Включение от прикосновения своими руками

Схема простого сенсорного включателя на транзисторах, реагирующая на прикосновение.

Для некоторых электротехнических устройств имеется необходимость в сенсорном включении, то есть начало или конец работы должно происходить при простом касании пальца руки к сенсорному контакту. Применить это можно в схемах электронных замков, сигнализаций, обычной техники, что упрощает её включение и выключение (всего лишь нужно прикоснуться).

В этой статье предлагаю достаточно простую электронную схему сенсорного включателя, которую может собрать практически любой человек. Состоит эта схема всего из нескольких электронных компонентов, главными из которых являются биполярные транзисторы, выполняющие роль усилителей сигнала. Ко входу (базе) первого транзистора подсоединяется сам провод сенсора (к которому нужно прикасаться). С выхода транзистора выходит усиленный в сотни раз сигнал, что подаётся на следующий элемент. Второй транзистор усиливает ещё больше уже до этого усиленный сигнал, ну и то же самое делает третий каскад схемы. В итоге мы из крайне малого сигнала, идущего от сенсора, получаем ток, что может зажечь светодиод (либо включить реле, что будет управлять тем или иным устройством).

Напомню, что биполярный транзистор представляет собой полупроводниковый элемент, имеющий три вывода (эмиттер, коллектор и база). Он способен усиливать электрический сигнал в 10-1000 раз. При подаче на управляющий вывод небольшого сигнала (где-то от 0,6 до 0,7 вольт) на выходе мы можем получить уже электрический ток и/или напряжение гораздо большей величины.

База является управляющим электродом, относительно эмиттера. То есть, от источника питания подается на базу (через ограничивающий резистор, создающий некое смещение) и коллектор определенная величина напряжения. При напряжении между базой и эмиттером до 0,6 вольт транзистор ещё будет закрыт (не будет пропускать через себя ток относительно эмиттера и коллектора). Повышая напряжение между базой и эмиттером уже от 0,6 и где-то до 0,7 вольт мы постепенно открывает транзистор от полностью закрытого состояния в полностью открытое. Следовательно, транзистор выполняет роль переменного резистора, который управляется небольшими токами и может изменять своё сопротивления от бесконечно большого до практически нулевого (всё же оно есть, хоть и весьма малое).

Резисторы в схеме простого сенсорного включателя, стоящие в цепи коллекторов, выполняют роль ограничителей тока. Их номиналы 1 мегаОм, 1 килоОм и 220 Ом. Можно ставить маленькой мощности, небольшие по размеру (токи в схеме достаточно малые). В данной электрической схеме применены биполярные транзисторы типа КТ315 (подойдут с любым буквенным индексом). Эти транзисторы старотипные, найти их можно где угодно, и стоят они копейки (если их покупать). Заменить их можно на КТ3102 или любые другие, с похожими характеристиками. Эти транзисторы имеют проводимость n-p-n (новичкам стоит это учесть). Можно поставить в схему транзисторы и обратной проводимости (p-n-p) серии КТ361 или КТ3107, но тогда нужно будет поменять полярность на питании (на плюс подключать минус и наоборот). Хочу заметить, что данная электрическая схема сенсора является не фиксированной, то есть выходное устройство будет срабатывать и работать только тогда, когда вы касаетесь входного сенсора. Как только вы перестанете касаться сенсора, то и выходное устройство также выключится.

Изначально в схему простого сенсорного включателя я поставил на выход обычный светодиод, который просто зажигался при касании сенсора. Если вместо светодиода поставить небольшое реле, то можно уже на выходе схемы иметь переключатель, что можно подключить к различным электрическим устройствам (звонку, лампочки, двигателю и т.д.). Параллельно катушки реле нужно будет припаять электролитический конденсатор небольшой ёмкости (где-то от 100 до 1000 микрофарад, и напряжением не менее чем у источника питания). А также подключить диод (обратное включение), что позволит исключить влияние на саму схему напряжения самоиндукции, возникающей на катушки реле. Диод подойдет любой!

Видео по этой теме:

Источник

Самодельные сенсорные выключатели света — схема и принцип действия

«Умный дом» давно стал реальностью и набирает популярность. Полезные гаджеты и программируемые электроприборы облегчают быт человека. Сенсорный выключатель может быть частью комплекса или использоваться отдельно. Механическое нажатие больше не является единственным замыкающим сигналом. Работа устройства основана на электропроводимости человеческого тела или отражении инфракрасных лучей. Датчик реагирует на легкое прикосновение или движение.

Конструкция «умного» выключателя

Понятие «сенсорный» трактуется по-разному в зависимости от источника. В широком смысле это аналог клавиши или кнопки питания, который реагируют на голос, движение, степень освещенности помещения и т. д. Он не требуют механического действия. В узком смысле — прибор работающий за счет энергоемкости человека. Конечность человека, приближаясь к чувствительной пластине, становится частью электроцепи, замыкает её. За счет действия специального элемента схемы (триггера) не происходит размыкания после отдаления раздражителя, стабильное состояние системы сохраняется. Отсутствие движущихся деталей исключает их поломку и облегчает влажную уборку поверхности.

Наружная часть — лицевая стеклянная или пластиковая панель и огнеупорный корпус. Квадратные, прямоугольные модели встречаются чаще круглых. Размер соответствует обычному клавишному выключателю, что позволяет использовать для монтажа стандартное гнездо. Функция крышки защитная и декоративная.

Чувствительный элемент — пластина с ёмкостными сенсорами или пара инфракрасный излучатель+приёмник, могут присутствовать дополнительные датчики. Задача сенсора уловить сигнал извне.

Силовая составляющая — печатная плата с SMD компонентами: блок питания, усилители, микроконтроллер, плата радиоканала, ключ, энергозависимая память.

Иногда в комплект входит дополнительный конденсатор, чтобы предотвратить фоновое свечение газоразрядных ламп в выключенном состоянии.

Классификация переключателей

Чтобы правильно выбрать коммуникатор, следует исходить из назначения помещения, количества и характеристик светильников. По параметру напряжению устройства бывают:

• 220 В — стандартный показатель для большинства приборов;
• 12 В — подойдёт к LED лентам и некоторым другим типам осветителей.

По количеству подключённых источников света применяют одинарные, двойные, тройные выключатели. Большее количество удобнее контролировать дистанционным пультом.

По виду ключа можно выделить:

• с электромагнитным реле — замыкание происходит механически, поэтому контакты со временем обгорают;
• оснащённые симистором — полупроводниковый прибором.

Типы чувствительного элемента в бытовых переключателях:

• ёмкостный — требует легкого касания;
• оптический — реагирует на движение или уровень освещённости;
• высокочастотный — настроен на присутствие, заполненность помещения (объёма), движение.

• датчики движения, объёма, звука;
• беспроводное управление;
• плавное снижение яркости при выключении;
• таймер.

Сенсорные переключатели расширяют возможности освещения, упрощают управление, позволяют экономить время и затраты электроэнергии. Они могут быть автономными или монтироваться в корпуса светильников: торшеров, настольных ламп, LED профилей.

Самостоятельная сборка сенсорных коммуникаторов

Главный минус «умных» выключателей — цена. Наличие базовых знаний электротехники поможет собрать самоделку. Домашние умельцы используют 3 основных варианта сборки.

Схема сенсорной кнопки на транзисторах самая простая. Для её осуществления потребуется макетная плата, на которой монтируются последовательно соединенные транзисторы КТ315 и электромеханическое реле, параллельно с которым обязательно нужно установить защитный диод. Сенсором послужит провод от базы транзистора, подключаемого к сети. Цепь можно усложнить, добавив перед реле оптрон и триггер (таймер NE555 или микросхема К561ТМ2). Такая модификация позволит сети фиксировать команду.

Инфракрасный сенсорный выключатель своими руками можно собрать, добавив в схему генератор прямоугольных импульсов. Для увеличения тока от генератора поможет инфракрасный мигающий светодиод. На микросхеме устанавливается временной интервал. Он определяет, через какое время после прекращения поступления сигнала выключится свет. При попадании отражения луча на фотоприёмник, счётчик К561ИЕ20 или CD4040 выдаст единицу, цепь замкнётся. При отсутствии сигнала на всех выводах логический ноль, не поступает напряжение, управляющий транзистор не пропускает ток.

Схема инфракрасного выключателя

Сенсорные выключатели промышленного производства можно доработать и расширить площадь чувствительности. Под крышкой нужно найти ёмкостный элемент и припаять к нему тонкий проводок. После чего проводник уложить увеличивающимся кольцами до заполнения всего периметра. Вернуть на место защитную панель.

Переключатели приспосабливаются не только под светильники, но и в качестве дверного звонка, раздвигателя штор и прочее. Все детали можно приобрести на радиорынках или китайских интернет-платформах по бюджетной цене.

Безопасность при монтаже

Перед установкой обязательно обесточить сеть, опустив рубильник защитного автомата в распределительном щитке. Сенсорные коммуникаторы монтируются без лицевой панели. Соблюдается правило полюсовки. Если в линии есть заземляющий провод, он подключается на промаркированный контакт. Концы многожильного кабеля опрессовывают или заслуживают, чтобы плотно зафиксировать и избежать перегрева.

Нельзя использовать приспособления с явными повреждениями или не рассчитанные на заданную нагрузку сети. Самодельные сенсорные выключатели света 220 В не всегда выдерживают — большинство домашних схем рассчитаны на низковольтных потребителей.

Нельзя начинать монтаж до ознакомления с инструкцией производителя.

Источник

Сенсорный выключатель света: как выбрать и сделать своими руками

Идея управления осветительными приборами посредством сенсорных выключателей не нова, подобные выключатели или переключатели света выпускались еще в прошлом веке. Но размеры таких устройств были существенно больше типовых, что вызывало проблемы при установке. Стоит также отметить, что стоимость первых сенсорных коммутаторов была довольно велика, естественно, это не способствовало популярности. С развитием технологий ситуация в корне изменилась, и сегодня емкостные, инфракрасные и дистанционные включатели пользуются стабильным спросом.

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.

Рис 1. 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.

Сфера применения

Первоначально данный вид коммутаторов планировалось использовать для включения / выключения освещения, но конструкция оказалась настолько удачной, что сфера ее применения существенно расширилась. Сегодня большинство современных бытовых приборов имеют сенсорное управление, в качестве примера можно привести кухонные печи, вытяжки, микроволновки и т.д.

Вытяжка для кухни Cata Midas 900

Единственное ограничение на подключение к сенсорным коммутаторам — мощность оборудования, ее допустимые параметры указываются в паспорте устройства.

Дополнительные функциональные возможности

Современная техническая база сделала возможным установку микроконтроллеров в электронный блок управления сенсорным выключателем, позволило существенно расширить функционал коммутаторов и позволило им вписаться в концепцию умного дома. Управлять такими коммутаторами можно голосом, инфракрасным или радио пультом, смартфоном через WI-FI или программируемым таймером.

Сенсорный выключатель можно подключить к системе «умный дом» и управлять им используя мобильный телефон

Сенсорные коммутаторов могут использоваться совместно с датчиками, реагирующими на движение или уровень освещенности. В первом случае такие устройства включают светильник, настольную лампу или другие осветительные приборы, когда кто-нибудь входит в помещение, например в ванную. При втором варианте реализации, свет будет включаться при низком уровне освещения.

Некоторые производители, например, Livolо выпускают сенсорные выключатели с функцией диммера или управляющие совмещенными розетками, к которым может подключаться практически любой бытовой прибор.

Сенсорный выключатель Ливоло с блоком розеток

Достоинства емкостных коммутаторов

Говоря о преимуществах данного вида включателей, следует отметить их следующие качества:

• Длительный срок эксплуатации. Этому немало способствует отсутствие движущихся частей и контактных групп.
• Совместимость со всеми типами осветительных приборов. Выпускаются модели с диммиром для светодиодных лент и энергосберегающих ламп, если у таковых предусмотрена такая возможность. Помимо этого допускается коммутация любых цепей, отвечающих условиям эксплуатации выключателей
• Наличие дополнительных функций.
• Возможность интеграции в систему «Умный дом».
• Большой выбор цветовых и дизайнерских решений. Выключатели «Зайцы» модельный ряд Kopou
• Отсутствие механических контактов.
• Сенсорный датчик можно установить в стандартный «стакан» для выключателя скрытой проводки.

Теперь кратко о недостатках. В первую очередь необходимо отметить, разницу в стоимости с обычными механическими выключателями, но она стала значительно меньше, чем 10-20 лет назад. Цена недорогих китайских сенсорных моделей сегодня значительно дешевле, чем на механические выключатели известных брендов, например GTS или Electronics.

Иногда наблюдается мерцание светодиодных ламп, подключенных к сенсорным включателям. Это может быть связано как с низким качеством самих источников освещения, так и бюджетными моделями коммутаторов. Проблему можно устранить двумя способами:

1. Использовать продукцию известных брендов (Jazzway, Panasonic, Сапфир, Funry, LightaLight, Tronic , Sesso и т.д.).
2. Подключить параллельно светодиодной лампе конденсатор на 0,1 мкф 630 В.

Подключение

Монтаж сенсорных коммутаторов практически не отличается от установки обычных встроенных и накладных механических выключателей. Подробно об этом процессе можно прочитать на страницах нашего сайта. Напомним, как это делать на примере модели kg020gs производителя FD Electronics.

Алгоритм подключения:

1. Снимаем стеклянную панель (см. А рис. 7). Это удобно делать, используя тонкую шлицевую отвертку.
2. Производим подключение монтажных проводов (В рис. 7), согласно схеме приведенной в паспорте. Рисунок 7. Первый и второй этап подключения
3. Прикручиваем плату с сенсорными контактами (А рис. 8).
4. Подключаем панель с маркировкой кнопки (В рис. 8).

Рисунок 8. Второй и третий этап подключения

Некоторые производители, например, Livolo, выпускают проходные выключатели на 220 В (схема их подключения показана на рис. 9). С их помощью можно управлять освещением из нескольких мест.

Рисунок 9. Наглядный пример, как подсоединить несколько проходных панелей touch контакта

Каждый из таких коммутаторов управляет освещение в помещении из разных мест. Концепция подразумевает использование основного коммутатора и одного вспомогательного (или более). На основных приборах имеется три клеммы, к одной подключается фаза, к другой ноль, а третьей подключается управляющий проводник. Соответственно, такие контакты помечаются как: L – фаза, N –ноль и Com – управляющий провод. Вспомогательные устройства

Вторичные коммутаторы подключаются через две клеммы: N – ноль и Com – управляющий контакт. Маркировка у разных производителей может различаться, поэтому, имеет смысл изучить инструкцию. В качестве примера можно привести схему подключения электронного диммера et0802193e, или его аналог tt6061a, управлять которыми можно легким касанием руки.

Схема подключения сенсорного диммера et0802193e

Выбор сенсорного выключателя света

Перед тем, как приобретать устройство, необходимо определиться с его функциональностью. Для этого необходимо учитывать следующие критерии:

1. Мощность подключаемого оборудования и схема его подключения.
2. Исполнение, соответствующее типу проводки.
3. Условия эксплуатации (если планируется установка в ванной комнате, то подбирается устройство с влагозащитой).
4. Возможность дистанционного управления (пульт или смартфон).
5. Соответствие дизайна интерьеру помещения и т.д.

Определившись с основными задачами, можно приступать к выбору производителя. Естественно, что следует отдать предпочтение известным брендам, продукция которых отличается надежностью. Но при этом необходимо учитывать наличие в модельном ряде коммутаторов устройств с нужными функциями. Например, у Delumo имеются устройства управляемые радио пультом, а Sonoff специализируется на Wi-Fi устройствах, светильники Capsens Domuns Line «заточены» только под свои сенсорные коммутаторы и т.д. Нюансов может быть множество, поэтому рекомендуем детально изучить различные варианты.

Исходя из практического опыта, помимо известных брендов, таких как Легранд можно порекомендовать Vento Electriс, Wemmon, Fanri, Merten, CGSS, Steu, Шнайдер, Аристон и т.д.

Беспроводной сенсорный выключатель MakeGood Classic с пультом управления и подсветкой

Рекомендуем отслеживать обзоры в сети, где публикуются рейтинги лучших производителей. Критерии отбора производятся как по модельному ряду производителей, с учетом функциональности и стоимости, так и по другим показателям.

Доработка типовых устройств

Многих не устраивает, что сенсорная зона на панели довольно маленькая, и для фиксации сигнала необходимо сделать касание в указанном месте. Приведем пример, как можно увеличить площадь косвенного контакта поверхности.

Увеличение зоны чувствительности сенсора

Следует взять провод и аккуратно припаять его к месту, где подается сигнал с датчика на сенсорной плате (для этого необходимо изучить принципиальную схему устройства). Подключенный провод укладывается по периметру корпуса. В результате такая рамка позволит без усиления уровня сигнала приводить к срабатыванию датчика при касании лицевой панели.

Следует заметить, что такое усовершенствование аннулирует гарантийные обязательства производителя.

Сенсорный выключатель своими руками

Тем, кто любит работать паяльником, можем порекомендовать несколько схем сенсорных коммутаторов, которые будет несложно собрать своими руками. Начнем с простой схемы на полевом транзисторе, именно такой принцип был заложен в первых сенсорных устройствах.

Сенсорный выключатель на полевом транзисторе

Обозначения:

• Сопротивления: R1 — 10..15 кОм (необходимо подбирать под срабатывание сенсора), R2 – 3…5 MOм.
• Конденсаторы: С1 – 1000 пФ (подавляет ложное срабатывание), С2 – 33,0 мкФ х 50 вольт, С3 – 470 мкФ х 50 В.
• Транзистор VT1 – КП 501A.
• Реле К1, может использоваться любой тип, у которого ток срабатывания не превышает 150,0 мА.

Питание схемы осуществляется от источника с напряжением 12…24 В.

Теперь рассмотрим вариант на базе асинхронного RS-триггера NE555. Схема устройства приведена ниже.

Сенсорный выключатель на микросхеме NE555

Обозначения:

• Резисторы: R1 – 1.0 МОм, R2 – 1.0 MOм, R3 – 1,0 кОм.
• Конденсаторы: С1 и С2 – 15 нФ, С3 – 10 нФ, С4 – 0,1 мкФ, С5 – 100,0 мкФ х 25 В.
• Диоды: D1-D2 – 1N4001, D3 – типовой индикаторный светодиод.
• Микросхема — NE555,
• Реле такое же, как и в предыдущей электросхеме.

Приведенная схема в настройке не нуждается.

Завершая тему о самодельных сенсорных устройствах, следует упомянуть о системе Ардунио (Ardunio). На этой платформе можно собрать коммутирующее устройство, которое легко интегрировать в «Умный дом». Помимо этого такое устройство легко настроить на самостоятельную работу, в соответствии с заданной программой.

Компактный сенсорный датчик к системе Ардунио

Помимо этого, система позволяет создать несколько профилей под определенные задачи. Правда, для этого потребуются навыки программирования. Получить более подробную информацию о платформе Ардунио можно на нашем сайте.

Заметим, что в приведенных схемах для питания управляющей цепи требуется источник питания с напряжением 12-24 В. Для этой цели лучше всего использовать импульсные блоки питания. В качестве таковых отлично подходит электронный баланс светодиодных и энергосберегающих ламп. Подробную информацию по этой теме, также можно найти на нашем сайте.

Кратко о безопасности

При подключении сенсорного управления источниками освещения следует придерживаться тех же ном и правил, что предписываются для механических выключателей. То есть, перед началом работы необходимо обесточить линию, где будет производиться монтаж. Далее, придерживаемся следующих норм:

• Выключатели должны быть включены в сеть таким образом, чтобы производилась коммутация фазы, а не нуля.
• Если в сети питания используется заземляющий провод, он должен быть подключен к соответствующему контакту.
• Если для монтажа используется многожильный провод, то его концы необходимо опрессовать или залудить. В противном случае возможно нарушение контакта, что приведет к нагреву соединения.
• Нельзя использовать сенсорный выключатель с явными признаками нарушения целостности конструкции.
• Нагрузка должна соответствовать параметрам коммутатора.

Источник