Arco-systems.ru

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

Устройство сенсорного выключателя света

Сенсорный выключатель: схемы подключения, устройство и принцип работы

Технологии не стоят на месте, постоянно совершенствуются все предметы окружающего нас быта. Не обошел прогресс и такой привычный всем предмет, как выключатель света. Сегодня в продаже можно встретить сенсорные разновидности. Они отличаются эффектным дизайном, а также простотой управления. Существуют разные модели сенсорных выключателей. Схемы подключения, принцип их работы и устройство будут представлены далее.

Сенсорные выключатели. Виды и устройство. Работа и как выбрать

На современном рынке недавно появились такие устройства как сенсорные выключатели света. Они сразу завоевали популярность у потребителей, так как не только красиво и стильно выглядят, но и повышают комфорт, удобство их использования.

Сенсорные выключатели делятся на виды по нескольким параметрам.

По величине питающего напряжения:

  • От 220 В, они используются для замены механических выключателей.
  • От 12В, применяются для подключения светодиодных лент и других светильников.

По количеству подключаемых светильников, они могут быть одинарными, двойными или тройными. Есть устройства, которые коммутируют и больше светильников, но ими неудобно пользоваться и они встречаются редко, исключение составляют те, что управляются при помощи пульта.

По своей функциональности, сенсорные выключатели могут иметь такие дополнительные опции:
  • Возможность плавного включения света, что достигается за счет использования диммера.
  • Датчики звука.
  • Датчики движения.
  • Подсветка.
  • Таймер.
  • Возможность дистанционного управления.

Во время выбора, надо учитывать, что поддерживать плавное включение могут обычные и галогенные лампы, а среди светодиодных устройств эту функцию поддерживают только некоторые модели. Наличие датчика движения или таймера упрощает использование таких выключателей в коридорах или на лестничных площадках. Для создания «умного дома» применяются сенсорные выключатели, имеющие много дополнительных функций.

Коммутирующий элемент может быть в виде электромагнитного реле или симистора. Реле является механическим устройством, поэтому во время нагрузок происходит постепенное обгорание контактов. Симисторы такого недостатка не имеют, но они не всегда правильно работают с некоторыми моделями газоразрядных ламп.

В быту применяются емкостные, оптические и высокочастотные сенсорные приборы. Для работы емкостного прибора, надо просто нажать на кнопку. Второй тип имеет встроенные датчики освещенности или движения. Высокочастотные в своем составе имеют датчики активного типа или объема.

Устройство

Внешне сенсорные выключатели выглядят как пластина, которая по своим размерам соответствует обычному выключателю. Чувствительной может быть вся пластина или определенная ее область, в корпусе расположены элементы коммутации и управления.

Они состоят из таких элементов:

  • Блок управления, он обрабатывает полученный сигнал и передает его дальше.
  • Коммутирующее устройство, оно используется для замыкания электрической цепи, может менять силу тока, поступающую на осветительный прибор.
  • Сенсорная панель, она воспринимает касания руки или сигналы от пульта управления, в некоторых современных моделях достаточно провести рукой рядом с панелью, и касаться ее не обязательно.
Принцип действия

Работа такого оборудования заключается в том, что управление подключенными источниками освещения происходит за счет касания к панели управления или дистанционно.

Принцип работы емкостных: руку подносят к поверхности выключателя или рядом с ней, после чего срабатывает чувствительный элемент.

Инфракрасные реагируют на тепло, при этом предмет, излучающий его должен двигаться. Это может быть человек, животное или, например, пронесенный рядом нагретый чайник. Для того чтобы увеличить чувствительность такого приемника, устанавливают специальные линзы, которые увеличивают угол обзора, он может достигать 180 градусов.

Устройства с датчиком освещенности по своему принципу работы похожи на инфракрасные приборы, только реагируют не на движения, а на свет. Когда свет попадает на такой включатель, он срабатывает и выключает освещение.

При наличии датчика объема, такой сенсорный прибор работает по типу радара. Он постоянно излучает высокочастотные импульсы и когда в комнате меняется ситуация, то если заходит человек, прибор срабатывает и включает свет. Такие приборы имеют сложное устройство и в бытовых условиях практически не используются.

Применение

Сенсорные выключатели имеют значительно большую область применения, в сравнении с обычными. Кроме того, что они могут включать и выключать свет, с их помощью можно регулировать его яркость. Кроме этого, такие приборы устанавливаются в системе «умный дом» и могут контролировать работу различной бытовой техники, обогревательных приборов и т.д.

Инфракрасные устройства удобно использовать в коридорах или подъездах, подвале, ванной комнате и других помещениях. Во дворе дома такие выключатели могут использоваться для включения освещения ворот, калитки, въезда в гараж в тот момент, когда к ним подходит человек.

Наличие датчика освещенности позволяет использовать такие включатели для выключения фасадных фонарей. Когда наступает темнота, фонари автоматически включаются, а утром они самостоятельно отключатся.

Есть ситуации, в которых практически невозможно обойтись без сенсорных выключателей с пультом управления:

  • Когда выключатель находится в неудобном месте или к нему сложно дотянуться.
  • Если в доме есть люди с ограниченными возможностями.
  • Если в доме есть маленькие дети.
  • В спальне или другой комнате, так как они помогают управлять ее освещением, не вставая с кровати, дивана или кресла.
Читать еще:  Выключатель с регулятором яркости с подсветкой
Как правильно выбрать сенсорные выключатели

Главными параметрами при совершении выбора являются напряжение и сила тока, на которые рассчитаны сенсорные устройства. Максимальное и минимальное значение указывается на упаковке или в паспорте изделия. Если они не будут соответствовать параметрам электросети, то необходимо дополнительно устанавливать стабилизатор напряжения.

Кроме этого, учитываются и другие параметры:
  • Сколько устройств можно подключать к одному такому прибору, их обычно от 1 до 3.
  • Есть ли в нем диммер, то есть устройство, позволяющее плавно регулировать яркость света.
  • Наличие таймера, он позволяет включать или выключать свет в определенном режиме.
  • Принцип управления, существую модели, которые одновременно могут управляться как сенсорно, так и дистанционно.

После того, как вы определитесь с техническими характеристиками такого прибора, можно переходить к выбору его внешнего вида. Панель управления может быть пластиковой или стеклянной. Кроме этого, обращают внимание и на производителя, наиболее популярными являются такие компании:

  • Бельгийская компания Basalte, она выпускает высококачественные сенсорные приборы, отличающиеся оригинальным дизайном. Есть много видов, которые предназначены для монтажа в системе «умный дом».
  • Французская компания Legrand выпускает оборудование, имеющее много дополнительных функций, но такие выключатели имеют высокую стоимость.
  • Российская компания Livolo появилась на этом рынке недавно, но ее изделия уже стали популярными, так как она предлагает качественное оборудование, у которого доступная стоимость.
Достоинства и недостатки

Для того чтобы определиться, стоит ли приобретать такие выключатели, надо сначала ознакомиться с их достоинствами и недостатками.

Основные преимущества:
  • Могут использовать не только для включения разных источников света, но и для других бытовых приборов.
  • Имеют высокую прочность и не боятся влаги.
  • Простота монтажа, достаточно снять старый выключатель и на его место установить сенсорный.
  • Имеют высокую надежность и большой срок службы.
  • Могут выполнять большое количество функций.
  • Во время включения и выключения не издают никакого шума.
  • Помогают экономить электроэнергию.
  • Имеют высокую безопасность, для включения многих моделей надо только поднести руку к включателю, касаться его необязательно.
  • Так как электроэнергия на подключенные потребители подается плавно, за счет этого увеличивается срок их службы.
  • Наличие дистанционного пульта позволяет включать сеть, как на расстоянии, так и сенсорным путем.
  • Красивый внешний вид.

Если говорить о недостатках, то у таких приборов их практически нет, кроме того, что стоимость будет выше, чем у механических моделей.

Сенсорные выключатели являются современными устройствами, которые помогают облегчить нашу жизнь. Тем людям, которые сомневаются в необходимости их установки, надо вспомнить, как клавишные выключатели вытеснили поворотные модели, также через некоторое время будет и со всеми механическими моделями. Для максимального внедрения таких приборов в нашу жизнь, надо чтобы их стоимость была приблизительно равна цене механических выключателей и в скором времени они сравняются.

Преимущества сенсорного выключателя

После опыта эксплуатации сенсорных выключателей можно выделить следующие основные преимущества:

  1. Отсутствие даже малейшего шума;
  2. Большой выбор и стильность моделей;
  3. Присутствие гальванической развязки, а значит полная безопасность человека управляющего освещением или электроприборами;
  4. Возможность прикасания к сенсору даже влажными или мокрыми руками;
  5. Отсутствие механических поломок, а значит надёжность в течение всего длительного срока эксплуатации;
  6. Создание нескольких коммутационных систем в одном устройстве.

Схема простого сенсорного выключателя

Подобно розетке с пультом ДУ, сенсорный выключатель света также можно сделать своими руками. Одна из схем сборки своими руками предусматривает наличие там реле, в котором напряжение составляет 6—12 В. В качестве сенсорного элемента можно взять фрагмент фольгированного текстолита. Имеющиеся в выключателе транзисторы легко заменяются на КТ3102 либо КТ315. Подойдет любой диод импульсного типа, имеющий напряжение от 100 В.

Схема сенсорного выключателя

Функционировать схема будет в качестве усилителя сигнала:

  • когда человек каснется сенсора, откроются VT1 и VT2;
  • далее сработает реле, замкнув цепь. К цепи можно присоединить разную нагрузку. Один из концов релейного контакта подключается к сети напряжением 220 В, а второй – к осветительному прибору.

Такой сделанный своими руками выключатель, в отличие от магазинного варианта, подойдет для любой нагрузки вне зависимости от мощности. Если вы планируете подключать маломощные приборы, реле можете исключить из схемы и сделать более мощным транзистор №2.

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.

Читать еще:  Сенсорные выключатели освещения с подсветкой

Разновидности сенсорных выключателей

Сенсорные выключатели бывают дистанционными или локальными. В последнем случае находятся в непосредственной близости от коммутируемой силовой цепи освещения. В объёме одного топика нет возможности подробно рассмотреть все типы сенсорных выключателей. Читателю полезно ознакомиться с известными сегодня системами сигнализации. Многие сенсорные выключатели позаимствовали принцип действия из области охраны.

Пассивные инфракрасные сенсоры

Сейчас тематике пассивных инфракрасных сенсоров (PIR) уделяется большое внимание в охранных системах. Эти датчики реагируют на тепло, излучаемое человеческим телом. Чтобы избежать ложных тревог, ширина активного спектра урезана с обеих сторон. Выключатель срабатывает по пиковому излучению тела температурой порядка 36 градусов Цельсия. Обычно сенсорная система состоит минимум из двух приёмников оптического излучения, чтобы определить угловое положение объекта раздражения: входит человек в помещение или выходит.

В этом случае чувствительные площадки фоторезисторов (фототранзисторов) направлены по-разному. Тогда сигнал на них отличается, по разности судят об угловом положении. Этим достигается иная цель: прибор призван реагировать только на движущиеся объекты, чем минимизируется шанс ложного срабатывания. Человек обычно не сохраняет спокойствия, вызывает тревогу (сигнализация). От подобных систем легко защититься, одев обычный космический скафандр. Но в системе освещения подобные трюки не актуальны по очевидной причине: посетитель, наоборот, хочет, чтобы его заметили. Благодаря возможности определения направления, отдельные сенсорные приборы работают в режиме диммера: махнёшь в первом направлении – свет становится ярче, во втором – приглушается (продукция Leviton).

Сенсорный выключатель устанавливается так, чтобы срабатывать на избранный род посетителей. Допустим, человек сидящий в инвалидном кресле, ребёнок не будут замечены, если сенсор подвешен слишком высоко. Допускается снабдить помещение поясняющими надписями: махни рукой в окошечко. Это требуется при нежелании тратить электроэнергию на домашних животных. Несмотря на наличие шерсти, все живое отличается по температуре от окружающей среды.

Инфракрасные датчики не способны охватить все помещение физически. По тривиальной причине наиболее эффективные сенсорные выключатели на их основе – проходные. Ставятся в начале и конце коридора либо лестницы. При применении задержки выключения становится возможным использование в кладовках, подсобных помещениях. По-настоящему полезными сенсорные системы на пассивном инфракрасном излучении становятся в паре с интеллектуальным контроллером, который займётся подсчётом людей, вошедших и вышедших из помещения. Разумеется, любой умник из хулиганских побуждений такой тандем попытается обмануть, разумно дополнить сенсорный выключатель и контролёр вспомогательными средствами.

Использование сенсорного выключателя

Пьезоэлементы

Пьезоэлементы в сенсорных выключателях используются двух типов, в принцип действия которых заложены, соответственно:

  • Пьезорезистивный эффект – изменение сопротивления образца под действием механических нагрузок.
  • Пьезоэлектрический эффект – образование на гранях кристалла разницы потенциалов под действием механической деформации.

Оба эффекта открыты в XIX веке. Хронология совпадает с порядком следования в приведённом списке.

Пьезорезистивные сенсорные выключатели

Пьезорезистивный эффект (термин введён в 1935 году Джоном В. Куксоном из Висконсинского университета, от греческого piezo – давить) описан лордом Кельвином (журнал Труды Королевского научного общества, том 8, стр. 550-555, 1856-1857 годы, заметка от 17 июня 1857 года про исследование проводимости коммерческих проводов для телеграфа) на примере железа, платины и меди. Возможно, высказывание на тему увеличения сопротивления образца в пределах 0,5% в ответ на сильные и многочисленные изгибы вдоль всей длины лишь с натяжкой относится к теме. Но историки несогласны. Лорд Томсон исследовал причины различия проводимости образцов, использовавшихся в морском флоте и вывел простую формулу: важен поставщик меди. Деформации влияют на сопротивление в малой степени, допустимо пренебречь.

Томсон знал о влиянии механического натяжения. И на вручении ему премии Королевского общества (Бейкеровская лекция, 1856 год) доложил о любопытном эксперименте. В плечи измерительного моста Уитсона он включал проводники меди или железа одинаковой длины, но некоторые образцы растягивались подвесами. Прибор на диагонали регистрировал разницу. Томсон объяснил это механическими деформациями. Но доподлинно неизвестно, связно ли появление эксперимента с исследованиями, проводившимися в отношении телеграфных проводов. В довершение читатели могут ознакомиться с порядком цифр изменения сопротивления (ось абсцисс) на рисунке, взятом из журнала Труды IEEE за 2009 год.

Потом последовали многочисленные работы аналогичного толка. В XIX веке это заметки Томлинсона, а в XX – Бриджман и Ролника. Первые интересные результаты получил в 1932 году Аллен, установивший анизотропность изменений кристаллов цинка, кадмия, сурьмы, висмута и олова. Что касается прочих исследований, идеи Бриджман привели к созданию тензорных уравнений, описывающих процесс. В 1938 году, благодаря усилиям многих учёных, на свет появляются первые датчики. Наподобие тех, что сегодня используются в напольных весах и преобразуют деформацию в изменение сопротивления. Уже в 1950 году Бардин и Шокли предсказали значительный пьезорезистивный эффект в правильных кристаллических структурах за три года до открытия.

Читать еще:  Как подключить выключатель света с индикатором питания

В нынешнем виде пьезорезистивный эффект появился на свет 30 декабря 1953 года, благодаря инженеру с распространённой фамилией Смит из Лабораторий Белла, описавшему любопытное поведение кристаллов кремния и германия обоих типов проводимости. Вследствие механических воздействий образцы изменяли сопротивление. Магистр Университета Западной резервации Коннектикута активно интересовался анизотропными свойствами полупроводников и работами Бардина и Шокли. Новые датчики появились уже в 1950 году с чувствительностью в 50 раз превышавшей аналоги из чистых металлов.

Первой компаний, занявшейся производством пьезорезистивный датчиков, стала Kulite Semiconductor, основанная в 1958 году. В современных моделях кнопки созданы на основе тонкой мембраны полупроводника. При нажатии по центру у краёв возникает сильное натяжение, что изменяет проводимость участка. Измерение ведётся по мостовой схеме либо прочими методами. Напряжение дисбаланса усиливается и служит для управления включением и выключением света.

Пьезоэлектрические сенсорные выключатели

Пьезоэлектрический эффект открыт в 1880 году братьями Жаком и Пьером Кюри. Как и в предыдущем случае, явление оказалось предсказано заранее. Опираясь на теоретические предпосылки, Рене-Жюст Гаюи и Антуан Сезар Беккерель предположили о возможной связи электричества и механических деформаций. Первые успешные опыты поставлены на кристаллах кварца, турмалина, топаза, сахарном тростнике и сегнетовой соли. Да, многие вещества проявляют пьезоэлектрические свойства:

  1. Человеческие кости и сухожилия.
  2. Молекулы ДНК.
  3. Дентин и эмаль зубов.

Год спустя Габриэль Ионас Липпман предположил, исходя из основ термодинамики, существование обратного эффекта: деформации кристаллов под действием электрического поля. Эта догадка была подтверждена в 1882 году Жаком и Пьером Кюри, попутно они создали пьезоэлектрометр, использованный для исследования радиоактивных элементов. В 1910 году вышел учебник по физике кристаллов в авторстве Вольдемара Войгта.

Эффект вызвал пристальное внимание учёных. В 1917 году на фоне Первой мировой войны появляется сонар для подводных лодок (Пол Лангевин), а в 1921 – первый кварцевый резонатор (Волтер Гайтон Кэди). Развитие поисков привело к обнаружению титаната бария в 1946 году (Артур фон Хиппел). За послевоенное время появилось достаточно много применений эффекту пьезоэлектричества, но все они были мало связаны с рассматриваемой темой. Что касается устройств управления, отметим два из них, в обоих случаях применяющие полимерные пленки в качестве чувствительных элементов:

  1. US3935485 на пьезоэлектрическую клавиатуру. Назначение устройства не конкретизируется, но смотря на имена заявителей (Kureha Kagaku, Kogyo Kabushiki, Kaisha) и год (1976), предположим, что сборка предназначалась для управления автоматизированными линиями сборки на конвейерах.
  2. Заявленный в US4343975 (1980 год) образчик каждый может лицезреть и сегодня на электронных весах в магазине. Это клавиатура с подсветкой, благодаря чему работа оператора сильно упрощается.

Различие по функциональному назначению

Выключатели даже одного типа и исполнения могут выполнять различные функции. В большинстве случаев это различие определяется конструкцией контактной группы, но не всегда.

Обычный бытовой размыкатель-замыкатель электрической цепи, самый распространенный тип. В зависимости от количества клавиш управляет соответствующим числом контактных групп.

Выводы контактов со стороны питания обычно объединены.

Кнопка

Принцип работы выключателя с кнопкой отличается только направлением воздействия и, в некоторых случаях, отсутствием фиксации в нажатом положении.

Функционал контактов тот же, но устроен немного по-другому и на схеме обозначается другим символом.

Проходной

Этот тип включателей представляет собой, скорее, переключатель. Он оснащается перекидной контактной группой – в одном положении замкнута одна пара контактов, в другом – другая. Такие аппараты бывают в одноклавишном и двухклавишном исполнении.

На вид он может не отличаться от обычного ключа (если нет маркировки), но на тыльной стороне обычно наносится его внутренняя схема. Бывает в одиночном или двойном исполнении.

Используются такие аппараты в тех случаях, когда надо организовать независимое управление освещением из двух или более пунктов.

Перекрестный

У этого переключателя одна клавиша управляет двумя перекидными группами контактов, соединенными особым образом.

Такой аппарат используется совместно с проходными там, где надо управлять нагрузкой из трех и более мест.

Совмещенные приборы

Для повышения комфортности управления светом в квартире, офисе или на производстве созданы приборы, совмещающие несколько функций. Можно, например, приобрести:

  • поворотный выключатель с диммером;
  • проходной переключатель с диммером;
  • другие приборы.

Безграничные возможности по совмещению функций имеют аппараты на основе микроконтроллеров. Такие включатели применяют в системах «Умный дом».

В продаже доступно множество бытовых выключателей освещения, различающихся по исполнению, функционалу, внешнему виду. С их помощью можно организовать систему освещения от простой до управляемой со смартфона. Для этого важно понимать возможности и знать ассортимент современных коммутационных приборов.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector