Сенсорный выключатель света. Схема и подробное описание

09.12.2021

Преимущества СВ

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

Принцип действия

Любой сенсорный выключатель функционально разделен на три части:

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

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

Схема простого сенсорного выключателя из трехкаскадного усилителя

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

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

Схемы

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

Схема выключателя на двух транзисторах

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

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

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

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

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

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

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

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

Схема сенсорного электронного выключателя на симисторе

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

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

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

Схема сенсорного светорегулятора

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

Быстрое развитие технологической сферы деятельности человека повлияло и на другие сферы жизни, в том числе и на обустройство дома. Особенно это касается выключателей у различных электрических приборов. В таком случае хорошо поможет сенсорный выключатель. Этот прибор позволяет без лишних усилий управлять многими электрическими устройствами в квартире при помощи обычных прикосновений.

Особенности конструкции

Сенсорные выключатели обладают предельно простым принципом работы. Более того, сделать их можно самостоятельно в домашних условиях. Для включения света достаточно просто провести пальцем по специальной чувствительной панели . Такие модели обычно используются для управления светом и прочими приборами с малой мощностью.

Устройство очень чувствительное и реагирует даже на очень слабое прикосновение. Основу его составляют три элемента:

Стандартные виды конструкций способны включать, отключать и регулировать яркость света, управлять отопительными системами, оповещать о резких изменениях напряжения или температуры, а улучшенный датчик движения облегчает использование.

На данный момент существует три вида выключателей, предназначенных для разных целей и устройств.

Первый тип устройства работает при помощи пульта управления. Используют этот выключатель в случаях, когда сенсорная панель находится в местах, где ее сложно достать. Кроме того, таким видом устройства пользуются люди с ограниченной подвижностью. Для того чтобы контролировать устройство, не нужно покупать специальный пульт . Подойдёт универсальный, который можно подключить сразу к нескольким девайсам.

Второй вид выключателей отличается тем, что в него встроен таймер. Плюсы работы этого типа устройства заключаются в полностью бесшумной работе, простом монтаже и экономичности. Выключатель с таймером обладает повышенной безопасностью. Это означает, что при повреждении в электросети какого-либо кабеля, выключатель автоматически перейдёт в выключенное положение.

Датчик с таймером имеет красивое оформление, которое можно изменять в зависимости от дизайна комнаты. Его можно, например, покрасить в другой цвет. Этот тип также отличается надёжностью. Создаётся он с использованием качественного шлифованного стекла, благодаря чему имеет гладкую поверхность и безопасен в использовании.

Последний тип сенсорных панелей - оптико-акустические. Это особый вид, который отличается от других тем, что управляется он не пультом или лёгким касанием, а звуками и движением . В панелях устанавливаются специальные датчики с микрофоном или инфракрасным лучом. При произнесении ключевого слова или при движении в зоне луча на блок управления подаётся сигнал.

Преимущества устройств

Сенсорные панели надёжны, практичны и функциональны. Кроме этого, можно выделить ещё несколько достоинств, а именно:

возможность совмещать работу с любым электрическим прибором;
экономия электроэнергии;
более длительный срок использования;
простая и предельно понятная установка;
бесшумная работа.

Современная панель водостойкая и реагирует даже на прикосновения мокрыми руками.

Описание диммеров

Сенсорный выключатель света 220 Вт работает с таким улучшенным дополнением, как диммер. Это специальное устройство , которое добавляет в панель возможность регулировать яркость света, изменяя подающееся в лампы напряжение. Если человеку необходимо прочесть какую-то важную бумагу, но у него плохое зрение, можно без проблем повысить яркость в помещении.

В моменты же, когда свет не особо важен, можно понизить яркость до минимума, тем самым сохраняя довольно много электроэнергии. Кроме того, если в разных частях комнаты расположено несколько источников света, связанных одной цепью, с помощью диммера можно перенаправлять энергию на определённые лампы и отключать ненужные. Однако следует помнить, что использовать выключатель с диммером нельзя, если в люстре установлены энергосберегающие или люминесцентные лампочки.

Критерии выбора

К выбору сенсорного выключателя следует подходить ответственно. Первым делом необходимо узнать у продавца максимальное и минимальное допустимые значения тока и напряжения . Если с характеристиками сети в квартире они не совпадают, придётся дополнительно установить стабилизатор.

Кроме того, внимание необходимо обратить на то, сколько одновременно устройств будет подсоединено к одному аппарату, необходим ли диммер или таймер, а также будет ли устройство работать от датчиков или пульта. После выбора устройства по указанным характеристиками можно переходить к выбору его оформления.

Подключение устройства

Установка выключателя сенсорного типа не отличается от монтажа стандартного кнопочного.

Первым делом необходимо отключить электричество в доме. Затем нужно вынуть старый кнопочный выключатель и подготовить к установке сенсорный . С него нужно снять верхнюю панель и соединить клеммы с проводами из стены. Необходимо установить выключатель в монтажную коробку и при помощи винтов закрепить его и снятую ранее панель.

Создание датчика своими руками

Если средств на покупку сенсорного аппарата нет, можно самостоятельно собрать датчик движения и подсоединить его к обычному выключателю. Для того чтобы собрать сенсорный выключатель своими руками, необходимы такие элементы:

реле;
фольгированный текстолит, который и возьмёт на себя роль сенсора;
импульсный диод.

Используя специальную схему, необходимо собрать и спаять устройство, а затем встроить его в монтажную коробку.

Устройство является идеальной заменой кнопочным моделям. Оно выглядит более привлекательно, современно, обладает долгим сроком службы. При помощи такого выключателя можно хорошо экономить электроэнергию. Приобрести такой аппарат можно в специализированном магазине или собрать самостоятельно, если есть необходимые навыки.

В линейке большинства сенсорных радиоэлектронных устройств, в том числе и сенсорный выключатель света , особое положение имеют узлы, использующие прямо от осветительной электросети в 220 В.

Подобные конструкции имеют в своем составе минимум радиодеталей, легки в изготовлении и им не нужно внешнего источника питания. Поэтому они достаточно эффективны, значительно чувствительнее и надежны в эксплуатации.

Сенсорные устройства, хотя и не имеют гальванической развязки с электросетью и порой, это пугает радиолюбителей кажущейся опасностью поражения током от сенсора, совершенно безопасны и не могут нанести вред здоровью человека.

Единственное на что следует обратить внимание, так это на то, что монтаж и настройку сенсорного выключателя следует выполнять при полностью обесточенном устройстве, а во включенном состоянии допускается касание только сенсорной пластины.

Ниже приведена схема сенсорного выключателя света . Его принцип работы ни чем особым не отличается от устройств, построенных на триггере. Устройство переводит триггер в одно из устойчивых состояний и соответственно включает свет при первом касании к сенсорному датчику E1 и при повторном касании переводит его в другое состояние и тем самым выключится свет.

Продолжительность нахождения триггера в любом из двух устойчивых состояний ничем не ограничена, до тех пор, пока на устройство подано напряжение питания.

Описание работы выключателя света

Модуль триггера построен по типовой схеме на логической интегральной микросхеме DD1 К561ТМ2. В схеме использован только один из двух имеющихся элементов данной микросхемы. С выхода (1) микросхемы DD1 управляющий сигнал идет на усилитель тока построенного на транзисторе VT2. Управляющий вывод тиристора VS1 подключен к эммитеру VT1 и при достижении на нем напряжения в 3В тиристор открывается, тем самым включая свет.

Поскольку полевой транзистор VT1 обладает очень большим сопротивлением перехода сток-исток-затвор, плюс в цепи сенсора включены мегаомные резисторы R1 и R2, то это препятствует появлению напряжения электросети на сенсорной пластине. Транзистор VT1 открывается под воздействием напряжения электросети, которое наводится на сенсор от руки человека.

Резистор R3 шунтирует вход 3 триггера DD1. Триггер изменяет состояние во время каждого положительного сигнала на входе 3. По причине этого сигнал на его выходе 1 изменяется на противоположный.

В то время, когда на выходе 1 триггера DD1 бывает лог.0, транзистор VT2 заперт и нагрузка отключена. При присутствии лог.1 на выходе 3, транзистор и соответственно тиристор открыты и в результате этого нагрузка подключается к электросети. При рабочих деталях и безошибочном монтаже устройство начинает работать сразу и в настройке не нуждается.

Детали сенсорного выключателя

Все резисторы типа МЛТ или С2-33. Транзистор VT1 — КП501 с любой буквой, или же возможно применить КП7131А9. Стабилитрон VD1 имеющий напряжение стабилизации 6…12В можно заменить на Д814А, КС 175А, Д808. Оксидный конденсатор С1 — К50-24, К50-29. Выпрямительные диоды VD2- VD5 с обратным напряжением не менее 300В заменимы диодами Д112-16, КД226В. Электролампа накаливания HL1 рассчитана на напряжение 220В. Транзистора VT2 возможно заменить на КТ815Б — КТ815Г, КТ940Б — КТ940Г, КТ630А — КТ630В.

Сенсорный выключатель собирают на и устанавливают в подходящем по размеру корпусе из пластика. При пайке элементов нужно добиться, чтобы выводы радиодеталей были короткими (для ослабления воздействия помех).

Если возникнет необходимость изменить чувствительность сенсора, то это можно сделать путем подбора необходимого сопротивления R2. можно изготовить из любого металла диаметром не менее 3 см.

Данный сенсорный выключатель света обеспечивает включение и выключение источника освещения имеющего мощность не более 60Вт. При большей мощности, тиристор необходимо разместить на радиаторе.

Сенсорные выключатели света, как и розетки с защитой от влаги, не очень популярны в нашей стране — и среди покупателей, и среди производителей. Редко их можно увидеть, заглянув к знакомым в гости. Чудо техники, результат изобретательства, креативного подхода к стандартности вещей, сенсорный выключатель кажется чем-то диковинным, дорогим.

Так ли это на самом деле или давно пора немного отвлечься от ценностей ХХ века? На дворе XXI век и ностальгия не должна мешать смотреть в будущее, видеть перспективы, приближать новый виток эволюции цивилизации и сознания.

На работе и дома

Сенсорные выключатели давно пора покупать и подключать. Нет в них ничего лишнего. Это источник комфорта, простая по сути своей вещь, которую легко заменить, отремонтировать. Они надёжные и прочные, хотя и хрупкость им не чужда.

Нужны они для того, чтобы можно было зажечь свет при помощи щелчка пальцев, хлопка, произнесённого слова. Они могут реагировать на тепло и движение. Фото сенсорных выключателей убеждают в том, что они уместны в помещении с любым декором – универсальность их характеристика.

Их можно поставить не только дома, но и в офисе, внутри здания и на улице. Когда клиенты или сотрудники будут подходить к входной двери, например, свет будет включаться автоматически. Это поможет произвести хорошее впечатление на окружающих, проходящих мимо людей.

Сенсорный выключатель смотрится со стороны как фокус. А фокусы нравятся и взрослым, и детям. Даже собака заметит эту странность. Главное – чтобы никто не баловался с ним.

Хотя и при условии, что появятся смельчаки, готовые периодически смеха ради включать и выключать свет, всё равно потребление электроэнергии, статья расходов за коммунальные услуги сократится. Это, конечно, плюс.

Для эффективного освещения территории у подъезда можно поставить сенсорный выключатель. Конечно, лучше чтобы всю ночь у подъезда горел свет. Но если у дома четыре подъезда и у каждой двери горит лампа, можно жителям одного из них договориться, установить такой выключатель, внести разнообразие.

Он пригодится и в том случае, если прожектор хорошо освещает двор и плохо освещает крыльцо. Дополнительное освещение поможет набрать код домофона правильно, достать ключи, поставив сумку на лавочку и так далее.

Сенсорный выключатель для светодиодной ленты тоже подходит, не только для классических светильников. Он в полной мере соответствует всем новинкам на рынке светотехники. Актуальна данная технология, если в доме проживают люди с ограниченными физическими возможностями.

Оптимальный вариант – инфракрасный датчик

Решившись приобрести себе сенсорный выключатель, следует в первую очередь ответить на вопрос: каким датчиком он должен быть дополнен, какой сигнал должен интерпретироваться как команда «включить свет»? От этого зависит сложность выключателя, его стоимость.

Сенсорный выключатель с инфракрасным датчиком – это сложная электронная система. Улавливает он либо сильное тепловое излучение на большом расстоянии, либо не сильное, на близком расстоянии.

Радиус действия у сенсоров всегда ограниченный. Важно правильно расположить даже самые мощные. Они должны размещаться в таком месте и под таким углом, чтобы ребёнок мог свет включать, любой человек мог его выключить, уходя из комнаты.

Сенсорные выключатели, реагирующие на тепло руки, более просты и стоят не так дорого. Как подключить сенсорный выключатель с инфракрасными датчиками с максимальным радиусом действия?

Конечно, придётся повозиться с установкой. Те же сенсорные выключатели, которые реагируют на тепло руки, установить не проблема. Они могут занять то место, где всегда был расположен выключатель.

Реагирующие на прикосновение

Выключатели, которые реагируют на прикосновение, появились сравнительно недавно. Они являются компромиссным, наименее фантастическим, наиболее реалистичным вариантом, чем-то напоминают обычный мобильный телефон.

Их главное преимущество – беззвучность, отсутствие даже минимальных усилий при включении и выключении света. С ними легко и детям и взрослым. Это красивые, стильные выключатели, которые могут стать первым шагом на пути дальнейшей модернизации жилья. Такие технологии легко полюбить, захотеть ими обладать, пользоваться.

Датчик звука

Реакция на хлопок, слово – это удобно или нет? Установить такой сенсорный выключатель, конечно, можно, но есть риск того, что вскоре он надоест, разонравится. Постоянно нужно прилагать усилия, оттачивать мастерство создания нужного сигнала, привыкнуть к этому.

Преимущества у такого выключателя, конечно, есть. Находясь в любой части комнаты, не подходя к нему, можно включить свет.

Дистанционное управление

Часто ли пульт от телевизора теряется? Если да, значит, пора создать специальное место для хранения пультов. Пульт для выключателя света тоже можно будет хранить в этом ящике стола, в этой шкатулке, возможно, на выбранной для их размещения полке.

Такой выключатель более консервативен, в сравнении с остальными, ведь и пульт от телевизора не всегда нужен. Телевизор иногда дополнен креативной технологией реагирования на слова, звук, тепло. Рассчитана эта разновидность на любителя. И всё же проще, легче жить, более комфортным становится помещение с нею. Стандартный выключатель стоит заменить.