Mpk-prometey.ru

МПК Прометей
7 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как собрать сенсорный выключатель своими руками

Как собрать сенсорный выключатель своими руками

Довольно часто приходится менять обычные выключатели электрических приборов на новые из-за их быстрого износа. На смену им появились более надежные сенсорные выключатели (СВ). Принцип их работы максимально простой. Устройства можно изготовить своими руками. На фото ниже изображен выключатель с сенсором, расположенным сверху и индикаторным светодиодом снизу.

Выключатель

Внешний вид сенсорного выключателя

Для включения света достаточно легкого прикосновения к чувствительному элементу. Сенсорные выключатели обычно используют для управления светом, электрическими карнизами и другими устройствами небольшой мощности.

Преимущества СВ

  1. Удобство по сравнению с клавишным выключателем, который еще не всегда сразу переключается. Устройства совершенно бесшумные и нет необходимости прилагать усилия для включения.
  2. Можно выбрать стильные модели, которые украсят помещения.
  3. Гальваническая развязка схемы делает устройство совершенно безопасным. К сенсору можно прикасаться мокрыми руками, выключатель герметичен.
  4. Отсутствие механизмов, которые могут сломаться. Вся схема состоит из электронных элементов.
  5. Возможность совмещения с дистанционным управлением светом, а также создания нескольких каналов включения в одном устройстве.
  6. Возможность изготовления своими руками.

Принцип действия

Любой сенсорный выключатель функционально разделен на три части:

  • чувствительный элемент (сенсор), реагирующий на прикосновение или приближение пальцев;
  • схема на полупроводниках, усиливающая слабый электрический сигнал от сенсора;
  • коммутатор (реле или тиристор), обеспечивающий включение и отключение нагрузки.

На рисунке изображена схема сенсорного выключателя с напряжением питания до 16 В. Она представляет собой простой полупроводниковый каскадный усилитель. Применяется для включения небольших нагрузок. Статического электричества в человеческом теле достаточно, чтобы открыть первый транзистор каскада, если прикоснуться пальцем к оголенному проводнику, подключенному к базе.

Схема

Схема простого сенсорного выключателя из трехкаскадного усилителя

В качестве нагрузки на выходе третьего каскада подключен светодиод, служащий для демонстрации работы схемы. В выключателе вместо него устанавливается реле, для которого можно подобрать более мощный транзистор. Сенсором может служить медная фольга.

При прикосновении к сенсору открывается первый каскад, затем сигнал усиливается на следующих двух и на выходе становится равным 6 В. Его достаточно для срабатывания реле, которое своим контактом производит включение лампы (на схеме не показано).

Схемы

На рисунке изображена схема двухкаскадного сенсорного выключателя, который можно сделать своими руками.

Схема

Схема выключателя на двух транзисторах

При касании к сенсору Е1 напряжение от тела человека поступает на усилитель через конденсатор С1. В качестве нагрузки подключено реле К1, которое срабатывает при очередном прикосновении, включая или отключая свои силовые контакты питания лампы. Диод VD1 предназначен для защиты транзистора VT2 от перепадов напряжения, а конденсатор С2 сглаживает пульсации.

Реле подбирается на ток срабатывания 15-20 мА (тип РЭС55А или РЭС55Б). Возможно, величину сопротивления резистора R1 придется изменить, чтобы реле надежно работало. Сначала вместо него подключается переменный резистор на 50 Ом и подстраивается, пока не заработает реле от сенсора. Затем замеряется величина сопротивления и находится постоянный резистор с соответствующим номиналом.

Читайте так же:
Masterpact техническое обслуживание выключателя

В качестве сенсора применяется фольгированный текстолит, медная пластина или металл с антикоррозионным покрытием. Его несложно изготовить своими руками. Если сенсор устанавливают на расстоянии от платы, подводящий провод следует экранировать.

Источник напряжения – это батарейка на 9 В или блок питания от сети, изготовленный своими руками. Вполне может подойти зарядное устройство.

Схему выключателя лучше собрать на плате, но можно и спаять проводами, поскольку деталей немного. Для их соединения между собой применяются проводки длиной 2-3 см. Для подключения к контакту сенсора и реле длина проводников составит не более 10 см.

При пайке важно не перегреть транзисторы и конденсатор на 0,22 мкф.

Бестрансформаторное питание от переменной сети 220 В не требует отдельного источника. Устройство на симисторе достаточно чувствительно и надежно работает. На схеме рисунка ниже гальванической развязки от осветительной сети нет, но защитой сенсора от высокого напряжения являются резисторы R1 и R2 общим сопротивлением 12 мОм, а также полевой транзистор VT1 c большим сопротивлением перехода сток-исток-затвор. Чувствительность схемы подбирается изменением сопротивления R2.

В подобных схемах, когда они под напряжением, прикосновение допускается только к сенсору Е1.

Схема

Схема сенсорного электронного выключателя на симисторе

Триггер построен на интегральной микросхеме К561ТМ2 (DD1). С его выхода 1 сигнал поступает на базу транзисторного усилителя тока VT2, эмиттер которого соединен с управляющим выводом симистора VS1. Как только на нем появляется напряжение 3 В, симистор открывается и включает источник света. При следующем прикосновении к сенсору триггер меняет состояние и на выходе 1 появляется противоположный сигнал, выключающий лампу EL1.

Мощность нагрузки для данной схемы составляет не более 60 В. Если ее потребуется увеличить, симистор устанавливается на радиатор.

Существуют схемы с функцией светорегулирования. При кратковременных прикосновениях к сенсору лампа будет загораться и гаснуть. Если держать руку на чувствительном элементе, яркость будет расти, а затем уменьшаться. Подобное устройство удобно применять для настольной лампы за рабочим столом. Можно настроить определенную освещенность, убрав руку с выключателя. На рисунке изображена схема сенсорного регулятора.

Схема

Схема сенсорного светорегулятора

Сигнал подается от чувствительного элемента на микросхему К145АП2, а она управляет симистором VS1 через транзистор VT1. Питание подается от сети 220 В. Светодиод HL1 является индикатором напряжения и подсвечивает сенсор в темноте.

Стабилитрон следует подобрать так, чтобы на конденсаторе С5 напряжение, подаваемое на входы 4,5 микросхемы, было в пределах 14-15 В. При его меньших значениях лампа мерцает.

Схема выключателя. Видео

Как собрать сенсорный выключатель по представленной схеме, можно узнать из видео ниже.

Обычные выключатели постепенно вытесняются сенсорными, благодаря своим преимуществам. После их установки в квартире уже не хочется возвращаться к старой конструкции. Устройства можно изготавливать своими руками, что позволяет экономить денежные средства.

Читайте так же:
Трехполюсный электромагнитный автоматический выключатель 380в

Простая схема электронного выключателя

Иногда возникает необходимость управлять той или иной нагрузкой всего одной кнопкой. Кнопки бывают двух типов с фиксацией и без. Если использовать кнопки без фиксации, например для включения светодиода, то при нажатии светодиод засветится, а при отпускании потухнет.

Управление нагрузкой одной кнопкой без фиксации, принципиальная схема

Приведенная схема проста до безобразия и состоит из трех транзисторов, две из которых обратной проводимости. Работает она по следующему принципу — при первом нажатии светодиод засветится, при повторном — потухнет.

Управление нагрузкой одной кнопкой без фиксации, включеноУправление нагрузкой одной кнопкой без фиксации, выключено

Областей применения такой простой электронной кнопки очень много, от простых фонариков до мощных систем коммутации.

Как это работает

В начальный момент, когда на схему подается питание, все три транзистора закрыты, одновременно через цепочку резисторов R1 и R2 заряжается электролитический конденсатор C1, напряжение на нем равно напряжению питания. При нажатии на кнопку положительный сигнал с конденсатора поступает на базу транзистора VT3 отпирая его, по открытому переходу этого транзистора напряжение поступает на базу транзистора VT2, в следствии чего он также открывается. Нагрузка, в нашем случае светодиод, тоже активируется, еще во время срабатывания транзистора VT3.

Эта часть схемы представляет из себя триггерную защелку. Транзистор VT3 открывает VT2, а тот открываясь подает напряжение на базу транзистора VT3 удерживая его в открытом состоянии.

В таком состоянии схема может находится бесконечно долгое время. Притом кнопку можно просто нажать и отпустить, а не удерживать в нажатом состоянии.

Открывающийся транзистор VT2 открывает также и транзистор VT1. В этом состоянии у нас все три транзистора открыты. Когда VT1 открыт, через его открытый переход и резистор R2, конденсатор C1 будет разряжаться, отсюда можно сделать вывод, что когда транзисторы открыты, конденсатор разряжен.

При повторном нажатии кнопки база транзистора VT3 оказывается подключенной к минусовой обкладке конденсатора C1, на базе ключа напряжение в районе 0,7 вольт, и в следствии заряда конденсатора оно просаживается и он запирается. С запиранием транзистора VT3, конденсатор опять начинает заряжаться в штатном режиме, через ранее указанные резисторы.

Коммутацию нагрузки осуществляет транзистор VT3, его можно взять помощней, например bd139, в этом случае у нас появится возможность подключать к схеме более мощные нагрузки, ну или можно усилить сигнал с выхода нашей кнопки дополнительным транзистором.

Управление нагрузкой одной кнопкой без фиксации, принципиальная схема

Использованные в схеме транзисторы не критичны, можно взять любые малой и средней мощности соответствующей проводимости. Номиналы других компонентов схемы можно отклонять в ту или иную сторону на 30%.

Схема не прожорливая, от источника питания в 5 вольт ток потребления без нагрузки всего 850 микроАмпер, так, что смело можно задействовать в качестве выключателя ну скажем в карманном фонарике.

Управление нагрузкой одной кнопкой без фиксации, ток потребления без нагрузки всего 850 микроАмпер Управление нагрузкой одной кнопкой без фиксации, умощнённая схема

Когда не хочется возиться с проводами: дистанционное управление светом

При составлении схемы электропроводки рекомендуют разделить освещение и розетки, скомпоновав их по функциональным или территориальным группам. Такой подход, несомненно, удобнее, но и количество кабеля, который нужно проложить, резко увеличивается – в частном доме уже давно не одна «люстра» на комнату. Чтобы сократить если не расходы, то объемы работ, а заодно и повысить удобство «управления» освещением, сегодня активно используют беспроводные выключатели на радиоуправлении. Появились они сравнительно недавно лет пятнадцать назад и особого восторга не вызвали. Но спустя некоторое время многие оценили их преимущества.

Читайте так же:
Развивающие игрушки замки выключатели

Вот и участник нашего портала с ником sch-ig, сначала поставил такие в квартире, а потом – и во всем доме.

Как все начиналось

Почти всю сознательную жизнь семейство провело в городских квартирах – их было несколько и каждый раз глава семьи не покладая рук занимался капитальным ремонтом и создание максимально комфортных условий. Последний (в квартире) ремонт, скорее, реконструкция, с узакониванием перепланировки, длился четыре года. В результате получилось уютное и удобное жилище с теплым полом в ванной и кухне, римскими электрошторами и другими «фишками», а также – многоуровневым дистанционным управлением освещением с пульта.

Его sch-ig в дальнейшем повторил уже в своем загородном доме. Но сначала были поиски и покупка участка с домом, который устраивал по основным критериям. Удачно, к дому были подведены 15 кВт (три фазы) воздушным способом.

Как принято в СНТ, счетчик в доме и контрольный на столбе, для сверки показаний раз в год. Спустя несколько лет ввод по воздуху поменяли на подземный, параллельно сделали однофазный ввод с учетом на баню. Характерных для многих товариществ проблем со слабым напряжением, перебоями и регулярными отключениями нет, только успевай платить.

Дистанционное управление освещением вместо проводного

На основе имеющего опыта аналогичная система была смонтирована и в после квартиры опыта, в доме смонтировал систему дистанционного управления светом. В чем суть. В момент въездной реконструкции установил два блока: один в прихожей, второй в кладовой. Эти два блока обслуживают первый и частично второй этажи. Чуть позже, был установлен третий блок, который обслуживает уличное освещение. К блоку кабель идет непосредственно из вводного щита. Каждый блок включает в себя 10 каналов по 1 кВт каждый. От блока провод проложен к одной точке освещения, которая может состоять из нескольких ламп. Т.е. цепь: блок-провод-лампа. Никаких промежуточных коробок, выключателей, соответственно скруток, спаек и т.д.

Управляется система через радиовыключатели, которые и подают сигнал на блоки. Те, которые в доме, привычного вида, разве что без наружного кабель-канала или ретро-проводов, характерных для большинства деревянных домов. А для управления уличной системой sch-ig использует дополнительно выключатель-брелок. Теперь вместо одного проводного выключателя над дверью – два беспроводных, а о прошлой системе напоминает только разрыв и след от кабеля на стене. Без десятков метров провода два радиовыключателя в доме управляют двумя из шести каналов уличной системы освещения. Не надо никуда выходить, отключить подсветку можно и из теплого коридора, и из уютной гостиной.

Читайте так же:
Расчет условных единиц вакуумных выключателей

К каждому каналу блока можно подключить конечное количество выключателей, но сколько – я просто не помню, точно много. В моей практике максимум, который я подключал – пять штук. Так, на кухне предусмотрено четыре уровня света, первое время работали только два. Все силовые блоки объединяются в единую систему и могут управляться через интернет. Т.е. являются элементом умного дома.

На втором этаже есть несколько силовых мини-блоков на один канал, которые встраиваются непосредственно в осветительный прибор, если есть такая возможность, или же в распределительную коробку. Такой же sch-ig установил на розетку погружного насоса, чтобы при замене шланга, наращивании или замене насадок не приходилось постоянно бегать в дом включать/отключать агрегат.

Это подобный блок, сфотографировать свои при монтаже sch-ig не сообразил, не разбирать же.

Электронная кнопка

Разное

Можно смело сказать, что триггер – один из самых распространенных схемных узлов современной электроники. Во всяком случае, это главное действующее лицо в компьютерах и электронных автоматах.

Широкое применение триггера связано с тем, что он обладает двумя состояниями устойчивого равновесия и способен под действием управляющих сигналов скачком переходить из одного состояния в другое. Триггеры относятся по своим функциональным свойствам к последовательным цифровым автоматам, т.е. устройствам, выходной сигнал которых зависит не только от сигналов, присутствующих на данный момент на управляющих входах, но и от состояния устройства, в котором оно находилось, до появления этих сигналов.

Надо отметить, что в настоящее время на схемах практически не увидишь классический триггер, но в микросхемах памяти, микроконтроллерах, их на кристалле сформировано методами современной технологии миллионы штук, выполненных в основном на комплементарных полевых транзисторах со структурой металл – окисел – полупроводник.

Но обратимся к классическому триггеру, на биполярных транзисторах, приведенному на рис. 1. Как видно из схемы, устройство состоит из двух ключевых элементов на биполярных транзисторах VT1, VT2, соединенных между собой таким образом, что вход одного ключа замкнут на выход другого. Такая схема получила название симметричного триггера с коллекторно-базовыми связями. Эта связь осуществляется с помощью резисторов R2, R5. Часто эти резисторы шунтируют конденсаторами для того, чтобы процесс переключения происходил быстрее.

Цепочка R7, С1 – участок, по которому проходит ток открытого транзистора и создает на нем постоянное запирающее напряжение. Через диоды VD1, VD2 производится переключение триггера из одного устойчивого состояния в другое путем подачи потенциала общей шины на открытый транзистор. Эти входы еще называют установочными и обозначают S (от англ. Set – устанавливать) и R (от англ. Reset – восстанавливать).

Читайте так же:
Электрозамок с концевым выключателем

Соответственно, такой триггер называют RS-триггер. Но у классического триггера есть одно неприятное свойство: нельзя точно указать, какой транзистор окажется открытым после подачи питания. Вследствие разброса резисторов по сопротивлению, транзисторов по коэффициенту усиления это приводит к тому, что при подаче питания оба транзистора начнут открываться, но с лучшими характеристиками откроется первым и, соответственно, закроет другой.

Можно, конечно, на место VT1 поставить по всем характеристикам лучший, чем второй, изменить немного номиналы резисторов, но это решение проблемы в “лоб”. Есть в мире замечательная вещь – Интернет. Недолгий поиск во всемирной паутине привел к интересной схеме, опубликованной в одном из зарубежных журналов. Эта схема была переведена на отечественные транзисторы, изменены номиналы резисторов и добавлена транзисторная оптопара – для возможности управления какой-либо бытовой нагрузкой.

Электрическая принципиальная схема приведена на рис. 2. Глядя на схему, язык не поворачивается назвать это устройство триггером. Но не будем спорить с автором этой схемы. Замечательно то, что при подаче питания устройство находится в выключенном состоянии, т.е. транзисторы VT1, VT2 закрыты, ток через светодиод HL1 не протекает и оптопара, соответственно, выключена.

Чтобы включить устройство, достаточно нажать на кнопку без фиксации S1. Устройство тотчас переключится в другое состояние, светодиод HL1 загорится и оптопара готова к коммутации нагрузки. Чтобы выключить устройство, необходимо кратковременно нажать кнопку S2. При этом транзистор VT1 закрывается, обрывая цепь питания VT2. Схема переходит в исходное состояние.

К этому устройству больше подходит название “электронная кнопка” или “электронный выключатель”. Большой ассортимент выключателей и розеток можно посмотреть тут.

Номинальное напряжение питания – 12 В. При этом, в выключенном состоянии, ток потребления не превышает 0,22 мА, во включенном – 7 мА. Схема сохраняет свою работоспособность в диапазоне питающих напряжений 9…12 В. Транзисторы необходимо использовать с большим коэффициентом усиления и малым обратным током. В противном случае диапазон питающих напряжений сузится. Оптопара применена типа PC817D, ввиду того, что имеет наибольший “current transfer ratio (CTR)” – 300…600%.

С другими буквами – меньший, а другие типы оптопар также имеют меньший CTR. При малом данном параметре – соответственно небольшой ток через транзистор оптопары (lDA1 = CTR х lHL). А это ведет к использованию усилителя тока при включении какой-либо нагрузки. Светодиод любой, зеленого цвета, можно заменить на сверхъяркий для лучшего восприятия в хорошо освещенной комнате.

Для облегчения повторения конструкции на рис. 3 приведена печатная плата, а на рис. 4 – расположение элементов. Плата разведена под установку вертикальных кнопок, для горизонтальных кнопок необходимо незначительно подкорректировать рисунок проводников. Две такие схемы были использованы в качестве квазисенсоров со световой индикацией.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector