Электрификация

Справочник домашнего мастера

Схема сенсорного выключателя

Содержание

Как установить сенсорный выключатель: схемы, советы, хитрости

Рынок электрооборудования для управления светом в квартире насыщен устройствами, которые активируются сенсорным датчиком. Такое выполнение исключает механический компонент, который со временем разрушается из-за трения и механических нагрузок. Дольше сохраняется привлекательный вид устройства, выполняется простая уборка, поскольку щелей и углублений нет.

Как работает устройство?

Внимание Сенсорными могут называться различные устройства, которые функционируют на основе реакции на разнородные сигналы. В сфере выключателей понятие сенсорного прибора означает устройства, которые работают с эффектом от электростатического поля. Выключение или включение освещения осуществляется в результате лёгкого прикосновения к датчику. Однако конструкция сенсорного выключателя по сравнению с классическим клавишным или диммерным прибором имеет отличия. В основе сенсорного выключателя лежит:

  1. Корпус прибора.
  2. Электронная плата.
  3. Датчик контактного типа.
  4. Защитная панель.

Сегодня можно встретить различные конфигурации таких выключателей, которые, кроме включения и выключения освещения, могут:

  • регулировать его яркость;
  • запускать вентилятор;
  • поднимать или опускать оконные жалюзи;
  • отслеживать температуру и т. п.

Более сложные и дорогие работают под дистанционным управлением, что существенно упрощает контроль над освещением и другими функциями.

Преимущества и недостатки

Среди главных достоинств сенсорных выключателей:

  • срабатывают сразу;
  • не требуется усилий;
  • бесшумные;
  • множество моделей в подходящем дизайне под разные стили интерьера;
  • безопасность за счёт гальванической развязки схемы;
  • абсолютная герметичность корпуса, поэтому даже мокрые руки не будут становиться мерой предосторожности, не повредят внутреннюю начинку прибора;
  • в схеме — только электронные элементы, которые в результате механического воздействия сломать невозможно;
  • может подключаться несколько каналов одновременно, предусмотрена возможность совмещения с дистанционным управлением;
  • можно собрать самостоятельно.

У таких приборов существенных недостатков нет. Не устраивает обычно только их высокая цена по сравнению с классическими аналогами.

Как установить и подключить?

Иностранные приборы содержат маркировку «L-load» и «L-in», что обозначает тип контактов – вход под нагрузку, выход на светильники или другие приборы. Часто надпись содержится на терминале сопряжения устройств «СОМ». Совет Даже при полной ясности обозначений лучше внимательно изучить паспорт выключателя, чтобы его не испортить неумелым монтажом. Провод фазы должен подключаться к клемме входа «L-in», а отходящий к светильнику проводник должен вставляться в клемму «L-load», что будет снимать напряжение с линии. Такие выключатели могут подключаться сразу к нескольким видам нагрузок, которые не зависят друг от друга, что существенно увеличивает число терминалов на выключателе. Эти отверстия получают аналогичную маркировку выхода, но с перечислением порядкового номера. Монтируются выключатели в типовом подрозетнике с винтовым креплением шасси рабочего механизма. Если в вашем доме установлены не только сенсорные выключатели, то предлагаем ознакомиться и с другими статьями, в которых вы найдете подробную информацию об установке, ремонте и замене таких видов этих приборов — проходные и перекрестные, с подсветкой, инфракрасные, клавишные, хлопковые, акустические и светодиодные.

Схемы и советы по подключению своими руками устройства на 220 В

Многие задумываются о сборке такого выключателя из-за высокой цены фабричного изделия. У радиолюбителей особых проблем с конструированием и установкой не возникает, причём даже у новичков. Главное — использовать рабочую надёжную схему, подготовить материалы и инструменты для сборки.

Коммутатор на триггере

Многие заводские приборы обладают сложными, часто малопонятными для обычного человека схемами. Сконструировать такой прибор будет сложно даже умелому радиоэлектронщику, что говорить об обычном экономисте или менеджере среднего звена? Поэтому для сборки используются более простые варианты, например, на триггере. Если прибор аналогичной схемы в магазине можно купить за 1,5 тыс. руб., то на комплектующие к нему уйдёт не более 300–350 руб., что существенно дешевле. Важно Главный элемент схемы – K561TM2 микросхема, которую радиолюбители очень часто применяют. Эта деталь — триггер, который при получении управляющего сигнала будет менять своё состояние. Поэтому подобное явление лучше всего подходит для реализации опции коммутатора. К входной цепи подключается полевой транзистор, изолирующий выход от входа, он обладает хорошей чувствительностью. На входе этого транзистора устанавливается пластинка из металла, которая будет выступать элементом сенсора, подключается через высокоомный резистор. Схема предусматривает безопасность эксплуатации прибора. На выходе устанавливается связка «тиристор (коммутатор) — биполярный транзистор (для считывания сигнала от микросхемы)». В тиристорную цепь будет подключаться прибор освещения. Принцип работы схемы:

  1. К пластине прикасаются.
  2. На вход поступает электрический сигнал.
  3. Триггер переключается полевым транзистором.
  4. Сигнал умножается, передаётся для открытия тиристора.
  5. Лампа, входящая в цепь тиристора, включается.

Повторное прикосновение повторяет всю цепочку операций в приборе, но в результате касания цепь будет размыкаться. Это ведёт к отключению светильника. Нельзя применять устройство для цепи с мощностью светильников более 60 Вт.

На основе инфракрасного датчика

Другая схема, по которой можно собрать сенсорный выключатель своими руками, монтируется на базе ИК датчика. Все компоненты для сборки недорогие. Элементами схемы должны быть:

  • реле;
  • фотоприемник;
  • ИК светодиод;
  • обычный светодиод.

Нужны две микросхемы:

  • DD1 – в качестве генератора сигналов;
  • DD2 – в роли системного счётчика.

Пара «фотоприемник — ИК-датчик» срабатывает в случае появления в области действия инфракрасного светодиода руки человека. Реле включается управляющим сигналом, который передаётся транзистором, что приводит к загоранию светильника цепи. Примерно через минут 20, если нет повторного появления в области реагирования ИК-датчика, реле отключится из-за отсчитывания счётчиком определённого числа импульсов от обычного светодиода. Это приведёт к отключению лампы. Внимание Для определённого промежутка времени ожидания прибора необходимо подобрать деталь соответствующих параметров. О сенсорном выключателе на взмах руки на основе инфракрасного (IR) датчика вы можете прочитать в отдельной статье.

На транзисторах и реле

Это простая схема для начинающего радиолюбителя. Тип реле для неё подходит почти любой с коммутацией нагрузок в сети 200 Вт и областью рабочего напряжения от 6 до 12 В. В качестве сенсорного элемента изготавливается из фольгированного гетинакса небольшой квадрат или круг. Транзисторы с разной маркировкой, чаще — КТ315. Схему можно рассматривать, как усилитель сигнала. После прикосновения к сенсору, который подсоединяется к транзистору, будет открываться переход эмиттер-коллектор благодаря нужному по величине потенциалу. Тогда будет открыт другой переход, который на катушку реле подаст напряжение. Срабатывание прибора возникает после замыкания контактной группы. Это всё приводит к зажиганию лампы.

Как сделать простейшую схему?

Чаще всего самые простые схемы — обычные каскадные усилители для синусоидального сигнала от пальца человека. После срабатывания в этом каскаде первого транзистора выполняется усиление вторым и т. д. На последний элемент подаётся достаточно сильный импульс, который замыкает цепь со светильником. При таком поочерёдном усилении напряжение сигнала достигает 6 В, что может управлять реле или даже полевыми ключами. Главное достоинством схемы — отсутствие реакции на другие предметы, кроме биологических (пальца человека).

Полезные советы для радиолюбителей

При сборке сенсорных выключателей применяется паяльник, желательно микро для работы с микросхемами. Чтобы на нём не подгорало жало, нужно сделать одну хитрую процедуру:

  1. взять поровну минеральную краску и силикатный клей;
  2. приготовить однородную смесь;
  3. покрыть жало тонким слоем состава, хорошо высушить.

Для зачистки проводников на печатных платах:

  1. ватный тампон покрывается несколькими каплями соляной кислоты;
  2. фольга натирается таким тампоном — тогда металл не затрагивается, но окись быстро устраняется;
  3. в горячей проточной воде споласкивается обработанная плата;
  4. повторно споласкивается плата, но уже в холодной проточной воде.

Если нужно просверливать отверстия для выводов деталей, то это делают после очистки платы. Совет Кислота — очень активное химическое вещество. Работать с ней нужно аккуратно, осторожно. Сенсорные выключатели популярны из-за удобной эксплуатации, долговечны, надёжны, просто чистятся. Но самая дешёвая единица обойдётся примерно в 1,5-2 тыс. руб. Спаять самостоятельно можно всего за 300–350 руб., что посильно даже для каждой комнаты в квартире. Вконтакте Facebook Twitter Одноклассники Мой мир

Простая схема сенсорного выключателя

Хочу вернуться к теме, которая уже не раз поднималась на страницах журнала. Это сенсорные выключатели, реагирующие на прикосновение руки к сенсорному контакту. Вообще, сенсорный выключатель — очень неплохая вещь, особенно если он малогабаритный. Его можно встроить во многие бытовые приборы и включать/выключать их прикосновением пальца к металлической детали на корпусе (иногда она может быть незаметной).

Для этого наиболее подходят сенсорные выключатели, управляемые прикосновением к одиночному сенсору. Такие конструкции, построенные на микросхемах серии К561, описаны, например, в и . У многих радиолюбителей до сих пор сохранились запасы функционально аналогичных, но морально устаревших микросхем серии 176. Однако попытки просто заменить ими в упомянутых конструкциях микросхемы серии К561 не привели к положительным результатам.

Недавно мне потребовалось изготовить несколько сенсорных выключателей, а в наличии были только микросхемы К176ТМ2 и К176ТМ1. Покупать специально для выключателей микросхемы К561ТМ2 не хотелось, поэтому было решено сделать выключатели на микросхемах серии К176.

Нашлось также много тринисторов КУ221Г, использовавшихся в цветных телевизорах. При проверке двух десятков таких тринисторов оказалось, что всего три из них имеют управляющий ток открывания 30…40 мА, остальные открывались током 80… 150 мА. Но поскольку тринисторы КУ221Г, вероятно, есть в наличии не только у меня, было решено применить такой тринистор в сенсорном выключателе.

За основу была взята “сенсорная” часть конструкции, описанной в . Силовая часть была полностью переработана, причём в разных вариантах. В зависимости от того, где будет применяться выключатель, можно выбрать транзисторный, тринисторный или симисторный варианты.

Есть и вариант с использованием микросхемы К1182ПМ1, позволяющий плавно включать и выключать лампу накаливания. Чтобы управлять мощным электроприбором, выходной силовой прибор выключателя должен быть снабжён соответствующим теплоотводом. Но при коммутируемой мощности менее 100 Вт теплоотвод не обязателен.

Итак, сенсорное устройство по схеме из статьи было собрано на микросхеме К176ТМ2, но не заработало. Его исследование с помощью осциллографа показало, что при прикосновении руки к сенсорному контакту импульсов на выходе формирователя импульсов на триггере DD1.1 нет, хотя на его входе присутствует наведённое телом человека переменное напряжение размахом 1,7В.

Следовательно, для переключения триггера К176ТМ2 этого мало. После добавления на входе эмиттерного повторителя на транзисторе амплитуда сигнала на входе триггера выросла почти до напряжения питания и появились импульсы на его выходе. Но чёткого переключения триггера DD1.2 в счётном режиме все равно не было.

Была установлена интегрирующая RC-цепь с инверсного выхода триггера на его вход D для задержки этого сигнала. После этого устройство стало устойчиво работать. Как показали дальнейшие эксперименты, конденсатор из этой цепи можно вообще исключить, вполне достаточно ёмкости входа D-триггера, которая совместно с резистором обеспечивает необходимую задержку сигнала.

Получившаяся схема сенсорной части этого варианта выключателя представлена на рис. 1 (слева от штрихпунктирной линии). Хочу особо отметить, что в моей конструкции при подключении резистора R5 к инверсному выходу (выводу 2) триггера DD1.2 выключатель работал неустойчиво. В качестве замены транзистора КТ312Б подойдёт любой маломощный транзистор структуры п-р-п, например, серий КТ312, КТ315, КТ3102.

Теперь о силовой части этого варианта выключателя (на рис. 1 справа от штрихпунктирной линии). Как было упомянуто выше, управляющий ток, необходимый для открывания тринистора КУ221Г, может достигать 130…150мА. Но в рассматриваемом случае он течёт через коммутируемую лампу EL1, резистор R7 и составной транзистор VT2—VT4 и не нагружает параметрический стабилизатор на стабилитроне VD3, питающий лишь транзистор VT1 и микросхему DD1. Благодаря этому сопротивление резистора R6 может быть довольно большим.

Рассеиваемая им мощность не превышает 0,5 Вт. Составной транзистор применён для управления тринистором по причине того, что высоковольтные транзисторы 13001 имеют коэффициент передачи тока базы не более 40. Использование в нём трёх транзисторов — не перестраховка. При двух транзисторах для надежного открывания тринистора VS1 приходилось уменьшать сопротивление резистора R5 до 1 кОм. Это не только перегружало выход триггера, но и требовало уменьшить сопротивление резистора R6 до 62 кОм и увеличивать его мощность до 1 Вт.

В следующий вариант выключателя были внесены изменения, необходимые для использования в нём микросхемы К176ТМ1, а его силовая часть была построена на симисторе ВТ134-600. Схема этого варианта изображена на рис. 2.

Здесь на триггере DD1.1 собран одновибратор. Поэтому принцип управления выключателем стал другим. Рассмотренный выше выключатель на микросхеме К561ТМ2 переходит в противоположное состояние в момент прикосновения к сенсору Е1, дальнейшее удержание пальца на нём роли не играет. В варианте с одновибратором прикосновение к сенсору для перевода выключателя в противоположное состояние должно быть коротким.

Если же задержать палец на сенсоре, то через некоторое время, зависящее от ёмкости конденсатора С2, одновибратор сформирует следующий импульс, затем ещё один и так далее. Каждый из этих импульсов будет переключать триггер DD1.2. Считать это недостатком нельзя, подобный алгоритм реализован, например, в микросхеме К145АП2. Там короткие касания сенсора включают и выключают лампу, а удержание пальца на сенсоре приводит к уменьшению или увеличению яркости её свечения.

Понятно, что в этом варианте выключателя может работать и микросхема К176ТМ2, если входы S её триггеров (выводы 6 и 8) соединить с общим проводом. Хотя в этом случае импульсы на выходе одновибратора на триггере DD1.1 имеют крутые перепады, без задержки сигнала, поступающего с инверсного выхода триггера DD1.2 на его вход D, обойтись не удалось. Зато необходимую задержку в этом случае вносит входная ёмкость силовой части выключателя. Именно поэтому резистор R4 подключён к инверсному (вывод 2), а не к прямому выходу триггера.

Этот вариант сенсорной части выключателя наиболее универсален, поскольку в нём работают как микросхемы К176ТМ1 и К176ТМ2, так и К561ТМ2. В последнем случае можно отказаться от эмиттерного повторителя на транзисторе VT1. Теперь подробнее о предлагаемых вариантах силовой части. Вариант с тринистором, представленный на рис. 1, подробно описан ранее.

Понятно, что вместо КУ221Г можно применить любой другой тринистор с допустимым напряжением в закрытом состоянии не менее 400 В и допустимым током в открытом состоянии, не меньшим, чем ток коммутируемой нагрузки. При применении более чувствительного тринистора можно увеличить сопротивление резистора R7 вплоть до нескольких килоом.

Возможно, в этом случае удастся убрать один из транзисторов VT2—VT4. При монтаже обязательно проверяйте назначение выводов транзисторов 13001, оно бывает различным. Вместо диодов КД522Б можно использовать КД522А или любые другие маломощные кремниевые диоды. Диоды 1N4007 заменяются любыми выпрямительными диодами с обратным напряжением не менее 400 В и допустимым прямым током, не меньшим тока нагрузки. Допускается использовать и выпрямительные мосты с соответствующими параметрами, например, КЦ402 с индексами А—Г, Ж, И, КЦ405 с такими же индексами или импортные мосты 2W10M, BR810, RC207.

Вместо стабилитрона Д814Б можно установить любой другой с напряжением стабилизации 7…9 В, например, Д814А или 1N4737A, 1N4787A, 1N4797A. Для коммутации мощной нагрузки этот вариант не совсем удобен, поскольку, кроме применения более мощного тринистора с теплоотводом, потребуются и более мощные выпрямительные диоды тоже с теплоотводами.

Сенсорный выключатель 220В управляет светодиодной лампой

Если планируется управлять только энергосберегающей или светодиодной лампой мощностью не более 15…20 Вт или лампой накаливания мощностью не более 60…75 Вт, можно вообще исключить тринистор, а транзистор VT4 13001 заменить более мощным 13003. При этом теплоотвод не потребуется. Но превышать указанные выше значения мощности нельзя.

Во время экспериментов транзистор 13003 мгновенно сгорел от пускового тока лампы накаливания мощностью 150 Вт (около 10 А). Такой же транзистор сгорел при включении энергосберегающей лампы мощностью 30 Вт. Выключатель с вариантом силовой части, изображённый на рис. 2, благодаря применению чувствительного симистора ВТ 134-600 имеет наименьшее число деталей и небольшие габариты. В нём могут быть применены и другие симисторы с малым током открывания, например, ВТ 136-600, ВТА06-600, ВТА10-600 и другие.

Если использовать симистор КУ208Г, то желательно выбрать его экземпляр с наименьшим током открывания. При токе открывания более 5… 10 мА придется уменьшать сопротивление резистора R5 в цепи управляющего электрода симистора. А если напряжение питания микросхемы DD1 при открытом симисторе будет падать ниже 3 В, следует увеличить ёмкость конденсатора С5. При этом нельзя забывать и о коэффициенте передачи тока базы транзистора VT2, управляющего симистором. Он не должен быть меньше 150…200.

Диод КД105Б может быть заменён таким же, но с другим буквенным индексом или любым выпрямительным диодом с допустимым обратным напряжением не менее 400 В и допустимым выпрямленным током не менее 0,1 А. О замене диодов КД522Б и стабилитрона Д814Б было сказано выше. Этот вариант силовой части выключателя наиболее подходит для управления мощной нагрузкой. Поэтому убедитесь, что применяемый симистор рассчитан на потребляемый нагрузкой ток, и при необходимости установите его на теплоотвод с достаточной площадью поверхности рассеивания.

Если планируется использовать выключатель для управления обычной лампой накаливания, лучше собрать его силовую часть на микросхеме фазового регулятора К1182ПМ1. Она специально предназначена для плавного включения и выключения ламп накаливания, а также регулировки их яркости. Плавное включение продлит жизнь лампе, а плавное выключение добавит комфорта при пользовании светильником.

Схема силовой части сенсорного выключателя света 220В

Схема этого варианта силовой части выключателя представлена на рис. 3. Подробное описание фазового регулятора К1182ПМ1 имеется в и . Конечно, он может и напрямую управлять лампой (допустимый ток — 1,2 А), но если она слишком мощная, микросхема может сгореть (пусковой ток лампы накаливания в несколько раз больше рабочего). Поэтому для повышения надёжности в рассматриваемый вариант силовой части выключателя добавлен симистор VS1. Он может быть любым, главное, чтобы открывающий ток управления им не превышал 1,2 А.

Чем больше этот ток, тем меньше должно быть сопротивление резистора R4, вплоть до полного его исключения. Здесь можно использовать и симистор КУ208Г, причём его подборка по току открывания не обязательна, но потребуется уменьшить сопротивление резистора R4 до 470 Ом. Более подробно о выборе симистора можно прочитать в . Несколько слов о резисторе R5.

Для мощных симисторов, в том числе и КУ208Г, он не нужен. А вот при применении импортных симисторов с малым током открывания (например, серии ВТ134) обойтись без него не удастся — симистор будет открываться и при отсутствии разрешающего сигнала. Вероятно, у микросхемы К118ПМ1 ток утечки в закрытом состоянии сопоставим с током открывания этих симисторов.

Чтобы определить нужное сопротивление резистора R5, необходимо вместо него временно установить переменный резистор сопротивлением 1 кОм. Затем соединить выводы 6 и 3 микросхемы К118ПМ1 и уменьшать сопротивление переменного резистора, пока лампа EL1 не погаснет. После этого измерить введённое сопротивление переменного резистора и заменить его постоянным резистором ближайшего (в меньшую сторону) номинала.

После подборки резистора R5 необходимо убедиться, что в “разомкнутом” состоянии выключателя симистор полностью закрыт, а напряжение на лампе EL1 отсутствует. Дело в том, что при слишком большом сопротивлении резистора R2 на лампу EL1 может поступать напряжение, даже когда транзистор VT1 полностью открыт. Если это напряжение меньше, чем необходимо для свечения лампы, вы даже не будете знать, что в выключенном состоянии ваша настольная лампа потребляет ток, возможно, и не маленький. Для устранения этого дефекта сопротивление резистора R2 необходимо уменьшать.

Нелишне будет измерить напряжение на лампе и при “замкнутом” выключателе. Оно должно быть меньше напряжения в сети не более чем на 2…3 В. Если оно меньше на пять и более вольт, значит, конденсатор С1 имеет большой ток утечки, и его необходимо заменить. Для существенного увеличения срока службы лампы накаливания нужно выполнить два условия. Во-первых, ее включение должно продолжаться не менее 2…3 с. Это время устанавливают подборкой ёмкости конденсатора С1. Чем она больше, тем медленнее включается лампа.

Во-вторых, питать лампу нужно напряжением 210…215 В, если это допустимо по условиям освещения. Для ограничения максимального напряжения параллельно конденсатору С1 подключите не показанный на схеме резистор. Его сопротивление, в зависимости от экземпляра микросхемы К1182ПМ1, может лежать в пределах 82…510кОм. Подбирают его экспериментально, глядя на показания подключённого параллельно лампе вольтметра, измеряющего истинное действующее значение переменного напряжения. Её яркость, конечно, немного снизится, но срок службы увеличится значительно.

Если вместо этого постоянного резистора применить переменный, получим сенсорный выключатель с регулировкой яркости. Выключатель с тринистором или симистором может стать источником помех, поэтому необходимо включить последовательно с ним помехоподавляющий дроссель, содержащий пять слоёв обмоточного провода диаметром 0,6…0,7 мм, намотанных виток к витку на ферритовом стержне диаметром 8…10 мм и длиной 25…30 мм. Все предложенные варианты сенсорных и силовых частей выключателей взаимозаменяемы и стыкуются между собой.

Необходимый вариант может быть выбран в зависимости от наличия деталей и мощности нагрузки, а также по принципу управления выключателем. Поскольку устройство имеет гальваническую связь с сетью, во время налаживания следует соблюдать осторожность, все изменения производить только после его отключения от сети. Желательно во время налаживания устройства питать его через развязывающий трансформатор. Это обезопасит и от ударов электрическим током, и от повреждения деталей при случайных замыканиях на заземлённые предметы.

Сенсорный выключатель RGB-LIGHT SLAYDER своими руками

Данный сенсорный выключатель устанавливается вместо штатного без переделки существующих сетей для ламп накаливания и галогенок.

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.

Такой конструктивный подход обособлен уже достаточной нагрузкой на PIC16F628A, где для надежного и уверенного IR приема не хватает ресурсов.

  • Смотрите также, как создать автономное освещение на солнечных батареях

Сенсорный выключатель света своими руками: схема


Схема сенсорного выключателя RGB-LIGHT SLAYDER
Пульт для выключателя необходим с протоколом NEC. По сути в PIC12F629 несколько модифицированная программа «IR конструктора».

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.

Необходимые детали для сборки сенсорного выключателя своими руками

Сенсорный блок:

  • 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).

Блок питания:

  • 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

Видео о том, как работает сенсорный выключатель света:

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.

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

  1. Отпускаем сенсор, берем пульт и нажимаем поочередно выбранные три кнопки. Индикация 4-х средних светодиодов указывает на проведение записи.
  2. На этом запись завершена можно проверить и понажимать кнопки пульта.

2. Работа с пультом:

  • кнопкой ON-OFF собственно включаем и выключаем;
  • кнопкой вверх с выключенного состояния включаем на максимальную мощность, во включенном положении увеличиваем яркость;
  • кнопкой вниз с выключенного состояния включаем на минимальную мощность, во включенном положении уменьшаем яркость.

3. Работа с сенсорной панелью:

  • 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.

4. Стандартная функция авто выключения света. Меню выключателя позволяет выбрать один из 6-ти режимов времени автовыключения.

  • 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).

Для входа в меню выбора времени авто выключения необходимо с состояния включенного света нажать кнопку на пульте выкл и удерживать ее в течение 10 секунд. По истечении этого времени выключатель отобразит установленный в памяти режим индикацией светодиодов. Для выбора другого режима кнопками вверх и вниз выбираем необходимый режим. Затем, нажимая кнопку пульта вкл-выкл, производим запись изменения в память и выходим в рабочий режим.

  • Возможно, вам также будет интересна схема звукового светодиодного выключателя света с таймером

5. Выбор режима светодиодной индикации. Для входа в режим выбора настроек светодиодной индикации необходимо включить свет кнопкой вкл-выкл на пульте и удерживать ее в течение 10 секунд до появления на выключателе индикации текущего режима.
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

Режимы подсветки самодельного сенсорного выключателя:

  1. Установлен по умолчанию в новом изделии. Выполняется подсветка контура выключателя и индикация выполняемых действий как с сенсорной панели, так и с пульта.
  2. Режим, при котором выполняется индикация выполняемых действий как с сенсорной панели, так и с пульта, но нет индикации подсветки контура в ждущем режиме.
  3. Режим, при котором вся индикация отключена. Если у вас в доме есть маленькие дети, чтоб не привлекать их внимание.
  4. Режим свет включен. Индикация дублирует состояния включенного света. Удобно использовать в закрытых помещениях, где выключатель установлен вне помещения (ванная комната, санузел и др.) для контроля помещение занято или если забыли выключить свет.
  5. Обратный режим с индикацией ночник при выключенном освещении, а при включенном освещении индикация контура выключателя отключена.
  6. Аналог четвертого режима с той лишь разницей, что после включения света запускается таймер на 15 минут, по истечению времени индикация начинает мигать, привлекая внимание.

Сборка сенсорного выключателя своими руками


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:

  1. Травим дорожки с одной стороны, со второй, где сенсоры заклеены изолентой, прорезаем резаком разделения на сенсоры.
  2. Вместо металлизации переходных отверстий впаиваем тонкую проволоку, которую зачищаем со стороны сенсоров.
  3. Для светодиодов сверлим отверстия.
  4. PIC12F629 паяем первым и «шьем» на плате, потом можно поставить ИК приемник.
  5. PIC16F628А также пишем на плате. Это можно сделать, когда все компоненты установлены. Если не пишется в монтаже где-то брак.


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.

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.
Необходимо помнить, что устройство не имеет гальванической развязки с сетью, поэтому все проводники должны быть закрыты от случайного прикосновения. Монтаж сенсорного выключателя следует производить, сняв предварительно напряжение в сети освещения.
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.

  • Смотрите также, как своими руками сделать кнопочный выключатель сети с гальванической развязкой

Печатные платы и остальные компоненты, необходимые для сборки сенсорного выключателя можно скачать ниже.

Как собрать сенсорный выключатель своими руками: описание прибора и схема сборки

Электронные технологии охватывают обширный спектр бытовой сферы. Ограничений нет практически никаких. Даже простейшие функции выключателя ламп бытового светильника теперь все чаще выполняют сенсорные приборы, а не технологически устаревшие — ручные.

Электронные устройства, как правило, входят в разряд сложных конструкций. Между тем соорудить сенсорный выключатель своими руками, как показывает практика, совсем несложно. Минимального опыта конструирования электронных приборов для этого вполне достаточно.

Предлагаем разобраться в устройстве, функциональных возможностях и правилах подключениях такого коммутатора. Для любителей самоделок мы подготовили три рабочие схемы сборки интеллектуального прибора, которые можно реализовать в домашних условиях.

Конструкция сенсорного выключателя

Термин «сенсорный» несет в себе довольно широкое определение. По сути, под ним следует рассматривать целую группу датчиков, способных реагировать на самые разные сигналы.

Однако применительно к выключателям – приборам, наделенным функционалом коммутаторов, сенсорный эффект чаще всего рассматривают как эффект, получаемый от энергетики электростатического поля.

Такой, примерно, нужно рассматривать конструкцию выключателя света, созданную на основе механизма сенсора. Лёгкое прикосновение подушечкой пальца к поверхности фронтальной панели включает освещение в доме

Обычному пользователю достаточно прикоснуться пальцами руки к такому контактному полю и в ответ будет получен тот же самый результат коммутации, какой дает стандартный привычный клавишный прибор.

Между тем внутреннее устройство сенсорного оборудования существенно отличается от простого ручного выключателя.

Обычно такая конструкция выстраивается на основе четырех рабочих узлов:

  • панель защитная;
  • контактный датчик-сенсор;
  • электронная плата;
  • корпус устройства.

Разновидность приборов на базе сенсоров обширна. Выпускаются модели с функциями обычных выключателей. И есть более совершенные разработки – с регуляторами яркости, отслеживающие температуру окружения, поднимающие жалюзи на окнах и прочие.

Конструктивно сенсорный коммутатор выглядит так: 1 – защитная панель из закалённого стекла; 2 – плата размещения сенсорных элементов; 3 – текстолитовая панель с разведённой схемой электроники прибора; 4 – корпус (шасси) выключателя (+)

Мало того, что все эти виды коммутаторов управляются легким прикосновением, так существуют еще выключатели с дистанционным управлением. То есть, выключить светильник или убрать яркость свечения ламп прибора пользователь может, не совершая лишних движений в виде перехода от места отдыха к выключателю.

Опции и возможности устройства

Отдельного рассмотрения явно заслуживают выключатели с таймером.

Здесь присутствуют традиционные характеристики, такие как:

  • бесшумность действия;
  • интересный дизайн;
  • безопасное использование.

Помимо всего этого, добавляется еще одна полезная функция – встроенный таймер. С его помощью пользователь получает возможность управлять коммутатором программно. К примеру, задавать время включения и отключения в определённом временном диапазоне.

Уникальный вариант разработки коммутатора с внедрённым функционалом таймера. При помощи таких приборов открываются возможности управления освещением в строго заданное время. Экономия электричества очевидна

Как правило, подобные приборы имеют не только таймер, но также аксессуар иного рода – например, акустический датчик.

В этом варианте устройство работает как контроллер движения или шума. Достаточно подать голос либо хлопнуть ладонями и лампы светильника в квартире загорятся ярким светом.

Кстати, на случай слишком высокой яркости существует очередной функционал – диммерная регулировка. Оснащенные диммером коммутаторы сенсорного типа позволяют управлять интенсивностью света.

Модификация сенсорных устройств – акустический коммутатор. Действует по методике несколько иной, но тоже является прибором, где поддерживаются технологии использования сенсоров. В данном случае, сенсорным элементов выступает чувствительный микрофон

Правда, есть один нюанс для подобных разработок. Диммеры, как правило, не поддерживают использование в светильниках люминесцентных и светодиодных ламп. Но устранение этого недостатка, скорее всего, вопрос времени.

Подробнее о разновидностях “умных” выключателей света читайте в этой статье.

Правила подключения прибора

Технология монтажа подобных устройств, несмотря на совершенство конструкций, осталась традиционной, как это предусмотрено для стандартных выключателей света.

Обычно на задней части корпуса изделия присутствуют два терминальных контакта – входной и под нагрузку. Обозначаются на устройствах иностранного производства маркерами «L-in» и «L-load».

Техника подключения приборов мало чем отличается от стандарта. Основные рабочие клеммы: L1 (Load) – линия подключения фазы напряжения; L (In) – линия вывода напряжения под нагрузку; СОМ – терминал сопряжения приборов (+)

Эти обозначения должны быть понятны даже неискушенному пользователю. Однако в любом случае рекомендуется обращаться к паспорту устройства перед его установкой. Коммутация в схеме прибора осуществляется по фазной линии.

То есть, на вход «L-in» подается фаза — подключается фазный проводник. А с линии «L-load» снимается напряжение для нагрузки — в частности, для лампы светильника.

Между тем конструкции сенсорных выключателей могут предусматривать подсоединение нескольких независимых нагрузок. На таких приборах количество терминалов для подключения увеличивается.

Дополнительно с терминалом входящего напряжения «L-in» присутствуют уже два или даже три отверстия под нагрузку «L-load». Маркируются обычно примерно так: «L1-load», «L2-load» и т. д.

Полный расклад по выключателю: 1 – терминал выходов нагрузки; 2 – защитная панель; 3 – пружинный механизм крепления проводников; 4 – сведения о производителе; 5 – пожаробезопасный корпус; 6 – интерфейс двойного контроля; 7 – отверстие под винт (+)

Монтаж сенсорных коммутаторов также фактически не отличается от стандартного варианта. Конструкция выключателей изготовлена под размещение в традиционных подрозетниках. Крепление шасси рабочего механизма прибора, как правило, осуществляется винтами.

Выключатель на сенсорах своими руками

Приобрести выключатель сенсорного типа для домашнего использования, конечно, не проблема. Однако стоимость этих, своего рода интеллектуальных, приборов начинается от 1500-2000 руб. И это цена не самых совершенных конструкций. Поэтому логичным видится вопрос – а можно ли сделать сенсорную коммутацию света своими руками?

Для людей, мало-мальски знакомых с теорией электротехники, сооружение выключателя с применением сенсора — работа вполне выполнимая. Есть масса схемных решений на этот счет.

Схема сенсорного коммутатора на триггере

Многие схемы изготовления приборов подобного действия простые и понятные. Рассмотрим одно из многочисленных решений, которое можно реализовать своими руками для применения в домашних условиях.

Вот такая конструкция выключателя на двух сенсорах оценивается на рынке от 1600 руб. за штуку. Если есть навыки, нечто подобное всегда можно соорудить своими руками. При этом затраты на комплектующие детали примерно в пять раз ниже

Широко распространенная в радиолюбительской практике микросхема серии K561TM2 является главным звеном сенсорного выключателя, собираемого своими руками.

Микросхема К561ТМ – это триггер, состояние которого можно изменять подачей управляющего сигнала на его вход. Это свойство успешно используется для реализации функции коммутатора.

Входная цепь построена с добавлением полевого транзистора V11, который обеспечивает высокую чувствительность по входу и дополнительно хорошо изолирует вход от выхода.

Элемент сенсора Е1 схемы изготавливается в виде металлической пластины и подключается на вход «полевика» через резистор с большим сопротивлением. Так гарантируется безопасность устройства для пользователя в плане возможного поражения электротоком.

Схема прибора для сборки своими руками. Всего лишь одна микросхема, пара транзисторов и один тиристор потребуются для сборки полноценного сенсорного выключателя. Работает устройство ничуть не хуже промышленного (+)

Выходная часть схемы построена на связке биполярный транзистор VT2 – тиристор тока VS1. Транзистором усиливается сигнал, исходящий с микросхемы, а тиристор исполняет роль коммутатора. В цепь тиристора включается прибор освещения, которым требуется управлять.

Схема работает так:

  1. Пользователь касается металлической пластины (сенсора).
  2. Статическое электричество поступает на вход VT.
  3. Полевой транзистор переключает триггер.
  4. Выходной сигнал триггера усиливается VT2 и открывает тиристор.
  5. Лампа в цепи тиристора загорается.

Если пользователь прикоснётся к сенсору повторно, все операции повторяются, но с обратным переключением режимов. Все просто и эффективно.

Такое схемное решение допустимо использовать для управления светильниками, где общая мощность ламп накаливания составляет не выше 60 Вт.

Если необходимо коммутировать более мощные приборы света, можно дополнить тиристор объемным радиатором охлаждения. Металл для сенсора рекомендуется применять из серии материалов, хорошо проводящих ток. Оптимальный вариант — посеребренная медь.

Схема на основе инфракрасного датчика

Доступна для самостоятельной сборки схема коммутатора света, где в качестве сенсора применяется ИК-датчик. Здесь также используются доступные и недорогие электронные компоненты.

По степени сложности исполнения этот вариант рассчитан на электронщиков, которые только начинают свою карьеру.

Ещё одно схемное решение для устройства коммутатора сенсорного типа. Также имеет минимум электронных компонентов, но требует тщательной настройки для обеспечения качества работы. Здесь нужен наработанный опыт электронщика (+)

Базовой электроникой в этом решении выступают две микросхемы и следующие элементы:

  • светодиод обычный — HL1;
  • светодиод инфракрасный — HL2;
  • фотоприемник — U1;
  • реле — К1.

На базе микросхемы-инвертора DD1 собран генератор импульсов, а на базе микросхемы DD2 функционирует системный счетчик.

При определенных обстоятельствах, например, когда в зоне действия инфракрасного светодиода появляется биологический объект, срабатывает пара ИК-светодиод и фотоприемник. На базе транзистора VT1 появляется управляющий сигнал, которым включается реле К1. Светильник в цепи К1 загорается.

Если движение объектов в зоне действия инфракрасного датчика не отмечается, через 20 минут простоя счетчик насчитает количество импульсов от мигающего светодиода HL1, достаточное для отключения реле. Светильник отключится. Время ожидания (в этом случае 20 минут) определяется подбором элементов схемы.

Простейшая схема на транзисторах и реле

Максимально упрощенное решение – схема для самостоятельной сборки прибора сенсорного типа, которая представлена ниже.

Упрощенная до минимума схема на построение сенсорного выключателя своими руками. Тем не менее, при условии точного подбора радиоэлементов, обеспечивается вполне эффективная и надежная работа устройства

Здесь допустимо применить практически любой тип реле. Главный критерий – диапазон рабочих напряжений 6-12 вольт и способность коммутировать нагрузку в сети 220 вольт.

Сенсорный элемент изготавливается путем вырезания из листа фольгированного гетинакса. Транзисторы также можно использовать любой серии, аналогичные по параметрам указанным, например, распространенные КТ315.

По сути, эта простая схема представляет обычный усилитель сигнала. При касании поверхности сенсора на базе транзистора VT1 появляется потенциал, достаточный для открывания перехода эмиттер-коллектор.

Следом открывается переход VT2 и напряжение питания подается на катушку реле К1. Этот прибор срабатывает, его контактная группа замыкается, что приводит к включению прибора света.

Если нет желания экспериментировать и собирать устройство собственноручно, можно купить готовый коммутатор и самостоятельно установить его. Вся необходимая информация о выборе и подключении сенсорного выключателя изложена .

Выводы и полезное видео по теме

Этот обзор позволяет ближе познакомиться с коммутаторами света, быстро набирающими популярность в обществе.

Сенсорные выключатели, отмеченные продуктовой маркой Livolo, — что это за конструкции и насколько привлекательны они для конечного пользователя. Видео гид по коммутаторам нового типа поможет получить ответы на вопросы:

Завершая тему сенсорных коммутаторов, стоит отметить активное развитие в области разработки и производства выключателей для бытового и промышленного использования.

Выключатели света, казалось бы, простейшие конструкции, совершенны уже настолько, что теперь управлять светом можно голосовой кодовой фразой и при этом получать полную информацию о состоянии атмосферы внутри помещения.

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

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.

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.

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.

Наилучшим вариантом в представленной схеме будет использование серии поливеков КП501Б, и R1 на 2МОм.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

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.

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.

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.

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

Введение

Во многих современных устройствах в качестве органов управления используются сенсорные кнопки. Например, у меня на кухне с помощью сенсорных кнопок включается и выключается варочная поверхность.
Сенсорные кнопки хороши тем, что для них не нужны отверстия в корпусе, и у них отсутствует механический износ, присущий традиционным кнопками. Кроме того конструкция сенсорной кнопки, если не считать электронную начинку, намного проще механической, ведь это обычная проводящая поверхность изолированная слоем диэлектрика, и ей можно придать практически любую конфигурацию.
В этой статье я расскажу о простой реализации сенсорной кнопки на микроконтроллере.

Принцип работы сенсорной кнопки

По сути, сенсорная кнопка — это сенсор, то есть какая-то проводящая поверхность, и контроллер, измеряющий его емкость (способность накапливать электрический заряд). При неизменных условиях внешней среды емкость сенсора не меняется. Но когда к нему подносится палец, его емкость увеличивается. По этому изменению контроллер «делает вывод», что пользователь нажал на кнопку.
Емкость измеряется путем подсчета времени, которое требуется для ее заряда до определенного уровня напряжения. Это время зависит как от значения емкости, так и от величины зарядного тока, которая задается какой-то внешней цепью. В простейшем случае эту роль может выполнять резистор, подключенный одним концом к источнику питания, а другим к сенсору.

где Cs — емкость сенсора, Cf — емкости вносимые прикосновением пальца.

Поскольку емкость сенсора и ее изменения очень маленькие (единицы, десятки пикофарад), то время заряда тоже будет небольшим. Чтобы упростить измерение времени заряда, нужно увеличить его значение, а для этого необходимо заряжать емкость сенсора очень маленьким током (микроамперами).

Конфигурация сенсорной кнопки

От конфигурации (от его формы и размера) сенсора зависит его емкость. У меня в проекте использовался сенсор в виде вытравленной круглой контактной площадки диаметром 1 см. Также я пробовал использовать прямоугольные кусочки фольгированного текстолита разного размера. Чем больше площадь сенсора, тем больше его емкость и тем более чувствительную сенсорную кнопку можно сделать.
Чувствительную в том плане, что она будет в состоянии срабатывать через толстый слой диэлектрика. Вообще на эту тему лучше почитать атмеловские материалы, поскольку сейчас я об этом мало что могу сказать.

Схема

Схема, которую использовал я, представлена на рисунке выше.
Сенсор через резистор подключен к выводу микроконтроллера, который подтянут высокоомным резистором к плюсу питания. Первый резистор служит простейшей защитой от электростатики (ESD), а второй ограничивает зарядный ток.
В начальный момент вывод микроконтроллера работает в режиме выхода и на нем установлен уровень логического нуля. Емкость сенсора, если она имеет какой-то заряд, быстро разряжается на внутренние цепи микроконтроллера. Когда она разрядится вывод микроконтроллера переключится в режим входа с отключенным подтягивающим резистором и емкость сенсора начинает заряжаться через внешний высокоомный резистор. В это время программа опрашивает состояние вывода микроконтроллера и подсчитывает количество циклов опроса. Когда емкость зарядится до напряжения логической единицы, микроконтроллер зафиксирует это и сравнит состояние счетчика с каким-то пороговым значением. По результату этого сравнения микроконтроллер определяет поднесен ли к сенсору палец или нет.

Код

Сам принцип думаю понятен, теперь можно посмотреть как это может выглядеть в Си коде. Для реализации одиночных сенсорных кнопок, я написал небольшой программный модуль — драйвер.
Чтобы добавить его в свой проект, нужно переписать заголовочный и сишный файл драйвера (sensor.c и sensor.h) в папку проекта, добавить сишный файл sensor.c к проекту внутри среды разработки и включить заголовочный файл драйвера sensor.h (с помощью директивы include) в свой файл, где будут использоваться функции драйвера.
Разберем как им пользоваться. Для хранения настроек сенсора используется структура данных sensor_t. В настройки сенсорной кнопки входит адрес порта, номер вывода в порте, пороговое значение и текущее состояние. Чтобы добавить к проекту сенсорную кнопку, нужно для начала создать переменную типа sensor_t.
Пример:

#include «sensor.h»
….
//объявляем сенсорную кнопку
sensor_t sensor1;
Для инициализации используется функция SENS_Init(…) которой нужно передать адрес переменной, хранящей настройки, номер вывода микроконтроллера, адрес используемого порта и пороговое значение срабатывания. Пороговое значение зависит от емкости сенсора (от его геометрии) и от зарядного тока. Сейчас значение можно определить только экспериментально, потом я хочу добавить функцию калибровки.
Пример:
//инициализация sensor1 — 0-й вывод порта B, порог — 25 циклов опроса.
SENS_Init(&sensor1, 0, &PORTB, 25);
Опрос одной сенсорной кнопки выполняет функция SENS_Poll(…), которой нужно передать адрес переменной типа sensor_t. Эта функция возвращает состояние сенсорной кнопки. Для всех возможных состояний сенсорной кнопки объявлен специальный тип данных sensor_state_t. Но функция опроса возвращает только два состояния SENS_PRESSED и SENS_NOT_PRESSED. Остальные состояния сделаны на будущее.
Пример:
//опрос одной сенсорной кнопки
if (SENS_Poll(&sensor1) == SENS_PRESSED){
// зажечь светодиод

}

Функция SENS_Poll(…) выполняет один цикл разряда- заряда сенсора.

void SENS_Poll(sensor_t *sens)
{
uint8_t count = 0;
uint8_t pin = sens->pin;
volatile uint8_t *port = sens->port;
/*разрядка конденсатора*/
DirReg(port) |= 1<<pin;
while(PinReg(port)&(1<<pin) != 0 ){
count++;
if (count > SENS_COUNT_MAX){
return;
}
}
/*заряд конденсатора и подсчет времени*/
count = 0;
DirReg(port) &= ~(1<<pin);
while((PinReg(port)&(1<<pin)) == 0){
count++;
if (count > SENS_COUNT_MAX){
break;
}
}
/*сравнение вр. разряда с калиброванным значением*/
if (count > sens->calibr){
sens->state = SENS_PRESSED;
}
else{
sens->state = SENS_NOT_PRESSED;
}
}
Для достоверного определения состояния сенсора, эту функцию лучше вызывать несколько раз. Так же как делается при опросе механических кнопок. Работу функции нежелательно прерывать прерываниями, иначе подсчет времени заряда будет некорректным. Частоту вызова функции опроса можно сделать такой же, как при работе с механическими кнопками. Функция не оптимальная, из-за того, что доступ к порту осуществляется через указатель. Но это позволяет упростить процедуру настройки сенсора, используя только адрес регистра PORTX, а адреса регистров DDRX и PINX вычисляются из него.
И последняя функция драйвера — это SENS_GetState(…). Она просто возвращает текущее значение сенсорной кнопки.
Пример:
//переменная типа sensor_state_t
sensor_state_t state;

state = SENS_GetState(&sensor1);
if (state == SENSOR_PRESSED){
//сделать что-нибудь

}
Код самого тестового проекта очень простой. Инициализация выхода для светодиода, инициализация сенсорной кнопки и бесконечный опрос кнопки в цикле while(1). Никаких прерываний не используется. Частота работы микроконтроллера 9.6 МГц.

Файлы

Сенсорная кнопка на attiny13. Проект для IAR AVR.

Ссылки

Сенсорные кнопки. Реализация Петрова.

Какие бывают сенсорные кнопки. — Мысли злого плебея — ЖЖ

03:25 am — Какие бывают сенсорные кнопки.

Прежде чем описывать как я адаптировал емкостной сенсор geagood для ситуации отсутствия фазы в выключателе, опишу основные типы сенсоров.

  1. Оптический, touch free или IR Proximity Sensor.
    Принцип работы полностью совпадает с дымовыми извещателями. Он состоит из светодиода и фотоприемника разделенной перегородкой. В результате в нормальном режиме на приемник света не попадает свет от светодиода. Когда над перегородкой появляется препятствие, от свет излучаемый светодиодом отражается от препятствия и попадает на фотоприемник, что регистрируется как «нажатие». Описание работы сенсора.
    В отверстии расположено два элемента, — ИК-светодиод и ИК — фототранзистор (оба выполнены в почти одинаковых двухвыводных корпусах). Они расположены с разных сторон печатной платы и направлены в одну сторону, — к отверстию. Печатная плата на участке между ними должна не пропускать свет, то есть, здесь должен быть участок непротравленной фольги. ИК-светодиод постоянно излучает вспышки ИК — света, с частотой около 1 кГц. Мощность излучения светодиода и чувствительность фототранзистора должны быть настроены так, чтобы оптическая система срабатывала при поднесении пальца к отверстию на расстояние около 5 мм (или больше или меньше, — в зависимости от того, как нужно в конкретном случае).
    Так как он оптический, то он мало реагирует на радиопомехи. Поэтому его используют как датчик приближения. то есть к нему не прикасаются, а проносят руку на расстоянии меньшем 10 см от сенсора.
    Несмотря на идентичность функции с proximity sensor (датчиком приближения), он называется «touch free». Таких ВДУ с питанием 230В на aliexpress нет, но сенсорные выключатели с питанием 12В есть (1, 2, 3) продавцы их рекомендуют использовать для управления дверями чистюлями боящимися инфекции от прикосновения к залапаному сенсору. Внутренности одного из них с mysku.
    Видно, что он состоит из рядом расположенных «инфракрасного пульта» и интегрального приемника его сигнала. То есть с любым из них может работать инфракрасное ПДУ, если его правильно обучить.
    Если есть желание самостоятельно что-то похожее сделать, то там же есть инфракрасные датчики (TCRT5000L) для этих целей.
    Только сделать что-то приличное будет сложнее на нем, так как интегральный приемник выделяет полезный сигнал из несущей, а транзистор этого не делает. Пример реализации с интегральным приемником.
  2. Резистивный.
    Они чувствительны к загрязнению. Его сейчас не используют, но он встречался в советских кодовых замках и некоторых цветных телевизорах. Это обычная кнопка, только контакты замыкаются пальцем. На схеме телевизоров они так даже и обозначались. Ненавистники развитого социализма это могут объяснить дефицитом кнопок в СССР. Я это утверждать не буду, так как большинство фотографий телевизоров с УСУ-1-15 (устройство сенсорного управления) было с обычными кнопками имеющими пластиковый толкатель.
    Описание сенсора используемого в кодовом замке дано в журнале радио №4, 1982 год.
    Схема отдельного сенсора оттуда.
    Сенсорную кнопку такого типа можно купить у мастеркит (nm4013).
    Фотография сенсора с его инструкции по сборке.
  3. Емкостной.
    Может быть трех типов. Буду называть по типу общеизвестного устройства в котором оно проявляется.

    1. Однополюсный указатель напряжения.
      Определить можно по блестящей металлической пластине спереди. Он реагирует на емкостной ток между фазой и землей через тело человека. Для его работы обязательно нужна фаза. В принципе это самый надежный способ по трем причинам:
      -ловится сигнал достаточной чтобы зажечь неоновую лампочку, по моим измерениям, мощность сигнала может достигать 2мкВт;
      -частота сигнала очень низкая, поэтому не влияют радиопомехи;
      -ток емкостной, а значит грязь на сенсоре не влияет на его работу.
      В моем выключателе geagood он реализован так.
      Сенсор выглядит так.
      На таком же принципе был реализованы советские выключатели с микросхемой к145ап2, только там схема сенсора немного другая. В этой ток фазы идет через выпрямитель, стабилизатор, эмиттер транзистора Q3 и резистор сопротивлением 10МОм на тело человека, а там с фазы на тело человека через три резистора сопротивлением больше 1 МОм.
      Как он выглядел. Фотографии нарыл в интернете.
    2. Щуп осциллографа.
      Если посмотреть на экран осциллографа, то при прикосновении к щупу на экране появится синусоида амплитудой . Эта синусоида появляется из-за протекания емкостного тока от фазных проводов, проложенных рядом с телом человека, через тело человека на щуп, а потом на осциллограф и наконец на землю. Физики-теоретики емкостной ток называют «током смещения», так как он проходит через изолятор. То есть такой сенсор работает по тому же принципу что и «указатель напряжения», только «направление тока» обратное. Так как в качестве «земли» здесь участвует не громадная поверхность тверди, а только тело человека, то мощность сигнала в этом случае во много раз меньше. Например, мой мультиметр с внутренним сопротивлением 10 МОм показывает напряжение равное 6В при вставлении одного конца в «ноль», а другого к пальцу. Если щуп вставить в «фазу», то он показывать будет 60В. То есть мощность сигнала падает в 100 раз. Мультиметр может показывать еще меньше, так как в другом месте и другой мультиметр с таким же внутренним сопротивлением показал 4В. Промышленные выключатели так вроде не делали и не делают, но схемы их есть в интернетах и книгах. Например «Андрей Кашкаров Сенсорный регулятор освещения с блокировкой включения / Андрей Кашкаров, Андрей Бутов // Оригинальные конструкции для радиолюбителей. — Москва: Альтекс, 2005 г. — C. 62-65» или «Бутов, А.Л. Сенсорный регулятор освещения с акустическим реле / Н.А. Бутов // Радио-конструктор. — 2009. — №9. -С. 24-26», «Кашкаров, Электронные схемы для «Умного дома», стр. 29-33″ и т.д. В интеретах и журналах гуляет две схемы превращения сенсора «указатель напряжения» в сенсор «щуп осциллографа». Обе схемы придуманы Бутовым-Кашкаровым.
      На биполярных транзисторах два варианта.
      На полевом транзисторе.
      Вероятно, они не рабочие, так как у меня подобное превращение «указателя напряжения» в «щуп осциллографа» при помощи замены биполярного транзистора на составной, привело к превращению в глючный датчик приближения. Причем срабатывать начал при приближении на расстояние 20 см. Как многие пишут в интернетах по другому и не бывает, хотя возможно у Бутова-Кашкарова получилось, так как они настраивали коэффициент усиления. В настоящее время реализовывать сенсор по их методике не имеет смысла, так как сейчас существуют специальные дешевые микросхемы емкостных сенсоров с внутренним генератором очень маленького размера. Они должны быть более устойчивы к помехам. А если делать что-то с нуля, то микроконтроллеры сейчас реализуют такие сенсоры без всякой обвязки.
    3. Тачпад, LCR-метр или терменвокс.
      В таких сенсорах измеряется электрическая емкость между пластиной сенсора и цепями питания. Для этого в них существует генератор и приемник. В этом сенсоре эта емкость изменяет частоту колебаний генератора или амплитуду сигнала. Упрощенно, это тот же самый «указатель напряжения», только частота переменного напряжения увеличена в 1000-1000000 раз, в результате сопротивление конденсатора образованного человеком и проводами питания уменьшилось в такое-же количество раз, а значит без ухудшения помехозащищенности можно в такое же количество раз уменьшить напряжение или измеряемую емкость. По такому принципу можно делать сенсорные кнопки к которым надо прикасаться, датчики приближения или датчики объема/движения. Все зависит от мощности генератора. Любопытно, что русская википедия, когда описывает тачпад, то коммуниста Термена, Ленина, Дзержинского, Сталина и архипилаг-ГУЛАГ не вспоминают, хотя первое такое устройство придумал Термен и продемонстрировал его Ленину, а потом стал работать на соловетскую власть в шарашке. Зато много букв напечатали про apple, epson, apolo и т. д. Сейчас такие сенсоры реализуются чисто программно в микроконтроллерах или при помощи дешевых микросхем. На первый взгляд может показаться, что они отвязаны от электрической сети с глухозаземленной нейтралью, но это не так, так как смартфоны подключенные к зарядному устройству сходят с ума, если в них нет связи вторичной обмотки трансформатора с первичной. Так что хотя они и устойчивее «щупа осциллографа», но «указатель напряжения» получше будет. Они чувствительны к помехам ИИП, так как работают приблизительно на тех же частотах. Я конечно имею ввиду дешевые решения. Пластина сенсора в таких устройствах изолирована от внешней поверхности, поэтому снаружи будет стекло или пластик. Как они организовываются программно надо искать по ключевым словам «mTouch», «qTouch», «QMatrix». Продаются два типа микросхем их реализующих аппаратно: ttp22x (Китай) и at42qt10xx (microchip). В интернетах рекомендуют увеличивать площадь таких кнопок при помощи подпайки к выводам микросхемы проводов/антенн, но это глупо, так как эти «антенны» снизят помехоустойчивость и даже может оказаться, что кнопка всегда нажата. Тем более длинные провода к такому сенсору противопоказаны. Даже экранировка проводов не помогает от глюков. Они подходят только для сенсора типа «указатель напряжения». Я увеличил площадь сенсора при помощи приклейки над сенсором «бутерброда»состоящего из изолятора и проводящей пластины снаружи. Таким образом в рабочем режиме емкость сенсора не сильно увеличилась, но зато прикосновение к любой части металлической пластины над сенсором приводит к эффекту равнозначному прикосновению к месту над сенсором. В качестве изолятора использовал слюденую бумагу.

  4. Индуктивный.
    Таких сенсоров не бывает, так как у всех веществ, кроме ферромагнетиков, магнитная проницаемость близка к 1. Существующие индуктивные сенсоры — это просто кнопки, в которых вместо замыкающихся контактов надо прогибать электропроводную/магнитную пластину, тем самым изменяя потери энергии в катушке над которой расположена токопроводящая пластина. Я его описал только из-за того, что может возникнуть впечатление, что я что-то пропустил, так как в теории электротехники описываются три типа пассивных компонентов: резистор, конденсатор и индуктивность. Соответственно можно предположить что существует три типа сенсорных кнопок.

В виде таблицы.

Тип сенсора Внешний вид Свойства Помехозащищенность
оптический черный квадрат/круг 1. Реагирует на расстоянии.
2. Возможно легкое подключение инфракрасного пульта.
3. Большинство рассчитано на питание 12В.
Высокая
резистивный как на старых советских цветных телевизорах или кодовых замках 1. Чувствительный к грязи.
2. Сейчас не используется.
Высокая
Емкостной, типа «указатель напряжения» большая металлическая платина в центре Требует наличия «фазы». Высокая
Емкостной, типа «щуп осциллографа» неизвестно, так как они есть только в литературе и интернете Неизвестно, так как они есть только в литературе и интернете. Низкая
Емкостной, типа «тачпад», LCR-метр или «терменвокс» стеклянная или пластмассовая пластина спереди 1. Самый популярный тип, так как емкость в десятки пикофарад сейчас умеют измерять микроконтроллеры напрямую.
2. Провода между микросхемой и сенсорной панелью должны быть очень короткими.
3. Увеличивать площадь кнопки можно только приклейкой над сенсором «бутерброда» состоящего из изолятора и электропроводной пластины.
средняя

Сенсорная кнопка общие сведения

Сенсорная кнопка это отличная альтернатива типовым механическим кнопкам, которая никогда не изнашиваются и не засоряются, практически не ломаются устойчивы к агрессивным жидкостям, не требуют нажимного усилия, а также вандалоустойчивы.

Принцип работы сенсорных кнопок (СК)

Чувствительная поверхность типовой сенсорной кнопки генерирует электрическое поле реагирующее на изменение емкости при попадании в него биологического объекта, обладающего некоторой диэлектрической проницаемостью. При этом преобразователь настраивается на касание руки или пальца человека. При срабатываниях сенсорного выключателя запускается процесс переключения выходного ключа (построенного на транзисторе) и изменение значений выходных цепей.

Вокруг чувствительной поверхности большинства сенсорных кнопок находится кольцевой светоизлучатель, изменяющий цвет свечения при касании к сенсору. Среди СК существуют разновидности с внешним переключением световой индикации, позволяющие показывать текущее состояние схем управления. В центре чувствительной поверхности, под прозрачным колпачком можно разместить пиктограмму с подсказкой о назначении кнопки. Со стороны чувствительной поверхности в большинстве моделей СК с помощью специальных герметиков обеспечивается полная герметизация.

Сенсорные кнопки по функциональным вариантам можно разделить на следующие группы:

Динамические сенсорные кнопки При её касании, независимо от длительности прикосновения, переключение выходного сигнала осуществляется в виде импульса с определенной фиксированной длительностью, например 500 мс.
Статические СК Включение происходит во время касания сенсорной кнопки, а выключение при отпускании. Т.е Данный вариант является полным аналогом стандартной механической кнопки без фиксации, за одним но в большинстве моделей длительность активации ограничена 15-30 секундами, после чего статическая СК автоматически переключится в выключенное состояние.
Триггерные сенсорные кнопки — Выходное изменение сигнала идет при каждом касании, аналогично механическому варианту с фиксацией. После отключения питающего напряжения и повторной подаче питания сенсорный выключатель переключается в ждущий режим.
Комбинированные сенсорные кнопки Сочетание статических и триггерных возможностей сенсорных кнопок в «одном флаконе». Активация СК осуществляется при касании, если его длительность превышает определенный временной интервал, а выключение аналогично работе статической сенсорной кнопки. При сдвоенном коротком касании, СК сработает по триггерному варианту и удерживает сигнал на выходе до последующего прикосновения.
Пультовые — Включение происходит касанием , если выполняется условие присутствия положительного напряжения на входах сброса. Сброс или возврат в ждущий режимпроисходит по пропаданию фронта положительного напряжения на любом из входов сброса. При этом сбросовое воздействие имеет больший приоритет, чем включающее. Ждущий режим работы может индицироваться подсветкой, а в активном она выключена.

Простая сенсорная кнопка

Сенсорная кнопка своими руками, схема и описание работы

Простую радиолюбительскую самоделку можно собрать всего на нескольких доступных компонентах. В схеме использовано всего три биполярных транзистора, три сопротивления и один светодиод, (схему смотри в видеоинструкции). Собрать устройство можно даже с помощью навесного монтажа, всё должно нормально работать.

Транзисторы для самодельной констркции можно взять практически любые, в данном варианте NPN структуры: КТ315, КТ3102 или BC547. Сопротивления должны быть мощностью не менее 0,125 Ватт. Светодиод впринципе любого цвета, но лучше взять красный, т.к падение напряжение у них минимальное.

Касаясь пальцем до базы третьего транзистора мы открываем его благодаря наводкам, поэтому через него и огромное сопротивление номиналом 1 Мом протекает электрический ток, который открывает второй полупроводник, а через него уже срабатывает и третий биполярник, который управляет красным светодиодом. Сопротивление 220 Ом в этой цепочки является “токоограничительным”, на нём падает лишнее напряжение, что защищает диод от деградирования кристалла и полного выхода из строя

Если вместо светодиода в схему добавить реле, то через его контакты можно управлять почти любой нагрузкой, в зависимости от типа реле. Хотя более грамотным вариантом включение/отключение нагрузки является коммутация с помощью оптопары, в этом случае будет реализована гальваническая развязка.

Данная схема СК не имеет фиксации, дотронулись – нагрузка подключена, отпустили – она отключилась. Если нужно получить аналог СК с фиксацией можно дополнить в схему триггером, например, на отечественной микросборке КМ555ТМ2. В этом случае при касании к базе транзистора нагрузка будет включена до тех пор, пока не будет произведено следующее касание или не отключится питание.

На практике эту радиолюбительскую самоделку можно использовать для быстрого включения и отключения освещения, но из-за своей простоты схема далеко не идеальна и применять ее в серьезных конструкциях не советую.

Сенсорная кнопка своими руками — простой вариант на двух транзисторах

При прикосновении пальцем руки к выводам сенсора самодельного усилителя оказывается физическое влияние на нагрузку, т.к данная схема сенсорной самоделки способна усилить даже очень низкий ток, идущий через палец человека.

Т.к палец обладает некоторым сопротивлением, поэтому не получится им замкнуть низковольтную схему, чтобы заставить гореть светодиод. Это не говорит о том, что ток не протекает совсем, просто сила тока, идущая через тело человека в конкретном примере очень низкая. Но если его можно зафиксировать, а далее усилить, то без проблем можно использовать человеческий палец в схеме сенсорного переключателя, который непосредственно замыкает цепь со светодиодом или звуковым зуммером. Сенсорная кнопка на схеме выше, как раз и работает по этому принципу.

Схема емкостной сенсорной кнопки на основе микросхемы TTP223

Миниатюрная сборка TTP223 представляет собой сенсор нажатия и характеризуется током потребления и работой в приемлемом диапазоне напряжений (от 2 до 5.5 В)

Схема на рисунке выше может взаимодействовать практически с любым типом микроконтроллером или Arduino через разъем J1. На VCC рекомендуется подавать регулируемые 5 В, и выход OUT будет переключаться в «единичное№ логическое состояние, в тот момент, когда будет нажата кнопка. Светодиод LED1 — индикатор питания, а LED2 индикатор выхода. Чтобы он был задействован, нужно тоько поставить перемычку на JP1. В роли сенсорной пластины (на схеме TP) можно использовать небольшой лист металла в виде круга или квадрата нужного размера.

Сенсорный выключатель на микросхеме TTP223-BA6. В схеме использован модуль Arduino для управления мощной нагрузкой постоянного тока.

Сенсорная кнопка пример сборки на макетной плате.

Транзисторный вариант схемы сенсорной кнопки

Основу такой сенсорной кнопки образует пластинка из токопроводящего металла. Вместо индикаторной лампочки можно подключить обмотку реле. В схеме используются четыре транзистора, три биполярныха (Q2, Q3, Q4), и один полевой.

При конструировании радиоэлектронных устройств нередко возникает ситуация, когда сенсорное управление более предпочтительно, чем использование обычных кнопок или выключателей. Если прибор предполагается использовать в помещении, где за счет сетевой электропроводки присутствует электромагнитное поле, то обычная кнопка с сенсорным управлением может быть собрана по схеме, представленной на рис. 1.

Рис.1

При прикосновении к сенсору Е1 на затворе полевого транзистора VT1, включенного по схеме коммутатора, появляется наведенное напряжение и он открывается, включая реле К1. Использование транзистора КП501 (А, Б, В) позволяет сделать конструкцию максимально упрощенной, поскольку он выдерживает ток до 180 мА при напряжении сток/исток до 200 В и оснащен защитным диодом в цепи затвора. Поскольку наведенное на сенсор через тело оператора напряжение имеет частоту и форму сети (синусоида 50 Гц), для предотвращения дребезга реле оно зашунтировано конденсатором С2 (тип К50-29В) относительно большой емкости.

Таким образом нагрузка будет надежно включена на все время, пока оператор касается сенсора Е1. Конденсатор С1 предназначен для подавления импульсных помех и ложного срабатывания выключателя, чувствительность регулируется изменением номинала резистора R1. Реле можно использовать любого типа с соответствующими группами контактов и током срабатывания не более 150 мА, при этом напряжение питания конструкции соответствует значению напряжения срабатывания (6…27 В).

Рис.2

Несколько доработав схему и добавив еще один ключ и поляризованное реле, несложно собрать переключатель (рис.2). Здесь при касании сенсора Е1 нагрузка будет включаться, а при касании сенсора Е2 – выключаться. В режиме ожидания (при отсутствии касания сенсоров) реле обесточено, и конструкция потребляет минимальный ток. Назначение всех элементов схемы аналогичное предыдущей конструкции, диоды VD1 и VD2 предотвращают пробой транзисторов обратным напряжением самоиндукции обмоток реле во время переключения.

Рис.3

Следующая схема (рис.3) позволяет зафиксировать включение нагрузки на некоторое время после кратковременного касания сенсора. Здесь левая часть схемы представляет собой сенсорную кнопку, включающую реле, а отключает его таймер (С2, VD3, R3, R4), который запускается дополнительной группой контактов реле РПС32Б. Светодиод HL1 – индикатор включения нагрузки.

Рис.4

Все приведенные выше схемы могут работать только в том случае, если используются в помещениях, поскольку срабатывают от сетевой наводки на тело оператора. Если предполагается использовать устройство в полевых условиях, то сенсорную кнопку можно собрать по схеме, приведенной на рис.4. Здесь полевой транзистор открывается не наведенным на затвор сигналом, а благодаря сопротивлению участка кожи, замыкающего сенсоры Е1 между собой.

СЕНСОРНОЕ УСТРОЙСТВО С УЗЛОМ «ЩАДЯЩЕГО» УПРАВЛЕНИЯ НАГРУЗКОЙ

Среди многочисленных описаний сенсоров и триггеров в современной технической литературе для радиолюбителей можно встретить схемы устройств практически на любой вкус. После того как логические микросхемы с полевыми транзисторами, включая КМОП-микросхемы, стали широко доступны, создать сенсорное устройство не представляет большого труда. Тем не менее каждая из них имеет свои достоинства и свои недостатки, что предполагает наличие конструкторской ниши для новаторских решений и усовершенствований в этой области. Решив сказать свое слово по данной теме, предлагаю читателям описание несложного электронного устройства, сочетающего триггер (узел с двумя устойчивыми состояниями) и сенсорный узел, благодаря которому триггер управляется простым прикосновением к сенсорному контакту. Два устойчивых состояния триггера в сочетании с сенсорным узлом обеспечивают следующий режим функционирования: один раз коснулся сенсора — свет включился, второй раз коснулся — сенсор выключился.

Рекомендуемое устройство можно использовать в широких пределах — от выключателя ночника (бра) или узла управления вентилятором, до игрушек различного назначения. При этом следует иметь в виду не только область применения устройства, но и его конструктивные особенности. Так, например, сенсором может быть любой токопроводящий предмет, имеющий сопротивление от нескольких ом до десятков мегаом. В частности, это может быть декоративный цветок в горшке, так как его ствол, листья, земля и корпус цветочного горшка являются сенсорами. Этого можно достичь, если в качестве сенсора использовать металлический штырь, который воткнут в землю цветочного горшка на 2…10 см и электрически соединен с входом 5 микросхемы DD1 (Рис. 1.8).

Преимущество данной разработки перед уже известными схемами состоит в том, что совмещенное устройство реализовано всего на одной микросхеме К561ТЛ1 (что говорит о простоте конструкции), а также в особенности управления лампой накаливания. Этот узел не совсем обычен. Дело в том, что благодаря «не стандартному» управлению тиристором подача синусоидального напряжения от осветительной сети на лампу накаливания происходит на начальном участке синусоиды, т.е. когда мгновенная величина напряжения незначительна. Поэтому лампа накаливания не будет подвергаться перегрузкам в момент включения (самый опасный момент в «жизни» электроламп). Такое решение позволяет обеспечить надежность работы лампы и сохранить ее ресурс в случае реализации другой схемы управления лампой в сети 220 В. Электрическая схема устройства показана на Рис. 1.8.

DD1 К561ТЛ1

Рис. 1.8. Электрическая схема сенсорного устройства с узлом «щадящего» управления нагрузкой

Элементы схемы и их назначение

Микросхемы DD1.1…DD1.4. Образуют двухкаскадную схему триггера с чувствительным входом.

Наличие тиристорного электронного узла обеспечивает практически бесшумное управление нагрузкой.

Сенсорный контакт Выполняет функцию датчика. Представляет собой металлическую пластину площадью 25…30 см2, вырезанную . из жестяной декоративной решетки акустических систем любой марки. Пластина может иметь любую нужную форму (круг, квадрат).

Переменное напряжение, наведенное в теле человека, контактируя с сенсором Ει, влияет на компоненты микросхемы DD1.1 и DD1.2 и тем самым способствует переключению бистабильной ячейки RS-триггера, образованной элементами DD1.3, PD1.4, во второе устойчивое состояние.

Ограничительный резистор R2. Через этот резистор к выходу элемента DD1.3 подключается усилитель тока на транзисторе VT1.

Транзистор VT1. Выполняет функцию усилителя, который управляет тиристором VS1. Состояние транзистора VT1 и тиристора VS1 зависит от логического состояния на выходе триггера. Может быть заменен КТ3107 с индексами Б, Г, Д, Ж, И, Л, КТ361Г…КТ361Д, КТ814Б…КТ814Г.

В состоянии высокого логического уровня на выводе 10 микросхемы DD1.3 транзистор VT1 и тиристор VS1 заперты; в состоянии низкого уровня — открыты.

Тиристор VS1. Тип тиристора — КУ201К…М, КУ202К…М, Т112-10 или аналогичный.

Лампа накаливания EL. Является нагрузкой для тиристора VS1. Вместо нее можно использовать любую подходящую активную нагрузку с мощностью потребления до 60 Вт. При более мощной нагрузке тиристор заменяется более мощным и устанавливается на теплоотвод.

Ячейка RS-триггера переключается потенциалами низкого уровня по входам (выводам) 8 и 13 соответственно компонентов DD1.3 и DD1.4. При этом вход 8 Имеет значение S (Set — вход установки 1), а вход 13 — значение R (Reset — вход установки 0) схемы триггера. На входы RS-триггера подаются переключающие сигналы с отрицательным потенциалом.

Удерживающий R-вход (вывод 13 DD1.4) соединен с выходом микросхемы DD1.3, а удерживающий S-вход (вывод 8 DD1.3) — с выходом микросхемы DD1.4, в результате чего образуется замкнутая петля обратной связи для цифровых сигналов. Благодаря такому решению при каждом касании сенсора Е1 низкий уровень напряжения, управляющий триггером, будет присутствовать то на выводе 8 DD1.3, то на выводе 13 DD1.4. Соответственно с каждым прикосновением цифровой сигнал на выходах RS-триггера будет меняться.

Неполярный конденсатор С). Обеспечивает следующую начальную установку узла: устойчивое состояние триггера сохраняется, пока на устройство подано напряжение питания. В момент подачи питания триггер устанавливается так, что:

на выводе 10 микросхемы DD1.3 присутствует высокий уровень напряжения;

транзистор VT1 и тиристор VS1 заперты;

лампа накаливания ELI погашена.

Тип конденсатора — КМ6 или аналогичный.

Диод VD2. Основной компонент схемы. Обеспечивает следующий характер работы узла: если на выводе 10 микросхемы DD1.3 присутствует низкий уровень напряжения, транзистор VT1 открыт тогда, когда на диоде VD2 падение напряжения меньше, чем на стабилитроне VD1. В остальное время транзистор VT1 оказывается заперт. Поскольку процесс открывания транзистора происходит в соответствии с синусоидальным изменением переменного напряжения в осветительной сети 220 В с частотой 50 Гц, с такой же частотой поступают на лампу накаливания импульсы, открывающие транзистор и соответственно тиристор, и формирование этих импульсов происходит в начале каждого периода синусоиды.

Оксидный конденсатор С2. Сглаживает пульсации напряжения. Тип конденсатора — К50-24, К50-35 на рабочее напряжение не ниже 25 В.

Стабилитрон VD1. Защищает устройство от перенапряжения в осветительной сети 220 В, что особенно важно в ночное время и в сельских условиях. Тип стабилитрона — любой, рассчитанный на напряжение стабилизации 12…15 В, например Д814Д.

Ограничительный резистор Л4. Выполняет ту же функцию, что и стабилитрон VD1.

Элементы VD3, 1?4, С2 и VD1 образуют бестрансформаторный источник питания.

Выпрямительный диодный мост VD4…VD7. Тип диодной сборки — КЦ402А, КЦ405А, КЦ407А или дискретные диоды типа КД105Б…КД105В, КД243Г, 1Ν4004…1Ν4007. Эти же рекомендации касаются возможной замены диодов VD2 и VD3.

Постоянные резисторы Ri…R3, R6. Тип резисторов — МЛТ-0,25, С2-33.

Светодиод HL1. Тип светодиода — АЛ307БМ или аналогичный.

Ток потребления устройства (без учета тока потребления лампы накаливания) не превышает 12 мА. При необходимости микросхему К561ТЛ1 можно заменить ее зарубежным аналогом CD4093A…CD4093B.

Почему же при разработке конструкции была выбрана все-таки микросхема К561ТЛ1?

Дело в том, что микросхема спроектирована как четыре независимых логических элемента 2И-НЕ с триггером Шмитта; обладает высокой чувствительностью по входу, имеет высокую помехозащищенность (до 45% от У„ит); предельно малый рабочий ток потребления и может работать в широком диапазоне питающих напряжений (3… 15 В). Именно высокая помехозащищенность входов микросхемы от статического электричества и превышения напряжения входных уровней позволяет использовать ее в данной конструкции, содержащей сенсор.

Элементы сборки

Устройство собирается на монтажной плате и закрепляется в корпусе из диэлектрика. При монтаже стремятся минимизировать длину выводов элементов схемы и таким образом уменьшить влияние электрических помех. Силовая часть монтируется так, чтобы корпусы тиристора и выпрямительных диодов (в случае применения дискретных диодов) не имели несанкционированного контакта с другими элементами.

Распределение фаз при подключении устройства к осветительной сети не имеет принципиального значения. Чувствительность узла, реагирующего на сенсор Е1, корректируется резистором R7 (показан на схеме пунктиром): при увеличении сопротивления R1 чувствительность сенсора повышается, при уменьшении — снижается. Таким образом, порог чувствительности можно задать достаточным для срабатывания даже от случайного прикосновения домашнего животного или только от проводящей части тела человека.

В авторском варианте длина соединительного провода непосредственно от выводов 2 и 5 микросхемы DD1 до сенсорной пластины Е1 составляла 25 см. Обычно это неэкранированный гибкий провод типа МГТФ сечением 0.8… 1 мм2, длина которого не должна превышать 30 см. В этом случае резистор Р7 не нужен, так как узел работает без сбоев и ложных срабатываний.

Если в силу объективных причин, обусловленных конструктивными особенностями монтажа устройства, длина провода превышает 30 см, возможны ложные срабатывания, происходящие от электрических помех в осветительной сети 220 В, например при подключении утюга или электрочайника. В данном случае резистор R^ (показан внизу схемы на Рис. 1.8 пунктиром) должен быть включен в схему, чтобы полностью исключить ложные срабатывания.

Предлагаемое устройство удобно в использовании еще и потому, что в нем предусмотрен узел индикации состоянии триггера на светодиоде HL1. При открытых транзисторе VT1 и тиристоре VS1 и соответственно включенной лампе ELI светодиод HL1 будет светиться. Яркость свечения зависит от сопротивления ограничительного резистора R5 цепи коллектора VT1. При ином состоянии триггера светодиод будет погашен. Этот узел индикации удобен при контроле работоспособности устройства, если, например, лампа накаливания или элементы управления не исправны.

При испытаниях устройства автор, помимо провода МГТФ, использовал экранированный соединительный провод от выводов 2 и 5 микросхемы DD1 к сенсору Е1, соединив экран с отрицательным полюсом источника питания. Результат оказался удовлетворительным — влияние помех удалось избежать при длине провода 1 м. Однако применять экранированный провод в данном случае можно только при питании от источника с гальванической развязкой от сетевого напряжения.

Устройство в данном исполнении питается непосредственно от осветительной сети переменного тока 220 В и не имеет гальванической развязки. Поэтому при работе с ним необходимо соблюдать осторожность. Монтаж элементов следует производить при полностью отсоединенном от сетевого напряжения устройстве. После сборки устройства первое включение должно выполняться с помощью стабилизированного источника тока с понижающим трансформатором и с выходным напряжением 9…15 В (предварительно отсоединив узел управления нагрузкой и элементы бестрансформаторного источника питания). Отрицательный полюс источника питания (общий провод) заземлять не надо.

Устройство не требует наладки.

Чувствительность сенсора регулируют сопротивлением постоянного резистора R\. Как известно, принцип действия сенсора состоит в реакции на наведенное на теле человека (другом проводящем предмете) переменное напряжение. Поэтому там, где таких наводок быть не может, например в поле, а также там, где нет вблизи энергетических коммуникаций, сенсор практически бесполезен.

СЕНСОРНАЯ КНОПКА ДЛЯ ВКЛЮЧЕНИЯ

Важная часть любого электронного устройства – кнопка включения/выключения. В этой статье рассмотрим процесс создания сенсорной кнопки на микроконтроллере Attiny13, которой можно коммутировать отдельные светодиоды или светодиодную ленту. Устройство позволяет включить свет одним касанием металлической пластинки и выключить касанием той же пластинки. Включение и выключение – плавное. Если долго держать палец на сенсоре – светодиоды начнут плавно угасать, а затем вновь постепенно загораться, отпустив сенсор в нужный момент можно выбрать яркость свечения.

Схема принципиальная

Ключевым звеном схемы является микроконтроллер Attiny13, который распознаёт касание сенсора и управляет полевым транзистором VT1. Для его питания необходимо напряжение 5 вольт, которое формируется на стабилизаторе 78L05. Частота тактирования МК – 9,6 МГц, делитель на 8 отключён. Для установки фьюзов можно воспользоваться фьюз-калькулятором. Полевой транзистор предпочтительнее использовать с логическим управлением, например, IRLD110, по мощности подбирать исходя из количества и мощности светодиодов. Для небольшой нагрузки подойдут и обычные, например, IRF540.

Сенсором может служить обычная металлическая пластинка, чем больше её площадь, тем больше чувствительность. Более того, поверх самой пластинки можно положить слой дерева толщиной до сантиметра, тогда схема будет реагировать на прикосновение к дереву. Не следует выносить сенсор от схемы на большое расстояние, при этом сильно падает чувствительность. При длине провода менее метра срабатывания всегда чёткие, достаточно лёгкого прикосновения. Ложных сработок не наблюдается (даже если на сенсор сядет муха, свет не включится).

Список необходимых деталей

  • Резистор 10 кОм – 3 шт;
  • Резистор 1 кОм – 1 шт;
  • Конденсатор 10 нФ – 1 шт;
  • Конденсатор 100 нФ – 2 шт
  • Конденсатор 10 мкФ – 1 шт
  • Конденсатор 100 мкФ – 1 шт
  • Стабилизатор 78L05 – 1 шт;
  • Полевой транзистор;
  • Микроконтроллер Attiny13.

Правильно собранная схема в настройке не нуждается, требуется лишь прошить микроконтроллер. Прошивка и печатная плата прилагаются. Автор – Дмитрий С.

Форум

Обсудить статью СЕНСОРНАЯ КНОПКА ДЛЯ ВКЛЮЧЕНИЯ

admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наверх