Arco-systems.ru

Журнал Арко Системс
6 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сенсорный выключатель света блок

Принцип действия и преимущества использования сенсорных отключателей света

Сенсорный выключатель света 220 вольт обеспечивает подачу или выключение света. Подача или отключение происходит за счет сенсорного сигнала.

Воздействовать на сенсор можно так:

  • нажатие кнопки на пульте;
  • воспроизведение звука;
  • невесомое прикосновение;
  • легкое движение.

Сенсорный датчик имеет ключевое отличие от механического: не требуется нажимать на кнопку выключателя.

Разработка сенсорного Z-Wave выключателя на аккумуляторе со светящимися кнопками

Второй год я разрабатываю свой уникальный Z-Wave выключатель с сенсорными кнопками, который удовлетворит меня по функционалу, дизайну и стоимости изготовления.

С самого начала была цель сделать 4-х кнопочный выключатель на аккумуляторе размера 80х80 мм максимально тонким, сенсорные кнопки должны быть большие и при касании светиться целиком, а не только небольшой кружочек, как у всех. В итоге получился стильный тонкий выключатель, способный управлять любыми устройствами умного дома.

Во время разработки я решал множество задач по схемотехнике, дизайну корпуса и выбору материалов. Особенно интересным является создание самой сенсорной кнопки, которая светится целиком, но обо всем по порядку.

  • Функционал
  • Дизайн корпуса
  • Разработка печатной платы
  • Изучение рассеивателей света
  • Подбор материалов рассеивателя
  • Использование

Видео работы сенсорного выключателя в конце.

Функционал

Требовались следующие возможности выключателя:

  • Включать/выключать свет
  • Регулировать яркость освещения

4 кнопки управляют 2-мя группами освещения. Верхние кнопки при удержании плавно увеличивают яркость, при коротком нажатии включают свет. Нижние кнопки при удержании плавно уменьшают яркость, при коротком нажатии выключают свет.

Сделать, чтобы каждая кнопка работала в режиме переключения, нажал — вкл, нажал — выкл. Это позволит управлять 4-мя группами освещения.

Дизайн корпуса

Мне понравилась идея с 4-мя большими сенсорными кнопками компании Basalte, и я решил развить её в своем направлении.


Рис. 1 — KNX выключатель Basalte

Я хотел, чтобы при касании кнопка светилась сама целиком, а не отдельный светодиод. Поэтому корпус представляет из себя узкую рамку с вырезами для 4-х сенсорных кнопок. Продуманы замочки для крепления задней крышки и углубления для установки магнитов. Крепежная пластинка приклеивается к стене на двухстороннюю клейкую ленту и к ней уже крепится сам выключатель с помощью магнитов. Удобно использовать выключатель как переносной пульт и удобно заряжать аккумулятор.


Рис. 2 — Корпус сенсорного выключателя

Все детали корпуса разработаны в Blender и распечатаны на 3D принтере белым ABS пластиком.


Рис. 3 — Разработка корпуса сенсорного выключателя в Blender

Разработка печатной платы

Печатная плата разработана в Proteus. Это вторая версия, в ней используется одна сенсорная микросхема TTP224 на 4 канала. В первой версии использовалось 4 шт. одноканальных TTP223, разницы в работе никакой, но при использовании TTP224 меньше компонентов паять.


Рис. 4 — Разработка печатной платы сенсорного выключателя в Proteus

Главными компонентами на плате являются:

  1. Z-Wave радио чип
  2. Аккумулятор Robiton 800мАч
  3. 3.3V Step-Up/Step-Down Voltage Regulator S7V8F3
  4. Микросхема заряда аккумулятора TP4056
  5. Схема переключения питания с аккумулятора на USB
  6. Кнопка калибровки
  7. Микросхема сенсорных кнопок TTP224

Z-Wave чип работает в диапазоне 2.7В — 3.6В, аккумулятор выдает до 4.7В, поэтому я использовал повышающе-понижающий преобразователь 3.3В Pololu S7V8F3. Для заряда аккумулятора использовал дешевую и многим известную микросхему TP4056, ток заряда настроил на половину емкости аккумулятора 400мА. При подключении зарядки, питание устройства переключается на USB и аккумулятор спокойно заряжается, схема переключения питания реализована на одном транзисторе и диоде. Кнопка при нажатии сбрасывает питание регулятора и вся схема перезагружается, это нужно для калибровки TTP224. На лицевой части платы находятся 4 площадки сенсорных кнопок размером 40х40 мм и 4 светодиода. Производство заказано в Seeedstudio, качеством и ценой очень доволен.


Рис. 5 — Плата сенсорного выключателя

Самым главным компонентом в сенсорном выключателе является контроллер сенсорной кнопки. Я провел тестирование 3-х контроллеров и у каждого оказались, как плюсы, так и минусы. Результаты тестирования 3-х контроллеров сенсорных кнопок:

Плюсы: Дешевый, на текстолите с одной стороны могут быть площадки сенсоров, на обратной стороне другие компоненты, но при этом сильно снижается чувствительность. Настройка выходного сигнала: высокий/низкий уровень, настройка режима кнопки: переключение/включение. 4 канала.

Минусы: Если с обратной стороны сенсорной площадки находятся дорожки, то плохо работает сквозь оргстекло более 3 мм и еще хуже если на стекло наклеена пленка, не реагирует на небольшое касание, только нажатие всей подушечкой пальца, даже с настроенной максимальной чувствительностью (Cs = 1pF, диапазон 0-50pF, чем меньше, тем чувствительнее).


Рис. 6 — TTP224 на готовой плате

Плюсы: Реагирует на небольшое касания сквозь 3 мм (и больше) оргстекло, если настроить чувствительность на среднем уровне (Cs = 22nF, диапазон 2-50nF, чем больше, тем чувствительнее). Автоматически подстраивается под толщину стекла.

Минусы: Под сенсорной площадкой не должно быть никаких дорожек, ни питания, ни земли, иначе снижается чувствительность. Выход только высокий уровень. 1 канал только.


Рис. 7 — Тестовая плата AT42QT1011

Плюсы: Реагирует на небольшое касания сквозь 3 мм (и больше) оргстекло. Защита от помех с помощью земли вокруг и под площадкой сенсоров, автоматически подстраивается под толщину стекла. 5 каналов.

Минусы: Долго реагирует на нажатие и долго понимает, что палец отпустили, порядка 0.5 секунд. Если удерживать палец на площадке сенсора, то через 9 секунд выключается светодиод, происходит калибровка. Сенсорную площадку требуется закрывать землей со всех сторон, в том числе и под площадкой, иначе срабатывает в любой точке касания текстолита.

Читать еще:  Выключатель регулятор света реостат подключение


Рис. 8 — MTCH105 на макетной плате

Выбрал TTP224 (4 канала), потому что на одном текстолите с одной стороны можно разместить все компоненты, а на другой стороне — площадки сенсоров. Пожертвовал чувствительностью, через 3 мм оргстекло срабатывает если коснуться целиком подушечкой пальца, хотя это можно трактовать, как защита от случайного касания :). Если под площадкой сенсора нет дорожек, то реагирует сквозь 4 мм оргстекло при малейшем касании.

Изготовить сенсорный выключатель с двумя текстолитами, первый — для сенсорных площадок, второй — для всех компонентов. Добавить вибромотор и бузер. Реализовать функцию слабой подсветки при срабатывании встроенного датчика движения.

Изучение рассеивателей света

Стояла задача — равномерно засветить площадку размером 40х40мм, которой касается палец. Из-за ограничений размера корпуса, получилось впихнуть только по одному светодиоду для каждой площадки.

Я изучил устройство нескольких сенсорных выключателей: Livolo, Vitrum, HTTM touch button. В каждом использовался свой подход к равномерному рассеиванию света.

Итальянский Z-Wave выключатель с дорогим декоративным стеклом. Отражатель-рассеиватель реализован следующим образом: на прозрачном оргстекле нарисован обод светоотражающей краской, сбоку подсвеченный одним светодиодом. Со стороны светодиода краски меньше нанесено, тем самым достигается равномерное свечение по всему ободу. Сверху устанавливается декоративное стекло.


Рис. 9 — Рисунок светоотражающего обода на оргстекле

Бюджетный китайский сенсорный выключатель. На плате располагается 2 светодиода: красный и синий, светодиоды светят внутрь замутненного полупрозрачного пластика, из-за частых преломлений света внутри получается равномерное свечение всей поверхности, на текстолит нанесена светоотражающая краска.


Рис. 10 — Сенсорная часть выключателя Livolo

HTTM — HelTec Touch Model

Готовый сенсорный модуль с Noname микросхемой. Отражатель-рассеиватель состоит из 3-х частей: текстолит с луженой площадкой, оргстекло для торцевой подсветки с множеством микроямок, белая мутная пленка.


Рис. 10 — Разобранный сенсорный модуль HTTM

Подбор материалов рассеивателя

Рассеиватель из матового оргстекла

Обычное прозрачное 3 мм оргстекло обработал мелкой шкуркой с двух сторон для придания матовости. Такое оргстекло равномерно рассеивает свет по всей поверхности. Толщина материала позволяет комфортно работать с любой сенсорной микросхемой. Но на поверхности видны мелкие царапины, что влияет на эстетический вид.


Рис. 11 — Матированное оргстекло

Рассеиватель из оргстекла для торцевой подсветки (LGP) и молочного оргстекла
Использовал 2 разных оргстекла толщиной по 2 мм, бутерброд из двух элементов получился 4 мм. Нижнее оргстекло для торцевой подсветки, благодаря нанесенным белым точкам, равномерно рассеивает свет по всей поверхности. Верхнее молочное оргстекло дает мягкое свечение и красивый вид, при этом яркость заметно ниже и увеличивается вес выключателя.


Рис. 12 — Оргстекло для торцевой подсветки и опаловое оргстекло

Панель лайтбокса от компании Ledison
Российская компания Ledison предоставила на тест панель от лайтбокса состоящую из 3-х компонентов: светоотражающая подложка, специальное светорассеивающее 3 мм оргстекло (на вид прозрачное, но внутри видна зернистая структура), прозрачная защитная пленка. Верхнюю пленку я заменил на матовую Oracal 8500 и получилось хорошее рассеивание. Но при работе с выключателем пленка выглядит не солидно, может поцарапаться и её трудно приклеить без пузырьков.


Рис. 13 — Бутерброд для лайтбокса от Ledison

После всех тестов в выключателе применил светоотражающую подложку от Ledison, а их оргстекло сделал матовым. На данный момент это лучший вариант для меня, и равномерно рассеивает, и яркость не снижена, и толщина подходящая.


Рис. 14 — Корпус, плата и рассеиватель

Использование

Первые тестовые версии выключателей я изготовил 2 года назад и имею уже опыт их использования, один установлен около санузла на высоте 120 см и удобен для детей, второй располагается около кровати и управляет ночником, люстрой и LED подсветкой. Т.к. все кнопки разделены перекрестием их легко нащупать в темноте и нажать нужную. Световой фидбэк точно говорит какая кнопка нажата. По сравнению с кнопочными выключателями минусов не обнаружил.


Рис. 15 — Сенсорный выключатель на аккумуляторе в деле

Заметил приятный побочный эффект, выключатель около кровати можно использовать для подсветки тумбы, если нажать на нижние кнопки.

На данный момент в Z-Wave чипе используется прошивка от 4-x кнопочного брелока Z-Wave.Me Key Fob, удобно, что она уже есть готовая и хорошо работающая, неудобно, что не все функции есть, которые хочется. Единственным нерешенным вопросом осталась засветка уголков в центре, нужно закрывать фольгированной пленкой, но пока думаю куда лучше лепить фольгу, на корпус внутри или на оргстекло.

Далее в планах перейти на свободно программируемый Z-Uno Module для реализации всех программных хотелок.

Умный сенсорный выключатель Girer Wi-Fi без нулевой линии: автоматизация Smart Home

Сегодня у нас пойдет речь об автоматизации освещения. Для этого есть масса вариантов, я же остановился на замене выключателей. Очень мне приглянулись вот такие выключателе с сенсорными кнопками. Основным аргументов в выборе послужил симпатичный внешний вид, но самым главным было отсутствие нулевой линии. В моих выключателях ее нет, поэтому при установке могут быть нюансы. Получится управлять выключателем со смартфона – главная интрига для меня.

Читать еще:  Как правильно подключить выключатель света с тремя клавишами

Умный сенсорный выключатель Girer — УЗНАТЬ ЦЕНУ

Прямоугольная версия выключателя Girer — УЗНАТЬ ЦЕНУ

Содержание

  • Внешний вид
  • Внутренности
  • Монтаж
  • ПО
  • Видеообзор
  • Вывод

Внешний вид

Поставляется выключатель в простой картонной коробке. На задней части должны быть отметки о цвете, протоколе работы и количестве кнопочек на передней панели.

Внутри находится сам выключатель, инструкция по эксплуатации и конденсатор.

В инструкцию я очень рекомендую заглянуть, для понимания всех схем подключения и прочих возможностях нашего выключателя.

В отдельном кульке находится конденсатор, который будет «эмулировать» нулевую линию для нашего умного выключателя. В целом, если вы дома не используете LED лампы, в чем я очень сомневаюсь, то работать будет и без этого конденсатора.

Сам выключатель бывает как с одной, так и с тремя сенсорными клавишами, а также, черного или белого цвета. Передняя панель пластиковая, чем-то напоминает акрил. Сенсорные кнопки обладают подсветкой, когда свет горит кнопка подсвечивается красным светом, когда свет выключен – синим светом.

Дополнительный плюс в том, что нет необходимости менять подрозетник на квадратный, как в случае работы с выключателями от Xiaomi. На задней части колодка с винтами, для подключения проводки.

Если рядом с выключателем установлены другие, или группа розеток, то перед покупкой проверьте «встанет» ли этот выключатель. Так как размеры корпуса у него немного больше, чем у стандартных. 86 миллиметров. Толщина составляет 9,5 миллиметров, глубина в подрозетнике 25,5 миллиметров.

Внутренности

Аккуратно отщелкиваем верхнюю часть выключатели и откладываем ее в сторону. Все равно для монтажа ее пришлось бы снимать.

Далее аккуратно вытаскиваем внутренности нашего выключателя.

Выкручиваем 3 винта и достаем «силовой модуль» реле и контактной группой.

На каждый канал установлено релеGOLDEN GH-1A-12L с током 10А.Не знаю, почему писали про 500W в инструкции, реле позволяет коммутировать до 2,2 кВт.

Обратная сторона платы.

Мозги устройства опознать сложно, так как вся информация на чипах тщательно затерта.

Монтаж

Всегда работы с электричеством проводите без его присутствия. Не забывайте выключить автомат этой группы освещения или центральный автомат в квартире. Проверяем какой светильник из двух/трех подключен ближе всего к выключателю. Именно туда нам предстоит установить конденсатор. Если светильник 1, то этот шаг пропускаем.

Демонтируем старый выключатель, не забывая схему подключения проводки.

Теперь необходимо снять ближний светильник, и в параллель двух проводов закрепить конденсатор из комплекта. В моем случае я просто сажаю его на клемник, рядом с проводкой от светильника.

Подключаем фазу на L, провод от ближнего светильника, там, где установлен конденсатор, на L1, остатки на L2 и L3, соответственно.

Закрепляем выключатель в подрозетники идущими в комплекте винтами, я, правда, закрепил их выкрученными из прошлого выключателя. Экономия должна быть экономной =)

Проверяем работу, предварительно включив автомат.

По умолчанию выключатель сразу переход в режим сопряжения. Но если этого не произошло, зажимаем на 5-7 секунд любую сенсорную кнопку, пока она не начнет моргать.
Открываем приложение Smart Life или Tuya Smart, нажимаем плюсик для добавления нового устройства. В открывшемся окне выбираем любой девайс с поддержкой Wifi. Указываем свою WiFi сеть и пароль к ней. Спустя 30-40 секунд произойдет добавление нового устройство в экосистему умного дома. Сразу рекомендую переименовать девайс.

В основном меню сразу видно статус выключателей, и так же можно ими управлять. Удобно, что по бокам вынесены две кнопки одновременного включения или выключения светильников.

Тут же можно задать таймер обратного отсчета для каждой линии светильников. Интересная функция, для детской. Говоришь ребенку, у тебя 15 минут, и все 15 минут прошло свет потух =). По сути изменяет состояние устройства на противоположное, было выключено — станет включено, и наоборот.

Дополнительно для каждой линии можно создавать свой таймер включения или выключения, может вполне пригодится для имитации присутствия дома, или для создания различных автоматизаций по времени.

В настройках можно создать аж целую ассоциацию, для мультиконтроля. Причем для каждой клавиши выключателя можно добавить сработку другого прибора. Как пример включили свет в ванной и сразу, с помощью умного реле, включилась вытяжка.

Кроме этого, можно создать группу устройств, как светильников, так и реле и прочих девайсов, и управлять ими одновременно. После создания появится отдельное, виртуальное устройство для управления. Быстро включать или выключать светильники или группу светильников можно прямо из меню приложения Smart Life.

В умных сценариях можно заставить включаться/выключаться наши светильники не только по сработке любого из датчиков, но и, например, при наступлении темноты, или спустя несколько минут, включать освещение. Данные про восход/заход солнца программа берет относительно нашего местоположения.

Получается вот такой пример автоматизации.

В роутере определяются как на базе чипа esp8266.

Видеообзор

Вывод

Действительно сделать любой светильник умным, повесить на него различные сценарии или банальное управление со смартфона стало намного проще. Большим плюсом является возможность подключению выключателя к проводке без нулевой линии. Да и внешний вид мне в целом нравиться. Покупкой доволен, могу рекомендовать.

Читать еще:  Как подключить выключатель свет вентилятор

Правила выбора

Чтобы сполна воспользоваться всеми преимуществами, нужно правильно выбрать сенсорную модель выключателя. При выборе нужно руководствоваться следующими критериями:

  • количество ламп, которые будут подключены;
  • место размещения диммера;
  • планируется ли дополнительное подключение электроприборов;
  • напряжение работы (12 или 220 вольт);
  • необходимость в дополнительных функциях.

Только при учете этих параметров вы сможете сделать правильный выбор.
А теперь рассмотрим самые популярные модели.

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

Разновидности

Чувствительный механизм может иметь дополнительные элементы, его система основывается на разнообразных принципах работы.

Стоит отметить наиболее популярные варианты:

Модификация с пультом дистанционного управления. Удобно пользоваться при включении бра, светодиодной ленты, к примеру, управлять освещением многоуровневого натяжного потолка. Все выключатели света с пультом дистанционного управления являются обладателями своего неповторимого адреса. А проще говоря, каждый радиопередатчик включается только на команды, посланные с установленного в оперативной памяти ресурса управления.

Емкостной тип действует в роли средства измерения освещения и восприимчив к нахождению объекта на определенном расстоянии. Механизм устанавливают вместо классических переключателей света. Чтобы привести его в действие, не требуется кликать клавишей. Устройство реагирует на малейшее касание. Такую установку можно смонтировать самостоятельно.

С таймером, который в заданное время выдает определенный сигнал. Минимизирует расходы электричества, выключая свет, если из квартиры все ушли. Электронная схема прибора создана и приспособлена к различным видам ламп: традиционные лампы, с парами галогена, со светодиодами, также сенсорные выключатели используют для функционирования любого оборудования, что в большей степени расширяет области использования.

Переключатель, оснащенный инфракрасным датчиком, выполняет свои функции бесконтактно. Он распознает только тепловые излучения в электромагнитном поле, которые исходят от тела при передвижении. Аналогичное название – это датчик перемещения.

Работа этого устройства основывается на действии чувствительного элемента. В приемник, снабженный накопительной линзой, электрооптическое устройство посылает тепловые потоки.

Сенсорные выключатели для светодиодных лент (диммеры), предназначенные для регулирования света. Они могут работать в совокупности с установками на питании не меньше 12 В.

Модели снабжены фотодатчиками, которые блокируют переключатель при дневном свете. Исключена вероятность срабатывания сенсорного механизма на маленькие объекты, как домашние животные.

Сборка сенсорного выключателя своими руками

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

Последовательность монтажа платы сенсорного выключателя света своими руками:

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

Вместо металлизации переходных отверстий впаиваем тонкую проволоку, которую зачищаем со стороны сенсоров.

Для светодиодов сверлим отверстия.

PIC12F629 паяем первым и «шьем» на плате, потом можно поставить ИК приемник.

  • PIC16F628А также пишем на плате. Это можно сделать, когда все компоненты установлены. Если не пишется в монтаже где-то брак.
  • 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.

    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.

    голоса
    Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector