор маркировки будем выполнять на примере электронного переключателя модели VL C701R компании Livolo. Модификация прибора обозначается латинскими буквами C6, C7 и т. д. Дальше располагается двузначное число, указывающее на количество подключаемых лампочных групп: 01, 02 и 03.

Последние буквы будут обозначать дополнительную функциональность сенсорного переключателя:

• R – радиоуправление;
• D – диммерный механизм, позволяющий осуществлять плавное регулирование степени освещения;
• S – функция проходного выключателя;
• T – таймер отключения.

Схема подключения сенсорного выключателя аналогичная, как и для стандартного одноклавишного устройства или светорегулятора.

Согласно вышеуказанной схеме, линию красного цвета, идущую от щитка, подключаем на клемму L (In).

Далее, коммутирующую фазу, на рисунке оранжевого цвета, подсоединяем к клемме L1 (Load). Этот провод после направляется на одну или несколько групп ламп.

Нулевые проводники (N) комплектуются в один узел посредством клеммных колодок. Аналогичным образом оформляются и защитные проводники (РЕ).

После аккуратной укладки проводников в нишу подрозетника переходят к креплению основания выключателя и его накладной стеклянной панели.