Gutdver.ru

Отделка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сенсорный выключатель своими руками

Сенсорный выключатель своими руками

Одним из вопросов коммуникации между устройствами и человеком всегда был способ ее осуществления. В современных реалиях разработаны такие виды взаимодействия, как голосовое, световое или радио управление. Ведутся исследования ментальных интерфейсов (систем контроля биотоками).

Но до сих пор основными приборами отдачи команд технике служат клавиши, тумблеры и выключатели. Особенно в таких простых системах, от которых требуется только подача или прекращение течения тока. Хотя и в этих, казалось бы, элементарных устройствах управления достигнут определенный прогресс, имя которому – сенсорные выключатели.

Что из себя представляют подобные выключатели

Сенсорный выключатель

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.

Применение в быту сенсорных выключателей

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.

Самодельный сенсорный выключатель

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.

строение сенсорных устройств включения

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

  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.
  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.

Инструкция по сборке сенсорного выключателя на триггере

Одна из относительно несложных конструкций, использующих индукционный датчик в виде металлической, медной или алюминиевой пластины, расположенной на корпусе устройства и соединенной с общей схемой. На плане она обозначена, как E1.

Читайте так же:
Выключатели автоматические что означают цифры

Далее сигнал от датчика через высокоомный резистор поступает на вход полевого транзистора VT1, который уже усиливает его и перенаправляет в триггер DD1. Связка резистор – транзистор на входе дополнительно обеспечивает меры безопасности, изолируя сенсор от общего напряжения платы.

сенсорный выключатель на триггере

Схема индукционного сенсорного выключателя, с использованием триггера

Триггер – такой элемент схемы, который меняет свое состояние в зависимости от подаваемого сигнала на вводе. То есть при разовом пике на входе он станет или постоянно выдавать ток на выходе или прекратит это делать в зависимости от своего предыдущего режима. В представленной схеме используется достаточно распространенная марка триггеров R5617M2.

Электронный ключ, управляющий силовым модулем, состоит из тиристора VS1 (T112-10) и открывающего его, работающего усилителем сигнала от триггера, транзистора VT2 (КТ940А).

Инструкция по сборке сенсорного выключателя с инфракрасным датчиком

Схема бесконтактного инфракрасного включателя света

Более интересная схема сенсорного выключателя света представлена простой конструкцией на основе датчика HF1 (SFH506-38). Срабатывание устройства происходит, когда отраженное от руки или иного предмета инфракрасное излучение от светодиода HL1 попадает на поверхность чувствительного элемента. Притрагиваться к нему в этом случае не обязательно, достаточно поднести отражающий предмет или часть тела поближе к рядом расположенной паре элементов из излучателя и приемника. Схема бесконтактного инфракрасного включателя света

В контролирующей части цепи используется микросхема К561ТМ2, в составе которой два D-триггера. Первый, обозначенный, как DDR1.1, применяется в качестве основы мультивибратора с частотой импульсов на выходе 35…40кГц. Подстройка диапазона выполняется выбором характеристик резисторов R1 и R2. Эти сигналы, через ограничивающий ток R3, подаются на инфракрасный светодиод HL1. Излучение которого, отражаясь, попадает на HF1, в свою очередь ток от датчика, в случае срабатывания, через R5 заряжает конденсатор C4.

вариант сенсорного выключателя на инфракрасных лучах

Эта связка выдает импульс на вход 3 триггера DDR1.2, переключая его логическое состояние на выходе 2, которое и открывает или закрывает через усиливающий транзистор VT1 (KT940A) тиристор VS1 (КУ201Л), управляющий подачей тока на лампу HL1. Один из вариантов сенсорного выключателя на инфракрасных лучах

Своеобразный фильтр, уменьшающий шанс ложного срабатывания схемы, представлен комбинацией элементов R6 и C3, которые вводят определенную задержку на реакцию выключателя при получении сигнала от датчика.

Инструкция по сборке сенсорного выключателя на транзисторах и реле

Одним из наиболее простых сенсорных выключателей на 220В для изготовления своими руками считается схема с использованием реле. В основе она – простой усилитель, на двух транзисторах VT1 и VT2 серии КТ315Б, сигнала с индукционного датчика, проходящего через разделительный конденсатор С1. В зависимости от состояния самого реле K1, происходит или разрыв подачи напряжения на него же, или возобновление питания.

Сенсорный выключатель с использованием реле

Для устройства необходимо предусмотреть подачу постоянного напряжения 9В на плату, через внешний блок питания или дополнительную, понижающую цепь с использованием диодного моста и трансформатора. Сенсорный выключатель с использованием реле

Схемы подключения разных сенсорных выключателей

Подключить устройство управления в разрыв сети освещения или подачи тока потребителям достаточно просто, это практически ничем не отличается от монтажа обычного выключателя.

Обычно на задней стороне выключателя находятся 4 контакта, каждый из которых помечен, в зависимости от приходящих и отходящих проводников подключения. Признанным стандартом для многих производителей идет размещение слева на право – ноль(N), выводной потребителю (L1-load), вводной фазы (L1-in) и терминал сопряжения (Com). Последний зачастую соединяют перемычкой с питающим проводом.

Сенсорный выключатель без нулевого провода

В случае объединения нескольких выключателей в одном корпусе соответственно добавляются выводные контуры L2-load, L3-load и так далее, в зависимости от количества коммутируемых линий. Существуют также выключатели без подачи отдельного ноль на схему, с использованием электрической развязки общего провода через клиентское устройство. Сенсорный выключатель без нулевого провода

Читайте так же:
Лифтовые выключатели концевые выключатели

Видео по теме

Опыт инсталлятора Z-Wave. Управление освещением

При установке Z-Wave реле или диммера в подрозетник стоит обратить внимание на схему подключения выключателя. Обычно в подрозетник заводят только фазу, которую разрывает выключатель, а ноль подводят по потолку, в этом случае в подрозетнике 2 провода: фаза и провод на лампу, такую схему подключения называют 2-х проводной, в ней может работать только диммер. Если в подрозетник заведена фаза, ноль и провод на лампу, такую схему подключения называют 3-х проводной, в ней могут работать реле и диммер.


Рис. 2 — Слева-направо: Схема подключения реле в 3-х проводной схеме и Схема подключения диммера в 2-х проводной схеме

Реле, диммер

Реле разрывает провод питания лампы. С реле можно использовать любой тип ламп: LED, CFL, накаливания/галогенная. Z-Wave реле, устанавливаемое в подрозетник, может управлять нагрузкой до 3000Вт. Само устройство Z-Wave реле должно питаться, чтобы работать. Питается Z-Wave реле от 220В, поэтому в месте установки реле должна быть фаза, ноль и провод на лампу, т.е. 3-х проводная схема подключения. Если у вас используется двухклавишный выключатель, то у вас в подрозетнике фаза и 2 провода на лампы, один из проводов на лампу можно задействовать под ноль, таким образом 2-х проводная схема превращается в 3-х проводную.


Рис. 3 — Слева-направо: Реле Z-Wave.Me, Philio, Fibaro

Диммер плавно регулирует яркость лампы с помощью ШИМ, обрезая задний или передний фронт фазы (более подробно тут). Диммеры Fibaro универсальные — они могут управлять нагрузкой и по переднему, и по заднему фронту фазы. Плавно регулировать яркость можно у ламп накаливания, галогенных, диммируемых LED и диммируемых CFL. Диммер может работать как в 2-х проводной, так и в 3-х проводной схеме. Если подключить к диммеру недиммируемую лампу, например LED, то во включенном состоянии она будет работать нормально, а в выключенном будет мигать. Мигает LED лампа потому, что в 2-х проводной схеме диммер питается через лампу, и соответственно через лампу течет маленький ток, который и включает её на короткое время.


Рис. 4 — Слева-направо: Диммер Z-Wave.Me, Qubino, Fibaro

Если хочется использовать недиммируемые LED, а реле поставить нельзя, т.к. 2-х проводная схема подключения, то можно использовать диммер в режиме реле с шунтом. В настройках диммера нужно указать, чтобы включался только на 0 и 100%. А чтобы лампы не мигали в выключенном состоянии, нужно использовать шунт.


Рис. 5 — Схема подключения Fibaro Dimmer в 2-х проводной схеме с шунтом

Шунт — маленькое устройство с двумя выводами, работает в паре с диммером, подключается параллельно лампе и служит для того, чтобы недиммируемые лампы не мигали в выключенном состоянии. Через себя шунт пропускает небольшой ток, который нужен для питания диммера, включенного в разрыв фазы. Сопротивление шунта меньше, чем сопротивление лампы в выключенном состоянии, поэтому ток течет через него, а не через LED или CFL лампу т.к. обладают нелинейной вольт-амерной характеристикой. Во включенном состоянии, через шунт тоже течет ток, но т.к. он ограничен, остальной ток течет через лампу LED или CFL.
Шунт можно использовать с выключателями с подсветкой, чтобы лампы не мигали.


Рис. 6 — Fibaro Bypass

Типы выключателей — моностабильный, бистабильный, моностабильный для жалюзи

  • Нажатие клавиши переключит устройство в противоположное состояние [Вкл/Выкл]
  • Нажатие клавиши Вверх, включит свет. Нажатие клавиши Вниз, выключит свет


Рис. 7 — Классический выключатель. Бистабильный

Читайте так же:
Выключатель стояночного тормоза 2123

Моностабильный выключатель — выключатель звонкового типа имеет возвратный механизм. При нажатии на клавишу контакты замыкаются, после отпускания контакты размыкаются. При работе с диммером, короткое нажатие — включает/выключает, удержание — диммирует вверх, если до этого диммировали вниз или выключили, диммирует вниз, если до этого диммировали вверх или включили. При работе с реле каждое нажатие переключает реле в противоположное состояние Вкл/Выкл.


Рис. 8 — Выключатель звонкового типа. Моностабильный

Моностабильный выключатель для жалюзи — моностабильный выключатель звонкового типа с двумя клавишами. При работе с диммером одна клавиша диммирует вверх, другая — вниз. При работе с реле на вторую клавишу можно повесить функцию отправки радио команды другому Z-Wave реле или диммеру.


Рис. 9 — Выключатель для жалюзи. 2 моностабильные клавиши

Полезные сценарии управления освещением

Классическое автовыключение — Датчик движения, связанный напрямую через ассоциации с реле или диммером, включает свет и через некоторое время, когда нет движения, выключает свет.

RaZberry SmartLight — стандартный модуль контроллера RaZberry интеллектуально управляет освещением. Если датчик сработал днем (с 7:00 до 0:00), то диммер включится на 100%, если датчик сработал ночью (с 0:00 до 7:00), то диммер включится на 20%, чтобы не слепить. Если выключить свет с выключателя, то контроллер будет игнорировать датчик в течении минуты и свет не будет включаться при движении. Если включить свет с выключателя ночью, то он включится на 100% и будет включен, пока срабатывает датчик, так что вы спокойно сможете принять гостей в позднее время.

Выключить все — У входной двери можно расположить выключатель или сенсорную панель с помощью которой одним нажатием можно выключить весь свет в квартире.

Перенос выключателя в удобное место — Если ваш родной выключатель находится в неудобном месте: высоко, далеко от дивана, за шкафом, вы можете его перенести в другое место с помощью связки из реле и выключателя на батарейках. Реле устанавливается на место родного выключателя, выключатель на батарейках приклеивается в удобном месте, между ними нужно настроить прямую ассоциацию.

Проходные выключатели — К лампе на лестнице подключить Z-Wave реле, а снизу и сверху лестницы поставить по выключателю на батарейках.

Бистабильный сенсорный выключатель

Задался целью сделать светодиодную подсветку над кухонным столом-мойкой. А поскольку неудобно каждый раз тянуться к выключателю, да и руки бывают мокрые/грязные, решил сделать сенсорный выключатель, да так, чтобы включать можно было с любого места у стола. Светодиодную линейку прикрепил к алюминиевому уголку, который препятствует попаданию света в глаза и заодно играет роль сенсорного контакта. Сам уголок прикрепил к шкафу над столом-мойкой.

Принцип работы
Выключатель реагирует на наводки на человеческом теле. Человеческое тело состоит из воды, поэтому проводит электрический ток. Таким образом, человеческое тело представляет собою большую жирную антенну, принимающую на себя электромагнитные сигналы наводок, излучаемые в основном сеткой электрических проводов 220В 50Гц. Прикасаясь к сенсору выключателя человек отдает часть принятых на себя наводок в схему выключателя, выключатель детектирует наводки, и меняет свое состояние на противоположное. Сразу отмечу, что уровень наводок, попадающих на вход схемы зависит от конкретного помещения, от площади сенсорного контакта, ну и от габаритов/свойств самого человека. Потому логично предположить, что для такой схемы нужна подстройка чувствительности. В этом я убедился на практике, когда устанавливал подсветку на свое место.

Описание схемы
В целях помехозащищенности схема запитана от отдельного стабилизатора напряжения на 78L09.
Сигнал наводки с сенсорного контакта попадает на цепь защиты с регулятором чувствительности. На DA1 построен компаратор, преобразующий сигнал наводок к цифровым уровням. С выхода DA1 усиленный сигнал наводки попадает на детектор, построенный на VD3, R9, C4, DD1.1. Ключевую роль для надежной работы выключателя играет триггер Шмитта на DD1. В моменты включения/выключения нагрузки, как ни старайся, а на цепь питания попадают броски напряжения, которые могут привести к формированию повторного ошибочного импульса включения/выключения. Чтоб избежать такого сценария, и нужен триггер Шмитта (глубокий поклон Отто Герберту Шмитту). На выходе детектора получаем импульс, фронт импульса — в момент прикосновения к сенсору, спад — в момент отпускания.
Этот импульс попадает на счетчик на 2, построенный на D-триггере DD2. На каждом фронте импульса с детектора счетчик меняет свое состояние на противоположное.
На VD4, R10, C5, DD1.2 построена схема сброса выключателя в выключенное состояние в момент включения питания/электричества.
Силовой ключ — в зависимости от нагрузки. У меня под рукой оказался IRF840, длина моей светодиодной линейки около 1,5 метров, в качестве охлаждения подошел радиатор от компьютерного чипсета.

Читайте так же:
Как подключить выключатель с двумя клавишами без распределительной коробки

P.S. Конструктивная критика приветствуется. У меня все работает отлично, включение/выключение чайников/мультиварок/микроволновок на работу выключателя не влияет. Жена радуется, не нарадуется!

Список радиоэлементовОбозначение
Тип
Номинал
Количество
ПримечаниеМагазинМой блокнот

DD1
МикросхемаК561ТЛ11
DD2
МикросхемаК561ТМ21
DA1
МикросхемаУД12081
VT1
MOSFET-транзисторIRF8401

Линейный регуляторLM78L091
VD1-VD4
ДиодКД522А4
С1, С2, С4, С5
Конденсатор1 мкФ4
С3
Конденсатор0.01 мкФ1
R1, R8
Резистор1 МОм2
R2, R4-R6
Резистор100 кОм4
R3
Подстроечный резистор47кОм1
R7, R11
Резистор20 кОм2
R9, R10
Резистор680 кОм2
Добавить все

3 схемы управления освещением на импульсном реле.

как подключить импульсное реле вместо проходного выключателя

Систему управления освещением на импульсных реле уже нельзя назвать каким-то ноу-хау. Появилась она очень давно.

Однако широкая практика внедрения и использования бистабильных реле, так их еще называют по-научному, вместо старых проверенных временем проходных выключателей, получает все большее распространение именно сейчас.

Конечно, есть и более современные устройства, основанные на управлении по Wi-Fi сигналу или подключенные к ПЛК (PLC), однако импульсники (блокировочные реле) более доступны по деньгам широкому кругу рядовых пользователей.

В среднем их цена колеблется в пределах 1000 — 1500 рублей за штуку, в зависимости от производителя и функциональности (встроенный таймер, функция центрального управления и т.п.)

виды импульсных реле

А еще они более ремонтно-пригодны. При выходе из строя какой-то одной релюшки, у вас перестанет работать всего лишь одна зона освещения, а не пропадет свет во всем доме, как это будет с PLC.

Давайте рассмотрим, как это все работает, по каким схемам подключается и постараемся разобраться, лучше это или хуже проходных выключателей.

В длинных коридорах, на лестницах при подъеме с первого на второй этаж, в спальнях, очень удобно включать свет при входе, а выключать его совсем в другом месте (на выходе или возле кровати).

схема расположения проходных выключателей схема для проходных выключателей

Везде в таких случаях электрики рекомендуют устанавливать проходные (маршевые) и перекрестные выключатели.

Как подключить проходной выключатель света

В чем же существенная разница между ними и импульсными реле? И почему все отказываются от выключателей?

Как выглядит схема подключения на проходных? Как правило, питание первых делом подводится к ответвительной коробке под потолком, а далее от нее к самим выключателям. Для монтажа применяется трехжильный кабель ВВГнг-Ls 3*1.5мм2.

Чем больше переключателей вы будете ставить, тем больше проводов вам потребуется.

подключение проводов в распредкоробке

При монтаже проходных двухклавишников, у вас уже появляется 6 контактов, к каждому из которых нужно подвести провода.

А попробуйте такой пучок грамотно соединить в распредкоробке? Не всякий электрик сразу разберется с такой схемой подключения.

При этом каждый из выключателей пропускает непосредственно через себя весь ток нагрузки. А значит при коммутациях или коротком замыкании, вполне возможно выгорание контактов.

Читайте так же:
Выключатель автоматический трехполюсный 100а legrand

контакты на проходном выключателе

Еще одной особенностью проходных является отсутствие фиксированного положения клавиши. Вы не можете по ее состоянию понять, включен выключатель или отключен, как это делается на одноклавишнике.

правильное положение клавиши выключателя света

Это будет напрямую зависеть от других “собратьев”, собранных в одну цепочку. Что не всегда удобно и требует привыкания.

При использовании импульсных реле, применяются уже другие виды выключателей – кнопочные, звонковые или нажимного типа.

выключатель кнопочный звонковый

как подключить двухклавишный выключатель света

За редким исключением, например для реле Меандр РИО-2. Но об этом чуть позже.

Исходя из этого факта, на импульсные реле нельзя подавать сигнал слишком длительное время, иначе у него сгорит катушка. Некоторые производители предупреждают, что время непрерывной подачи сигнала на их моделях должно составлять не более 1 минуты.

почему нельзя подключать импульсное реле к простым выключателям

А некоторые детки очень любят поиграться с такими кнопочками, после чего они и выходят из строя.

Кнопочные выключатели внешне напоминают обычные, только внутри их конструкции имеется возвратная пружинка, которая после каждого нажатия возвращает клавишу и контакт в исходное положение.

Есть и двухклавишные кнопки в одном корпусе.

двухкалвишные кнопочные выключатели света

Они пригодятся, когда вы захотите подключить от одного реле общее освещение на кухне и одновременно подсветку рабочей зоны столешницы.

как сделать подсветку рабочей зоны на кухне

Либо в зале – люстру и подсветку по периметру, плюс отдельно бра.

Многие вместо специальных выключателей используют подпружиненные кнопки для дверных звонков.

Самое главное преимущество всех этих реле заключается в том, что кнопки между собой подключаются параллельно и для этого достаточно двухжильного провода.

наглядное подключение импульсных реле на кнопочных выключателях наглядное подключение импульсных реле на кнопочных выключателях

В независимости от того, какое количество кнопок вы задействуете – две, три, четыре и т.д.

Это существенно экономит затраты на кабель и упрощает подключение освещения.

Сравните наглядно схему и количество проводов одного и того же помещения, при монтаже проходных выключателей и импульсных реле.

схема сравнения подключения освещения на проходных выключателя и импульсных реле что лучше Схема на проходных выключателях схема сравнения подключения освещения на проходных выключателя и импульсных реле что лучше Схема на импульсном реле

Как видите, во втором случае присутствует минимум двойная экономия (двухжильный кабель вместо четырехжильного, меньшее количество соединений, больше свободного места в распредкоробках). Функционал освещения в комнате от этого нисколько не пострадал.

Чтобы правильно подключить импульсное реле, нужно понимать какие у него есть контакты и за что они отвечают.

Как правило, это:

  • два контакта на катушку питания А1-А2

контакты катушки питания импульсного реле

На один из них, фаза либо ноль приходят постоянно, а на другой, как раз-таки и подается импульс после нажатия кнопки.

  • силовые контакты 1-2, 3-4 и т.д.

силовые контакты на импульсном реле

Проходя через них, ток поступает на светильник.

Вот простейшая схема подключения одного импульсного реле на группу кнопочных выключателей.

простая схема подключения импульсного реле на освещение

Схема №1

Обратите внимание, что в импульсном реле нагрузка вовсе не проходит через кнопку. Нажимая ее, вы всего лишь даете импульс на катушку, которая и замыкает силовой контакт.

как работает импульсное реле как работает импульсное реле как работает импульсное реле

В некоторых моделях подавать управляющий импульс можно как через фазный проводник, так и через нулевой.

подача импульса и подключение импульсного реле через нулевой провод

Представьте, что существенная и разветвленная часть эл.проводки у вас в доме даже не будет находится постоянно под напряжением, как это происходит с обычными выключателями света. Насколько это повысит пожаро и электробезопасность!

Некоторые разновидности имеют сразу несколько контактов. От них можно подключать две, три и более групп освещения.

импульсное реле с большим количеством контактов

Прохождение всей нагрузки через реле означает, что подгорание или выгорание контактов на кнопках практически исключено. Многие, радуясь такому обстоятельству, смело занижают сечение линий освещения до 0,5мм2 или 0,75мм2. Либо вообще “кидают” витую пару.

минимальное сечение кабеля на светильники и лампочки в квартире

При этом обратите внимание, все реле (группа или одиночное) должны обязательно подключаться после автомата.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector