Сенсорные выключатели. виды и устройство. работа и как выбрать

Сенсорный выключатель: описание

Внешне выключатель представляет собой панель из кристаллического стекла, на которой нанесена разметка. Полупроводниковое устройство осуществляет контроль над светильниками, карнизами, жалюзи и разной техникой, запитанной от данной точки.

Лаконичный дизайн конкурирует с дизайнерскими моделями, имеющими разную форму, цвет и вид пластины.


Встроенная подсветка обеспечивает беспрепятственный доступ к кнопкам управления в ночное время, а контроль над подключениями осуществляют интеллектуальные микросхемы.

Основные составляющие устройства:

• декоративная пластина из хрусталя;

• элемент реагирования;

• полупроводниковая схема, выполняющая анализ и управление;

• коммутационная часть, отвечающая за замыкание/размыкание цепи.


Применение и установка сенсорных выключателей

Чаще всего они применяются всё же в бытовых условиях для включения осветительных проборов, для настольной лампы, для бра. То есть на производстве в сложных условиях пока его применение их не так распространено. Сенсорный выключатель для светодиодной ленты может быть сделанный также и с установленным диммером, с помощью которого плавно или ступенчато регулируется яркость излучаемого светового потока. Устанавливается он непосредственно в светильнике под его стеклянным или другим прозрачным элементом. При одном коротком касании источник света включается, а при удержании пальца на сенсоре происходит изменения яркости. При этом место выключателя рекомендуется выделить светодиодом.

Если помещения имеет длинный коридор или же тоннель, то включить один и тот же светильник выключателем, расположенным в начале и конце его не получится, для этого предназначен проходной сенсорный выключатель. Подключается он по специальной схеме.

Для этого оба выключателя должны быть обязательно проходными. Как механические коммутационные устройства, так и сенсорные стоит выбирать в соответствии с мощностью включаемых электроприборов.

Ещё одним уникальным примером подключения и установки сенсора является монтаж его в зеркале. Сенсорный выключатель для зеркала монтируется за отражающей поверхностью и срабатывает даже бес прикосновения, а только при движении руки возле активного чувствительного элемента. Это даёт бурный полёт фантазии для дизайнерской мысли. Сенсорный выключатель для зеркала состоит из электронного блока и инфракрасного датчика. При повторном движении руки возле датчика нагрузка отключается.

Советы по выбору выключателей

Чтобы купленное устройство оправдало ожидания хозяина и повысило комфорт в доме, рекомендуется перед выбором учесть свои потребности. Также стоит продумать, какими функциями должен обладать выключатель.

При планировании покупки следует учитывать важные факторы:

• количество источников света, которые будут подключены к устройству;

• особенности микроклимата помещения (уровень влажности, наличие поблизости точки отопления и др.);

• количество дополнительно подключаемых приборов и необходимость автоматического управления их работой (температурный датчик);

• требуется ли авто отключение/включение освещения (датчик движения).

Отдавать предпочтение стоит производителям, которые имеют многолетний опыт производства аналогичной продукции. Они дорожат своей репутацией, а значит, обеспечивают в процессе производства должный контроль качества изделий.

Монтаж RBG контроллеров и самостоятельная сборка сенсорного коммуникатора

RBG ленты отличаются от одноцветных наличием 4 контактов. Они промаркированы R, B, G, V+ — красный, голубой, зелёный и общий плюс. Провода соответствующего цвета соединяют выходы ленты с одноимёнными клеммами на контроллере. Пятый контакт W (белый) присутствует у некоторых моделей лент. Это стоит учитывать при подборе управления к светильникам.

Питание заходит в контроллер через V+ и V- (COM). Без проблем параллельно сцепляются 1–2 ленты максимальной длины 5 м. Если необходимая протяжённость светодиодного освещения больше, используется усилитель.

Инструменты контроллера:

  • кнопки или сенсорная панель непосредственно на приборе;
  • пульт управления через инфракрасный порт (необходима полная проходимость сигнала);
  • ПУ радиоуправления;
  • беспроводной сенсор или приложение мобильного устройства по сети Wi-Fi.

При достаточных знаниях и умениях в области электротехники можно попробовать собрать сенсорный выключатель самостоятельно. В самой простой схеме приёмником выступает медный или алюминиевый элемент, спаянный с конденсатором ёмкостью 0,22 мкФ. К нему последовательно соединяют два транзистора КТ315, а потом резистор на 30 Ом и система параллельно соединенных электрического конденсатора 100 мкФ (16 V), реле сопротивлением 400 Ом и полупроводника Д226. Параллельно цепи может стоять третий конденсатор.

Принципиальная схема подключения

Выключатель света выглядит на схеме так:

Это простейшая схема из старых домов. Для того, чтобы стандартная лампа с напряжением 220 В была включена, необходимо подключить два провода: фаза (L) и нейтраль (N).

Следующая схема ближе к современности:

Тут в электрический блок подается 3-проводной кабель питания.

  • бронзовый провод — фазный
  • синий провод — нейтральный
  • желто-зеленый — защитный провод

Дополнительный кабель направляется от электрической коробки к лампе. Как мы уже определили, переключатель освещения имеет задачу прерывания цепи только в одном месте, и это место — фазовый провод.

Для приведенной выше схемы в рассмотренном примере добавим еще два элемента, которые, возможно и не будут использоваться в случае наличия автоматического выключателя, но стоит всё-равно упомянуть их. Этими элементами являются:

  • Трёхжильный шнур питания направляется к следующему переключателю.
  • Четвертый провод (черный) в кабеле между коробом (это дыра в стене для выключателя) и лампой.

Этот пока несвязанный проводник может быть полезен в будущем, например, когда необходимо установить двойной выключатель и лампу с большим количеством лампочек, чтобы избирательно включить свет на разные уровни яркости.

Как работает сенсорный выключатель – схемы подключения

Любой простой сенсорный выключатель содержит в своём составе следующие три компоненты:

  • Особый чувствительный элемент, срабатывающий от прикосновения пальца или от его приближения к поверхности;
  • Схема сенсорного выключателя света на полупроводниковых элементах, обеспечивающих усиление поступающих с датчика слабых сигналов;
  • Исполнительный или коммутационный узел, выполненный на транзисторах и реле (с его помощью осуществляется управление нагрузкой).

Принцип работы рассмотрим на примере простейшего электронного устройства, работающего от питающего напряжения 16 Вольт. На размещённом ниже рисунке изображена схема сенсорного выключателя этого типа.

Схема простейшего сенсора

Из рисунка видно, что электронная часть выполнена в виде каскадного усилителя, обрабатывающего поступающий с сенсора слабый сигнал и повышающего его амплитуду до требуемого уровня. Этот вариант исполнения выключателя может быть использован для коммутации небольших токовых нагрузок.

Первый каскад усилителя настроен таким образом, что имеющегося на теле человека статического электричества вполне хватает для того, чтобы открыть входной транзистор VT1 при прикосновении пальцем к его базе. Общее количество каскадов в этой схеме – три, что позволяет достичь требуемого коэффициента усиления на выходе.

При повторном прикосновении тот же потенциал тела человека приводит к закрытию транзистора и пропаданию напряжения на релейной обмотке. Его исполнительные контакты отключают цепочку, питающую линию освещения.

Важно! Тип э/м реле подбирается таким образом, чтобы с помощью его контактов можно было коммутировать значительные по величине токи. Прежде чем приступить к изготовлению сенсорного выключателя своими руками, нужно рассмотреть схему функционирования устройства

Электронная часть чаще всего представлена каскадным усилителем, который обрабатывает поступающий с главной панели сигнал. Именно этот узел поднимает амплитуду поступающей волны до нужного уровня

Прежде чем приступить к изготовлению сенсорного выключателя своими руками, нужно рассмотреть схему функционирования устройства. Электронная часть чаще всего представлена каскадным усилителем, который обрабатывает поступающий с главной панели сигнал. Именно этот узел поднимает амплитуду поступающей волны до нужного уровня.

Этот вариант актуален для коммутации небольших токовых нагрузок. Имеющегося на теле человека статистического электричества вполне достаточно, чтобы открыть входной транзистор. Производители часто устанавливают сразу три каскада, чтобы в итоге добиться нужного коэффициента. Если мастер хочет изготовить сенсорный выключатель своими руками, тогда в общую схему можно включить нагрузочное реле (вместо классического резистора). Такое изделие является более качественным и надежным.

После легкого прикосновения к панели производится сигнал, преобразующийся и вызывающий включение реле.

С помощью встроенных универсальных устройств сенсорного типа обустраивают систему умный дом. Они используются для контроля работы приборов обогрева, открытия и закрытия оконных роллетов и для других целей.

Микросхема выключателя

Бытовые модели электронных приборов используют в сети с напряжением в 220 В. К ним подключают бра, управляют и регулируют подсветку или основную иллюминацию.

Главным преимуществом таких выключателей считается удобство управления. От обычных они отличаются специальным сенсором, фиксирующим тепло рук. Он реагирует на касание или на звуковой сигнал.

Выбор оптимального места установки

Если клавишный выключатель идет сразу с датчиком в одном корпусе, то он рассчитан на настенный монтаж. Однако если сенсоры поставляются в разобранном комплекте или приобретаются вовсе отдельно, то их можно установить не только на стене, но и на потолке. Причем потолочный вариант зачастую предпочтителен, так как охватывает большую территорию.

Место установки напрямую зависит от указанного в техпаспорте угла обзора, на который рассчитан датчик движения для выключателя света

Каждый сенсорный прибор имеет собственный угол обзора в пределах от 10 до 360 градусов. Если у него данный параметр меньше 360о, то отслеживать движения датчик сможет только в узком секторе наблюдения. В этом случае в помещении придется ставить несколько устройств слежения, чтобы они охватывали все нужное пространство.

Широкоугольные и круговые детекторы стоят дороже тех, что рассчитаны на небольшой угол охвата. Однако вторых для полного контроля за комнатой может потребоваться слишком много

Здесь важно все тщательно взвесить и просчитать, прежде чем идти в магазин за расходными материалами

Если выключатель ставится в небольшой комнате с одной дверью, то установки датчика с узким сектором обзора вполне хватит. Его надо будет лишь точно навести на вход и установить в настройках максимально возможное время включения света.

Еще один момент – это наличие у детектора движения «глухой зоны» по высоте. При монтаже надо внимательно изучить паспорт, чтобы правильно выставить направление работы датчика.

Плюс еще есть ограничения по дальности зоны обнаружения. Для веранд или длинных коридоров рекомендуется выбирать дальнобойные приборы. Однако помните, что при большой области контроля они могут начать слишком часто срабатывать не тогда, когда надо.

Устройство и принцип работы сенсорного выключателя

Электронный механизм предназначен, как и его предшественник – клавишный выключатель, для включения и выключения освещения. На внешний вид – это панель из кристаллического стекла с нанесенной разметкой. Дизайн изделия может быть разным и зависит от фирмы-производителя, типа конструкции. Но технологическая начинка у всех моделей одинакова и представляет собой полупроводниковую схему.

В состав коммутационного электронного устройства входят три основных элемента: • блок управления; • диодный преобразователь; • коммутатор.

Контролер, он же управляющий механизм, находится за панелью, сделанной из электрохромного вещества. Это чувствительная деталь настроена на разные типы воздействия – механический (касание пальцем или движение), акустический (например, хлопки или звук приближения), фотоэффект (реакция на свет), инфакрасный (тепловой).

Как работает сенсорный выключатель света?

Все виды управляющих сигналов поступают в электронный трансформатор, преобразующий разные формы колебаний в электрический импульс. На коммутационном участке происходит мгновенное изменение параметров, заключающееся в замыкании, размыкании цепи. Но возможно и плавное регулирование нагрузки, поступаемой к потребителю. Так работают сенсорные выключатели света с диммером.

Ток в приборе регулируется управляющей микросхемой, в отличие от механических конструкций. В них для переключения используются движущиеся контакты. В электронике применяется способ каскадного расположения усилителей. После сенсорного приемника размещается транзистор с высоким уровнем чувствительности, но небольшой мощностью. Следующий полупроводник имеет мощность, достаточную для создания повышенной нагрузки. Кроме механического способа передачи нагрузки, применяется оптическая оптопара или беспроводные технологии в радиодиапазоне типа BlueTooth или Wi-Fi.

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.

Положительные и отрицательные стороны полупроводниковых выключателей

Основные плюсы конструкции: • снижение вероятности короткого замыкания; • повышение срока эксплуатации; • удобство в пользовании; • сглаживание пиковых нагрузок в момент замыкания или размыкания цепи.

К недостаткам полупроводниковых электронных схем относится их высокая чувствительность к колебаниям сетевого напряжения. Тогда как их устаревший механический аналог совершенно к этому равнодушен. Иногда, в зимнее время, в некоторых районах страны возможна нестабильная работа распределительных электросетей. Поэтому для подстраховки нужно подключать все электронные приборы через стабилизатор напряжения.

Коммутационный элемент светильников с сенсорным выключателем света может быть представлен электромагнитным реле или симистором. Первый вариант является устаревшим, поскольку использует механические контакты. Они склоны к подгоранию при пиковых нагрузках или при работе с люминесцентными светильниками, которые развивают приличную реактивную мощность. Она приводит к появлению разности фаз между значениями тока и напряжения в домашней сети. Фазовый сдвиг вызывает проскок электроискры между проводниками с постепенным их разрушением.

Внедрение симисторов устранило эту проблему. Но при использовании дешевых газоразрядных устройств и сенсорных выключателей от ненадежных производителей не исключается появление отказов в форме: • самопроизвольного включения; • неполного затухания светильников; • вероятного пробоя электротоком при касании лампы в выключенном положении.

Система классификации

СВ с пультом управления

Есть несколько видов сенсорный проходных выключателей. Выбрать подходящий просто, если сопоставить возможности устройства и потребности дома, офиса.

С дистанционным пультом управления

Пульт применяется в следующих случаях:

  • Выключатель расположен в неудобном месте, нет возможности его перенести.
  • В доме проживает инвалид, человек с ограниченной подвижностью.
  • Выключатель находится на высоте, куда дети не смогут дотянуться самостоятельно.
  • При желании изменять яркость освещения.

С таймером

Сенсорные розетки и выключатели, оснащенные таймером, имеют много достоинств:

  • универсальность использования;
  • взаимодействие с любым видом ламп;
  • отсутствие шума во время работы;
  • надежность и высокое качество сборки;
  • для изготовления сенсорного переключателя света используют специальное стекло, края которого тщательно шлифуются;
  • простота монтажа;
  • привлекательный внешний вид.

Приборы, оснащенные сенсором, отличаются высокой экономичностью и большим перечнем дополнительных функций.

Оптико-акустические выключатели

Установка такой разновидности оборудования позволяет осуществлять регулировку интенсивности освещения с помощью движения или звука. Например, специальный жест или хлопок. Главное условие: действие должно происходить в зоне расположения датчиков.

Устройство и подключение выключателя в LED профиль

Сенсорный коммуникатор состоит из таких элементов:

  • оболочка (для встраиваемых видов её роль выполняет рассеивающий экран);
  • чувствительный элемент —пружина, инфракрасный датчик и приёмник, датчик движения;
  • коммутационная схема — преобразователь сигнала в электрический.

LED ленты и размыкатели к ним рассчитаны на напряжение 12–24 V, поэтому к сети подключаются только через блок питания.

Если сенсор ставится в уже готовый светильник, предварительно убирается заглушка и рассеиватель. Лента по специальной разметке обрезается на 1–2 секции, чтобы освободить место переключателю.

Понадобятся специальные коннекторы или паяльники низкой мощности (25, 40 Вт), чтобы присоединить провода. Стандартное сечение кабеля 1,5 мм2. Для подсветки длиннее 5 м расчёт выполняется индивидуально.

Сначала зачищенные и опрессованные жилы проводки стыкуют переключатель с разъёмом перед блоком питания, а затем с осветителем.

Как без труда подключить выбранный сенсорный выключатель к светодиодной ленте, подскажут маркировки:

  • VCC, GND — плюс и минус, которые приходят от питания;
  • LED+, LED- — уходят к диодам.

Спайки изолируют термоклеем или термоусадочной трубкой. В выбранном устройстве рабочие детали должны занимать одну сторону. Если они с разных сторон, выключатель невозможно зафиксировать в профиле. Месторасположение сенсора обозначают светодиодом синего цвета. Лента вместе с выключателем закрепляется в алюминиевом профиле на двусторонний скотч, ставится защитная панель и фиксируется заглушкой.

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.

Принципиальные схемы монтажа

Существует несколько схем подключения выключателя и внешнего датчика движения в контур питания приборов освещения. В общих чертах: сенсор вставляется в разрыв провода с фазой. На его корпусе есть три клеммы. На «L» и «N» подсоединяются соответствующие жилы кабеля электросети, а с третьего вывода провод отправляется на лампу.


Простейшая схема с датчиком движения, но без клавишного выключателя – свет включаться будет только от встроенного в прибор сенсора

Если одного автоматического детектора мало и нужен еще ручной способ включения освещения, то «ключ» в цепь можно включить двумя способами. В первом такой выключатель вставляется в фазовый провод, идущий к датчику от щитка. Когда он разомкнут, сенсор просто не работает и напряжения на лампочку не подает.

Второй вариант предполагает вставку выключателя в линию от фазы до ввода на электролампу. При замыкании такого «ключа» свет будет гореть даже при не сработавшем датчике.


Две схемы с разными способами подсоединения клавишного выключателя в контур с нагрузкой (электроприбором освещения) и сенсором движения

Если требуется установить несколько детекторов, то они между собой соединяются параллельно. На лампу питающий провод идет с каждого из них. Свет появится при срабатывании любого из датчиков. Если это решение кажется излишне сложным, лучше приобрести лампочки с встроенным датчиком движения.

Если осветительный прибор мощный или их несколько, то в цепь вместо лампочки следует установить магнитный пускатель с усилителем. А уже посредством него запитать отдельный контур освещения. В этом случае детектор можно выбрать маломощный и более дешевый.

Большинство энергосберегающих ламп быстро перегорают при частых включениях и выключениях напряжения. Поэтому подключать их через датчик движения не всегда целесообразно, так как они будут слишком часто выходить из строя. Экономии от применения таких лампочек в результате получится ноль.

Чтобы избежать проблем с перегоранием дорогих ламп, после датчика движения перед ними необходимо ставить блок защиты с мягким включением света. Благодаря отсутствию в электросети резких перепадов по напряжению электролампочки не будут “гореть” столь часто, как без подобного защитного устройства.

С маркировкой и правилами подбора умных выключателей ознакомит следующая статья, прочесть которую мы настойчиво советуем.

Сфера применения перекидных устройств

Перекидные выключатели применяются не так часто, но недооценивать их роль в организации освещения нельзя. Представьте ситуацию, когда в длинном коридоре или в начале лестничного марша установлен всего один выключатель и приходится проходить немалые расстояния в темноте, чтобы включить свет.

Монтаж проходного переключателя на два направления вполне способен решить эту проблему, а перекидной (перекрестный) станет незаменимым:

  • в трехуровневой квартире — устанавливают около площадки второго этажа;
  • в большом коридоре или холле — установленный возле каждой двери, он значительно облегчит передвижение в темное время суток;
  • в спальне — можно установить один около двери и два возле места отдыха, и больше не придется вставать, чтобы выключить свет.

Использовать перекидной выключатель можно также для включения освещения на улице или в гараже, управляя светильником из дома, беседки, террасы и т. д.

Выходя ночью из комнаты в коридор, пользователь может включить свет сразу, а не передвигаться в темной комнате в поисках выключателя

Назначение карточного выключателя

Это устройство ограничения энергоснабжения многие годы используется в гостиничных комплексах. Ключ-карта от номера вставляется в картоприемник после открытия дверного замка – в комнатах включается освещение и бытовая техника (кондиционер, телевизор и пр.). При выходе из гостиничного номера гость должен вынуть карту из «кармана» выключателя, обесточивая второстепенные энергосистемы.

Оптимизация затрат электроэнергии побуждает отельеров оснащать данными устройствами гостевые помещения. Современные картоприемники активного управления электропитанием также обеспечивают сохранность гостиничного имущества от персонала (например, содержимого бара)

Таким образом отель оптимизирует расходы электроэнергии. Гости должны забрать ключ-карту при выходе из номера, а значит, включенный свет в санузле или работающие телевизор с кондиционером они оставить не смогут.

Оценим масштаб экономии. К примеру, оставленная включенной на 10 часов светодиодная лампа мощностью 22 Вт израсходует 220 Вт электроэнергии. За год такая лампа израсходует впустую (в номере никого нет) 80,3 кВт. В Москве при тарифе 5,38 рублей оставленная в течении года работающей лампа «нажжёт» 432 рубля. Внешне немного, но в отеле таких ламп десятки. А с учетом не выключенных телевизоров, кондиционеров и прочих электроприборов сумма набегает приличная.

Помимо функции обесточивания электрической подсети картоприемный выключатель можно использовать для перекрытия водоснабжения на время отсутствия домочадцев. Нужно лишь оснастить вводы водопровода специальными (нормально закрытыми) клапанами отключения подачи воды и вывести проводную группу электропитания от них на карточное устройство.

Ссылка на основную публикацию