Как собрать сенсорный выключатель своими руками — описание и схема сборки

Надежность любой системы тем выше, чем меньше движущихся элементов находится в ней. Поэтому, рассматривая выключатель освещения механического типа и сенсорный, можно отметить, что последний имеет в этом смысле серьезные преимущества. Но, кроме надежности, сенсорные приборы поражают, конечно, своей футуристичностью. Космический дизайн и расширенный функционал, что может лучше отвечать веянию современных технологий?

Применение инфракрасного датчика

Сенсорный выключатель света — назначение, виды, маркировка, выбор, подключение

Этот элемент можно смело использовать для изготовления универсального выключателя. По схеме, мастер также может задействовать недорогие электронные механизмы. Стоит отметить, что по степени сложности этот вариант рассчитан на опытных специалистов. В качестве базы необходимо задействовать две микросхемы, а также следующие детали:

• фотоприемник;
• обычный светодиод;
• реле;
• инфракрасный светодиод.

Генератор импульсов поможет собрать микросхему-инвертор. Если в зоне действия инфракрасного светодиода появился биологический объект, моментально срабатывает пара инфракрасного светодиода и фотоприемника. На базе классического транзистора образуется управляющий сигнал, которым включается реле. Если же активное движение в зоне действия датчика не происходит, то через 20 минут простоя счетчик насчитает определенное количество импульсов от мигающего светодиода, которого достаточно для отключения реле. Светильник погаснет. Стоит отметить, что время ожидания определяется подбором элементов схемы.

Сенсорный выключатель – что это такое

Сенсорное устройство способно чувствовать какое-либо воздействие на него. Говоря о выключателе, таким воздействием будет прикосновение человека к области чувствительной зоны. Но, в отличие от механического выключателя, кроме легкого прикосновения оператора, не требуется никаких дополнительных усилий, чтобы устройство сработало. Причем, повторное касание в этой же области приведет к смене состояния прибора — на противоположное.

Сенсорный выключатель света так же, как и обычный электромеханический, призван включать и отключать освещение. Но происходит это не при прямом механическом разрыве контакта, а через электронную схему, которая прежде анализирует сигнал, приходящий с датчика (сенсора), и дает команду на реле. Поэтому неправильно говорить, что выключатель с устройством сенсора совершенно лишен механики. Но надежность такого реле гораздо выше, нежели простой механический контакт.

Внешний вид устройства может быть совершенно разным. Но во всех случаях это панель, на которой есть определенный фон и сенсорные зоны четко обозначены. Для удобства ориентации в темном помещении сенсоры подсвечены специальной индикацией. Выключатели бывают на одну, две или три позиции с возможностью коммутации до трех зон.

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).

Из чего состоит устройство

Схемотехнически все сенсорные выключатели похожи друг на друга. Работа их основана на одних и тех же процессах. Поэтому один узел устройства (имеется в виду узел коммутации) собран на таких трех основных элементах:

1. Датчик или сенсор – чувствительный компонент, который находится сразу за лицевой декоративной панелью. В его задачи входит реагирование на прикасание либо приближение объекта, в частности, это палец человека.
2. Аналитическая схема управления. Выполненный на полупроводниковых элементах и микросхемах процессор, обрабатывающий информацию датчика и посылающий сигнал на исполнительное устройство.
3. Реле или коммутирующее устройство является исполнительным органом сенсорного датчика, которое уже осуществляет разрыв или включение цепи в зависимости от управляющего сигнала, поступающего на него от процессора.

Достоинства емкостных коммутаторов

Говоря о преимуществах данного вида включателей, следует отметить их следующие качества:

• Длительный срок эксплуатации. Этому немало способствует отсутствие движущихся частей и контактных групп.
• Совместимость со всеми типами осветительных приборов. Выпускаются модели с диммиром для светодиодных лент и энергосберегающих ламп, если у таковых предусмотрена такая возможность. Помимо этого допускается коммутация любых цепей, отвечающих условиям эксплуатации выключателей
• Наличие дополнительных функций.
• Возможность интеграции в систему «Умный дом».
• Большой выбор цветовых и дизайнерских решений. Выключатели «Зайцы» модельный ряд Kopou
• Отсутствие механических контактов.
• Сенсорный датчик можно установить в стандартный «стакан» для выключателя скрытой проводки.

Теперь кратко о недостатках. В первую очередь необходимо отметить, разницу в стоимости с обычными механическими выключателями, но она стала значительно меньше, чем 10-20 лет назад. Цена недорогих китайских сенсорных моделей сегодня значительно дешевле, чем на механические выключатели известных брендов, например GTS или Electronics.

Иногда наблюдается мерцание светодиодных ламп, подключенных к сенсорным включателям. Это может быть связано как с низким качеством самих источников освещения, так и бюджетными моделями коммутаторов. Проблему можно устранить двумя способами:

1. Использовать продукцию известных брендов (Jazzway, Panasonic, Сапфир, Funry, LightaLight, Tronic , Sesso и т.д.).
2. Подключить параллельно светодиодной лампе конденсатор на 0,1 мкф 630 В.

Преимущества СВ

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

Подключение сенсорного выключателя к сети

Несмотря на то, что сенсор — сложное электронное устройство, установка его в схему не требует от монтажника каких-то особых знаний. Все это объясняется наличием в выключателе типовых контактных разъемов, которые есть и в механических коммутаторах.

Также размер посадочного места сенсора и его элементы крепления согласуются со стандартными установочными коробками.

Рассмотрим подробнее, как подключить сенсорный выключатель:

• Отключить от электрической сети участок установки коммутирующего прибора.
• Снять декоративную панель при помощи воздействия на защелки.
• Определить на разъемах сенсора контакты фазы и линии (они отмечены «L-in» и «L-load» соответственно).
• Подключить соответствующие провода к контактам – фазу к «L-in», провод осветительного прибора к «L-load».
• Установить прибор в посадочную коробку.
• Зафиксировать выключатель к коробке при помощи разводных рычагов и саморезов.
• Установить лицевую панель на устройство.

Чем больше зон коммутации может обеспечить выключатель, тем больше пар контактов будет у него на тыльной стороне.

Сенсорный выключатель своими руками

Тем, кто любит работать паяльником, можем порекомендовать несколько схем сенсорных коммутаторов, которые будет несложно собрать своими руками. Начнем с простой схемы на полевом транзисторе, именно такой принцип был заложен в первых сенсорных устройствах.

Сенсорный выключатель на полевом транзисторе

Обозначения:

• Сопротивления: R1 – 10..15 кОм (необходимо подбирать под срабатывание сенсора), R2 – 3…5 MOм.
• Конденсаторы: С1 – 1000 пФ (подавляет ложное срабатывание), С2 – 33,0 мкФ х 50 вольт, С3 – 470 мкФ х 50 В.
• Транзистор VT1 – КП 501A.
• Реле К1, может использоваться любой тип, у которого ток срабатывания не превышает 150,0 мА.

Питание схемы осуществляется от источника с напряжением 12…24 В.

Теперь рассмотрим вариант на базе асинхронного RS-триггера NE555. Схема устройства приведена ниже.

Сенсорный выключатель на микросхеме NE555

Обозначения:

• Резисторы: R1 – 1.0 МОм, R2 – 1.0 MOм, R3 – 1,0 кОм.
• Конденсаторы: С1 и С2 – 15 нФ, С3 – 10 нФ, С4 – 0,1 мкФ, С5 – 100,0 мкФ х 25 В.
• Диоды: D1-D2 – 1N4001, D3 – типовой индикаторный светодиод.
• Микросхема – NE555,
• Реле такое же, как и в предыдущей электросхеме.

Приведенная схема в настройке не нуждается.

Завершая тему о самодельных сенсорных устройствах, следует упомянуть о системе Ардунио (Ardunio). На этой платформе можно собрать коммутирующее устройство, которое легко интегрировать в «Умный дом». Помимо этого такое устройство легко настроить на самостоятельную работу, в соответствии с заданной программой.

Компактный сенсорный датчик к системе Ардунио

Помимо этого, система позволяет создать несколько профилей под определенные задачи. Правда, для этого потребуются навыки программирования. Получить более подробную информацию о платформе Ардунио можно на нашем сайте.

Заметим, что в приведенных схемах для питания управляющей цепи требуется источник питания с напряжением 12-24 В. Для этой цели лучше всего использовать импульсные блоки питания. В качестве таковых отлично подходит электронный баланс светодиодных и энергосберегающих ламп.

Выбор сенсорного выключателя света

Перед тем, как приобретать устройство, необходимо определиться с его функциональностью. Для этого необходимо учитывать следующие критерии:

1. Мощность подключаемого оборудования и схема его подключения.
2. Исполнение, соответствующее типу проводки.
3. Условия эксплуатации (если планируется установка в ванной комнате, то подбирается устройство с влагозащитой).
4. Возможность дистанционного управления (пульт или смартфон).
5. Соответствие дизайна интерьеру помещения и т.д.

Определившись с основными задачами, можно приступать к выбору производителя. Естественно, что следует отдать предпочтение известным брендам, продукция которых отличается надежностью. Но при этом необходимо учитывать наличие в модельном ряде коммутаторов устройств с нужными функциями. Например, у Delumo имеются устройства управляемые радио пультом, а Sonoff специализируется на Wi-Fi устройствах, светильники Capsens Domuns Line «заточены» только под свои сенсорные коммутаторы и т.д. Нюансов может быть множество, поэтому рекомендуем детально изучить различные варианты.

Исходя из практического опыта, помимо известных брендов, таких как Легранд можно порекомендовать Vento Electriс, Wemmon, Fanri, Merten, CGSS, Steu, Шнайдер, Аристон и т.д.

Беспроводной сенсорный выключатель MakeGood Classic с пультом управления и подсветкой

Доработка типовых устройств

Многих не устраивает, что сенсорная зона на панели довольно маленькая, и для фиксации сигнала необходимо сделать касание в указанном месте. Приведем пример, как можно увеличить площадь косвенного контакта поверхности.

Увеличение зоны чувствительности сенсора

Следует взять провод и аккуратно припаять его к месту, где подается сигнал с датчика на сенсорной плате (для этого необходимо изучить принципиальную схему устройства). Подключенный провод укладывается по периметру корпуса. В результате такая рамка позволит без усиления уровня сигнала приводить к срабатыванию датчика при касании лицевой панели.

Следует заметить, что такое усовершенствование аннулирует гарантийные обязательства производителя.

Критерии выбора прибора

Так же, как и обычные выключатели, устройства рассчитаны на работу с определенным током и напряжением, поэтому при их выборе нужно в первую очередь обращать внимание на эти параметры. Информацию можно найти на корпусе устройства либо на его упаковке. Если электричество в реальной сети имеет отклонение от требуемых выключателем параметров, то в цепь нужно включить стабилизатор.

Другими критериями выбора являются:

• Количество зон подключения к одному прибору.
• Необходимость в диммере.
• Необходимость иметь таймер, пульт дистанционного контроля, датчик температуры или другую дополнительную функцию в устройстве.
• Тип устройства – сенсорный выключатель светодиодный, для других ламп или электрических приборов.

На самом последнем этапе можно определиться с дизайном изделия, его соответствием со стилем помещения, где он будет установлен.

Кратко о безопасности

При подключении сенсорного управления источниками освещения следует придерживаться тех же ном и правил, что предписываются для механических выключателей. То есть, перед началом работы необходимо обесточить линию, где будет производиться монтаж. Далее, придерживаемся следующих норм:

• Выключатели должны быть включены в сеть таким образом, чтобы производилась коммутация фазы, а не нуля.
• Если в сети питания используется заземляющий провод, он должен быть подключен к соответствующему контакту.
• Если для монтажа используется многожильный провод, то его концы необходимо опрессовать или залудить. В противном случае возможно нарушение контакта, что приведет к нагреву соединения.
• Нельзя использовать сенсорный выключатель с явными признаками нарушения целостности конструкции.
• Нагрузка должна соответствовать параметрам коммутатора.

В заключение

При установке любых систем (настольных сенсорных выключателей или настенных) следует не забывать о том, что работа с электричеством требует предельной внимательности и соблюдения техники безопасности. Поэтому при отсутствии необходимых навыков лучше пригласить для монтажа квалифицированного электрика.