Sanitaryhygiene.ru

Санитары Гигиены
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Схема выключателя освещения с сенсорным управлением (К561ТМ2, КП501)

Схема выключателя освещения с сенсорным управлением (К561ТМ2, КП501)

Принципиальная схема простого самодельного выключателя лампы освещения с сенсорным управлением. Среди сенсорных электронных устройств особое место занимают узлы, питающиеся непосредственно от сети переменного тока 220 В.

Такие устройства содержат минимум деталей, легко повторяемы, не требуютдополнительного источника питания, но, несмотря на свою схемную простоту, не менее эффективны, более чувствительны и надежны (не допускают ложных срабатываний), чем их собратья с более сложной конфигурацией и элементной базой.

То, что электронное устройство, где управляющий импульс образуется от наводок переменного напряжения в теле человека, не имеет развязки от сети, теоретически может пугать радиолюбителя, из-за кажущейся опасности передачи через сенсорный контакт переменного напряжения сети человеку. Но на самом деле эти опасения несостоятельны. Опасности поражения электрическим током здесь никакой нет.

Независимо от фазировки подключения в осветительную сеть устройство абсолютно безопасно для повторения и использования. Причина этому в том, что поражение током происходит именно силой тока, воздействующей на организм, а не напряжением.

Здесь же между сенсором и другими цепями схемы есть сопротивление достаточно большой величины, которое ограничивает ток через правильности соединения элементов надо выполнять при отключенном напряжении, а при подключенном в сеть устройстве нельзя касаться руками и неизолированным инструментом деталей и цепей, кроме сенсора.

Принципиальная схема

Рассмотрим схему. Принцип работы не отличается от любых электронных узлов, в основе которых имеется триггер (устройство с двумя устойчивыми состояниями). Устройство включит лампу накаливания Н1 от любого прикосновения к сонсору Е1 и оставит ее во включенном состоянии до тех пор, пока на сенсор Е1 не будет оказано повторного воздействия.

Принципиальная схема сенсорного выключателя для лампы освещения на 220В

Рис. 1. Принципиальная схема сенсорного выключателя для лампы освещения на 220В.

При повторном касании сенсора схема переключится в другое устойчивое состояние, и лампа накаливания EL1 окажется выключенной.

В литературе и интернете встречаются аналогичные схемы, в которых как и здесь D-триггер включен делителем частоты на два, и меняет свое состояние от каждого импульса, поступающего на его вход «С». Но там имеет место непосредственное соединение инверсного выхода триггера в входом «D».

В результате такая становится неработоспособной. Это происходит потому что при прикосновении человеком к сенсору из его тела на сенсор поступает сигнал новодки сети переменного тока. То есть сигнал частотой 50 Гц.

Этот сигнал преобразовывается каскадом на полевом транзисторе VT1 в импульсы, так же частотой 50 Гц. И эти импульсы и поступают на вход «С». В результате триггер включенный по выше указанной схеме, начинает переключаться с частотой 50 раз в секунду. И после прекращения воздействия на сенсор он оказывается в любом случайном состоянии.

Как вы понимаете, такой сенсорный выключатель будет работать крайне нестабильно. Чтобы этого не происходило в схему введена цепь задержки R5-C4, которая не позволяет триггеру переключаться слишком быстро. И благодаря именно этой цепи триггер четко переключается в противоположное состояние после каждого прикосновения к сенсору.

Кроме того, в схеме есть еще одна RC-цепь — R4-C3. Она предназначена устанавливать сенсорный выключатель в выключенное состояние после подачи на схему питания. Эта цепь нужна на случай временного отключения электроэнергии, чтобы после этого выключатель устанавливался в выключенное состояние, а не в произвольное.

Время нахождения триггера в каждом из двух устойчивых состояний не ограничено, пока на устройство подано питание. Узел триггера собран по на логической микросхеме D1 К561ТМ2. В схеме задействован только один элемент этой микросхемы.

Читайте так же:
Расключение розетки выключателя схема

С выхода микросхемы D1 управляющее напряжение поступает через резистор R6 на затвор ключевого высоковольтного мощного полевого транзистора VТ2.

Применение такого транзистора более выгодно по сравнению со схемами выходного каскада на тиристоре, потому что, во-первых, сопротивление его открытого канала существенно ниже чем у тристора или симистора и приближается с сопротивлению механических контактов.

Соответственно, на нем рассеивается меньшая мощность, во-вторых, ток управления пренебрежимо мал, что весьма согласуется с микросхемами КМОП-серии, не отличающиеся значительной модностью выхода.

Но есть и недостаток, — это относительно большая емкость затвора, из-за которой при изменении логического уровня на затворе VТ2 происходит короткий скачек тока через выход микросхемы, который временно перегружает выход микросхемы и может привести к сбою и произвольному переключению триггера.

Чтобы этого не произошло, в схеме есть резистор R6, ограничивающий ток зарядки емкости затвора VТ2 и диоды VD2 и VD3 подавляющие выброс напряжения на емкости затвора VТ2 в момент его открытия или закрытия.

Полевой транзистор VТ1 имеет большое (в несколько десятков мегаом) сопротивление перехода сток-исток-затвор, что препятствует попаданию тока электросети на сенсорный контакт, а резисторы R1 и R2 общим сопротивлением более 10 МОм ограничивают ток настолько, что прикосновение к сенсору Е1 не опасно, даже если полевой транзистор VТ1 выйдет из строя. Сенсор Е1 представляет собой обычный обойный гвоздь с крупной металлической шляпкой в форме цветка.

Наведенное на сенсоре электрическое поле переменного напряжения поступает на затвор полевого транзистора VТ1, и на его истоке образуются импульсы с частотой сети и напряжением логического уровня. Они поступают вход «С» (вывод 3 D1).

Триггер меняет свое состояние только от первого импульса, а на остальные не реагирует в течение времени около одной секунды, которое обеспечивается цепью R5-C4. Мерцания лампы в данной схеме практически нет, так как полевой транзистор VТ2 работает как механический контакт, а не как тиристор, то есть, его состояние «открыт/закрыт» не зависит от фазы напряжения сети.

Детали

При мощности лампы менее 200W радиатор транзистору VТ2 не требуется. Нагрузка может быть мощностью до 2000W, но тогда с радиатором. В отличие от схемы с тиристором здесь ограничения по минимальной мощности нагрузки нет.

Сенсорный выключатель RGB-LIGHT SLAYDER своими руками

Как выглядит сенсорный выключатель RGB-LIGHT SLAYDER

Схема и список необходимых элементов для сборки сенсорного выключателя света своими руками — рекомендации, пошаговая настройка, фото, видео.

  1. Схема

Сенсорный выключатель крупным планом

Сенсорный выключатель

Конструктивно девайс разделен на силовой блок с блоком питания и на сенсорную плату с системой управления.

В схеме используются два МК:

  1. PIC12F629 для приема IR команд с пульта управления.
  2. PIC16F628A — собственно сам выключатель.
  • Смотрите также, как создать автономное освещение на солнечных батареях

Сенсорный выключатель света своими руками: схема

Схематическое изображение сенсорного выключателя

Схема сенсорного выключателя RGB-LIGHT SLAYDER

Пульт для выключателя необходим с протоколом NEC. По сути в PIC12F629 несколько модифицированная программа «IR конструктора».

Правильная распайка светодиодов

Схема распайки светодиодов

На панели выключателя расположены 6 сенсоров и 12 светодиодов для индикации режимов. В дежурном режиме 4 светодиода по углам выключателя обозначают его габариты и местонахождения. При касании к сенсорам и управления с пульта светодиоды откликаются небольшой анимацией и собственно показывают установленный уровень яркости.

Читайте так же:
Необходимое время для отключения выключателя

Необходимые детали для сборки сенсорного выключателя своими руками

  • МК PIC 8-бит — PIC16F628A.
  • МК PIC 8-бит — PIC12F629.
  • ИК-приемник — 136АА71АВ15Е.
  • 6 выпрямительных диодов — 1N4148.
  • конденсатор — 0.1 мкФ.
  • Резисторы — 5х2200 Ом, 1х10 кОм, 6х1 МОм
  • 6 диодов — 1N4148.
  • 12 светодиодов любого цвета (можно с ленты).
  • Оптопара — MOC3020M или 3021.
  • Симистор — BT137-600
  • Стабилитрон — 5.1 В
  • Выпрямительный диод — 1N4007.
  • 2 конденсатора — С1 (0.47 мкФ, 400 В) и пленочный (1000 пФ).
  • Электролитический конденсатор — (470 мкФ, 15 В)
  • Резисторы — 2х1 МОм, 1х360 Ом (2 Вт), 1х390 кОм, 1х220 Ом (может оказаться на сенсорной плате), 1х2.2 кОм

Функции сенсорного выключателя света, управление, режимы

1. Режим записи кнопок пульта. На пульте необходимо выбрать три кнопки, не влияющие на бытовую технику. Записывать их будем в следующей очередности

  • Первая — кнопка вверх.
  • Вторая — ON-OFF.
  • Третья — кнопка вниз.

Дотрагиваемся до 6-го сенсора (верхний) и удерживаем около 10 секунд. Светодиоды на выключателе с включенных всех переключатся на четыре центральных светодиода.

    Отпускаем сенсор, берем пульт и нажимаем поочередно выбранные три кнопки. Индикация 4-х средних светодиодов указывает на проведение записи.

    кнопкой ON-OFF собственно включаем и выключаем;

  • Короткое прикосновение к панели — функция ON-OFF.
  • Прикосновение и удержание на выбранном сенсоре установит уровень яркости, соответствующий этому сенсору.
  • Режим слайдера — перемещая палец по сенсорной панели, устанавливаем необходимый уровень яркости.
  • через 15 минут (индикация нижних светодиодов);
  • через 30 минут (индикация второго светодиода);
  • через 1 час (индикация третьего светодиода);
  • через 4 часа (индикация четвертого светодиода);
  • через 8 часов (индикация пятого светодиода);
  • через 12 часов (индикация шестого светодиода).
  • Возможно, вам также будет интересна схема звукового светодиодного выключателя света с таймером

Всего доступно 6 режимов, первый считается с минимального уровня освещения и далее вверх до шестого. Далее кнопками на пульте вверх и вниз выбираем необходимый режим подсветки. Для запоминания выбора подтверждаем нажатием кнопки вкл-выкл, режим запоминается. После этого выходим в нормальный режим работы.

  • Смотрите также, как сделать многоканальное управление сенсорными кнопками

    Установлен по умолчанию в новом изделии. Выполняется подсветка контура выключателя и индикация выполняемых действий как с сенсорной панели, так и с пульта.

Сборка сенсорного выключателя своими руками

Печатная плата самодельного сенсорного выключателя

Плата сенсорного выключателя

Процесс сборки требует качественной платы и опыта пайки SMD компонентов. Применяемые светодиоды в данном устройстве использованы с ленты, цвет можно выбрать по вкусу. Светодиоды, требуют к себе особого внимания. Пока не впаяны в плату они очень чувствительны к статическому электричеству и перегреву. Рекомендуем дорожки на плате до монтажа временно соединить между собой перемычками. Также важно применять качественный паяльник и выключать его из сети 220 В, в общем использовать все возможные меры защиты.

Последовательность монтажа платы сенсорного выключателя света своими руками:

    Травим дорожки с одной стороны, со второй, где сенсоры заклеены изолентой, прорезаем резаком разделения на сенсоры.

Силовой блок крупным планом

Плата силового блока

Что касается силового блока, его мы собрали по классической схеме, распространенной в типичных устройствах. После сборки перед подключением необходимо проверить выходное напряжение около 5 Вольт. Силовой блок соединен с платой выключателя четырьмя проводами это — масса, плюс 5В, импульс перехода фазы через ноль и управляющий на симистор через оптрон.

Силовой блок соединен с печатной платой самодельного выключателя

Сенсоры закрываем изолирующей накладкой толщиной около 1 мм. Можно залить эпоксидкой, заранее вырезав рамку с обычного выключателя. В этом случае перед заливкой все просветы нужно замазать пластилином, правда потом его долго нужно выковыривать. Также можно собрать сенсорный выключатель в фото рамке.

Читайте так же:
Сертификат выключатель двухклавишный ip44

После подачи питания происходит настройка сенсоров, поэтому выключатель не стоит трогать в этот момент, происходит это довольно быстро (в течении секунды). Внешний дизайн панели, цветовая гамма, форма зависят от вашей фантазии.

Емкостной сенсорный выключатель для сетевых электроприборов на основе микросхемы ФАПЧ

Вебинар «Особенности применения литиевых батареек Fanso (EVE) в популярных решениях» (30.11.2021)

Емкостные сенсорные выключатели набирают популярность в бытовых приборах, автомобилях и промышленных приложениях по многим причинам. Они эстетически привлекательны, гибки, просты в изготовлении и в использовании. Им не нужны кнопки, ползунки и другие элементы механических устройств коммутации. Они надежны, поскольку не имеют подвижных частей.

Кроме того, отсутствие отверстий и иных открытых конструкций снижает производственные затраты. На качество выключателей не влияют поверхностные загрязнения и влажность. Для индикации статуса переключателя в его поверхность может быть вмонтирован светодиод подсветки. И, наконец, сенсорными поверхностями могут служить медные площадки печатной платы.

В показанной на Рисунке 1 схеме в качестве сенсорных поверхностей используются две идентичные металлические пластины или медные контактные площадки двухсторонней печатной платы (SPOn и SPOff). Сенсорные конденсаторы COn и COff сформированы с помощью декоративной защитной пленки, размещенной поверх контактных площадок. Накладки изолируют пользователя от сетевого напряжения. На элементах C4, R9, Z1, D1 и C3 собран компактный и дешевый бестрансформаторный источник питания.

Рисунок 1.Основанная на микросхеме ФАПЧ, компараторе и симисторе схема образует недорогой емкостной сенсорный выключатель, относительно мало чувствительный к изменениям температуры окружающей среды и постоянного напряжения на шине питания.

Конденсаторы служат времязадающими элементами для управляемого напряжением генератора (ГУН), входящего в состав популярной и недорогой КМОП микросхемы ФАПЧ (CD4046). Периоды времени TOn и TOff, в течение которых выходное напряжение ГУН имеет высокий и низкий уровень, определяются емкостями сенсорных конденсаторов COn и COff, соответственно. Интегратор R4C1 формирует постоянное напряжение Vdc, пропорциональное коэффициенту заполнения η выходных прямоугольных импульсов:

Vsq = 12 В – амплитуда прямоугольных импульсов.

Поскольку сенсорные площадки идентичны, их емкости в отсутствие прикосновений одинаковы. Соответственно, TOn = TOff, коэффициент заполнения равен 0.5, а Vdc = 6 В. Делитель напряжения, образованный элементами R6, P1 и R7, формирует опорные напряжения VRef-hi и VRef-lo для компараторов U2-a и U2-b.

При касании сенсорной площадки SPOn для включения электроприбора емкость пальца пользователя добавляется к емкости COn. Это увеличивает время TOn, коэффициент заполнения и выходное напряжение интегратора. Регулировочный потенциометр P1 должен быть установлен в такое положение, чтобы

где Vdc и Vdc-on – выходные напряжения интегратора до и после прикосновения к сенсорной площадке SPOn, соответственно.

Таким образом, при касании SPOn выходное напряжение интегратора превысит VRef-hi, и высокий уровень на выходе переключившегося компаратора U2-a установит R-S триггер фазового компаратора (PC-2) микросхемы ФАПЧ.

Аналогично, при касании сенсорной площадки SPOff для выключения электроприбора емкость пальца пользователя добавляется к емкости COff. Вследствие этого увеличивается время TOff, а коэффициент заполнения и выходное напряжение интегратора, соответственно, уменьшаются.

Поскольку R6 = R7, опорное напряжение VRef-lo отслеживает напряжение VRef-hi, откуда следует

В результате, при касании SPOff выходное напряжение интегратора падает ниже VRef-lo, и высокий уровень на выходе переключившегося компаратора U2-b сбрасывает R-S триггер микросхемы ФАПЧ. Симистор T2 включает присоединенный к нему электроприбор, когда открывается высоким уровнем напряжения на выходе триггера, и выключает, когда выходное напряжение триггера становится низким.

Читайте так же:
Простой выключатель с задержкой

При вариациях окружающей температуры происходит одинаковое относительное изменение емкостей COn и COff и, как следствие, пропорциональное изменение TOn и TOff. На значения коэффициента заполнения и Vdc эти вариации не влияют и, соответственно, не изменяют чувствительности сенсоров. Переключатель невосприимчив и к колебаниям напряжения питания Vdd, поскольку каждая из величин VRef-hi, VRef-lo и Vdc пропорциональна Vdd, и, следовательно, их соотношение от Vdd не зависит.

Для лучшей чувствительности к прикосновению размеры сенсорной площадки не должны быть больше поверхности касания пальца, так как емкость пальца Cf должна быть соизмерима с собственной емкостью площадки (Cun). Примите также во внимание, что уменьшение толщины защитной пленки увеличивает степень относительного изменения емкостей после прикосновения.

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.

Читайте так же:
Пуэ ванная комната выключатель

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.

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.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector