Сенсорные выключатели: разновидности, устройство, схемы

Функции сенсорного выключателя света, управление, режимы

• Первая — кнопка вверх.
• Вторая — ON-OFF.
• Третья — кнопка вниз.

1. Отпускаем сенсор, берем пульт и нажимаем поочередно выбранные три кнопки. Индикация 4-х средних светодиодов указывает на проведение записи.
2. На этом запись завершена можно проверить и понажимать кнопки пульта.

• кнопкой ON-OFF собственно включаем и выключаем;
• кнопкой вверх с выключенного состояния включаем на максимальную мощность, во включенном положении увеличиваем яркость;
• кнопкой вниз с выключенного состояния включаем на минимальную мощность, во включенном положении уменьшаем яркость.

• Короткое прикосновение к панели — функция ON-OFF.
• Прикосновение и удержание на выбранном сенсоре установит уровень яркости, соответствующий этому сенсору.
• Режим слайдера — перемещая палец по сенсорной панели, устанавливаем необходимый уровень яркости.

• через 15 минут (индикация нижних светодиодов);
• через 30 минут (индикация второго светодиода);
• через 1 час (индикация третьего светодиода);
• через 4 часа (индикация четвертого светодиода);
• через 8 часов (индикация пятого светодиода);
• через 12 часов (индикация шестого светодиода).

Режимы подсветки самодельного сенсорного выключателя:

Установлен по умолчанию в новом изделии. Выполняется подсветка контура выключателя и индикация выполняемых действий как с сенсорной панели, так и с пульта.
Режим, при котором выполняется индикация выполняемых действий как с сенсорной панели, так и с пульта, но нет индикации подсветки контура в ждущем режиме.
Режим, при котором вся индикация отключена

Если у вас в доме есть маленькие дети, чтоб не привлекать их внимание.
Режим свет включен. Индикация дублирует состояния включенного света

Удобно использовать в закрытых помещениях, где выключатель установлен вне помещения (ванная комната, санузел и др.) для контроля помещение занято или если забыли выключить свет.
Обратный режим с индикацией ночник при выключенном освещении, а при включенном освещении индикация контура выключателя отключена.
Аналог четвертого режима с той лишь разницей, что после включения света запускается таймер на 15 минут, по истечению времени индикация начинает мигать, привлекая внимание.

Сенсорный выключатель на модуле TTP223

Предыстория:
пару лет назад на у китайцев был приобретен настенный двухрожковый светильник, в данный момент он не продается. Подобных изделий на Али предлагается огромное количество. Так и лежал он, так сказать про запас, до тех пор, пока не решил использовать его при ремонте ванной комнаты. Провод для светильника, перед укладкой плитки, в стену заложил, но затем встал вопрос как включать светильник? Работать он должен отдельно от основного света на потолке, т.к. там стоят яркие лампы, а когда лежишь в ванной хотелось бы мягкий рассеяный свет. В коридоре стоит трехклавишный выключатель (туалет, коридор и верхний свет в ванной), городить туда еще один отдельный выключатель для светильника смешно. Сначала думал вставить в корпус светильника выключатель на шнурке, но размеры не позволили этого сделать. Решение стало очевидным — подавать на светильник 12В с вынесенного блока питания, установить светодиодные лампы DC12 и сделать сенсорное включение прикосновением по корпусу, для чего и был приобретен описываемый модуль.

Саму микросхему уже здесь описывал koltinov, поэтому я опишу только сам модуль. Модуль представляет собой распаяную микросхему с минимальной обвязкой из конденсатора и светодиода с резистором, извещающего о срабатывании сенсора.
Так же на модуле есть пары выводов под запайку А и В. Пара А — служит для выбора уровня на выходе модуля при срабатывании — по умолчанию высокий уровень, в запаянном состоянии — низкий. Пара В — для управления типом срабатывания — по умолчанию кнопка, в запаяном состоянии триггер. Кроме того, рядом с микросхемой TTP223 имеется место под установку конденсатора от 0 до 50 пФ для снижения чувствительности сенсора, сюда же подпаивается проводок для выносного сенсора.

Таким образом, я запаял пару В (нужен высокий уровень для открытия N-канального мосфета), поставил конденсатор 0805 на 30пФ и сначала сделал вывод на корпус светильника. Не тут то было, из за размера корпуса нет четкого срабатывания, включение происходит крайне не стабильно, в том числе в зависимости от того, раскрыта кисть или вытянут один палец — может сработать при положении руки за 20 см от светильника, а может не сработать при прямом прикосновении. Установка конденсаторов различных номиналов ничего не дала, чувствительность менялась, но нестабильноть работы так и оставалась. Пришлось винтик и декоративную шишечку, с помощью которых светильник крепиться к внутреннему кронштейну (а тот соответственно к стене) изолировать от основного корпуса с помощью прокладки из текстолитовой шайбы, силиконовой резинки (от какого то винчестера) и кусочка термоусадки.
Вывод на сенсор подпоял к этому винтику. Модуль срабатывает четко, только от прикосновения к маленькой шишечке (человек со стороны и не поймет как лампу включить). Т.е. при его использовании не следует стремиться к сенсору большой площади. Платка легко помещается внутрь корпуса, туда же сунул 7805 для запитки модуля и мосфет 60N03L в качестве реле для светодиодных ламп, все оголенные проводки и выводы покрыл цапон-лаком и приклеил изнутри к корпусу на термоклей.

Найти подходящую лампу оказалось не так просто, абажуры устанавливаются на лампы и держатся за счет ее формы, а ламп на DC12В с цоколем Е14 в форме капли можно сказать и нет. Хотел уж было лампочку на 220 В переделывать, но потом нашел эти, взял на 3Вт, 4000К. При 12В потребляет 0,26 мА, что соответствует заявленной мощности.
Судя по коробочке, производитель изготавливает лампочки всеразличных цветов, мощностей, на разные цоколи и напряжения
В качестве источника питания применил блок питания на 12В 1А, его описывал Kirich в своем обзоре.

Схема в светильнике:

Как устроен прибор

Сенсорный выключатель имеет вид стандартной сенсорной панели и похож на пластину, состоящую из кристаллического стекла с нанесенной разметкой. Такой диммер может иметь самый разнообразный внешний вид. Схема выключателя являет собой полупроводниковое устройство. С его помощью обеспечивается управление потребителем энергии. Сенсорный диммер может подключаться к светильникам для управления уровнем света. Это могут быть любые лампы. Но кроме этого к нему можно подключить электрические карнизы и другие современные электронные приборы, входящие в систему «умный дом». Схема устройства (на 220 или 12 вольт), вне зависимости от количества подключенных к нему светильников, состоит из трех главных функциональных частей:

• декоративный профиль или лицевая пластина. На ней размещен чувствительный элемент. Профиль имеет способность реагировать на прикосновение или приближение;
• полупроводниковая схема. Такая схема являются «душой» выключателя. Схема отвечает за анализ, управление светильниками и включение света. Она преобразовывает чувствительный сигнал, который воспринимает декоративный профиль, в электрический импульс;
• коммутационная часть. Диммер в этой части воспринимает преобразованный электрический сигнал. Она отвечает за различные действия с электрической цепью: плавная регулировка света светильников, размыкание, замыкание.

Устройство диммера

Принцип работы прибора основывается на следующем: при касании лицевой части возникает сигнал, который в дальнейшем преобразуется в электрический импульс и активирует коммутационную часть прибора.

Полезные советы для радиолюбителей

При сборке сенсорных выключателей применяется паяльник

1. взять поровну минеральную краску и силикатный клей;
2. приготовить однородную смесь;
3. покрыть жало тонким слоем состава, хорошо высушить.

Для зачистки проводников на печатных платах:

1. ватный тампон покрывается несколькими каплями соляной кислоты;
2. фольга натирается таким тампоном — тогда металл не затрагивается, но окись быстро устраняется;
3. в горячей проточной воде споласкивается обработанная плата;
4. повторно споласкивается плата, но уже в холодной проточной воде.

Совет
Кислота — очень активное химическое вещество

Работать с ней нужно аккуратно, осторожно.

Устройство сенсорного выключателя

Честно сказать до недавнего времени я даже и не подозревал про существование таких интересных устройств управления осветительными приборами. Все началось с подработки на одном объекте, необходимо было завершить ремонт в двухкомнатной квартире и установить взамен устаревших новые розетки и выключатели. Но обычные электроустановочные изделия заказчика не устраивали. Ему хотелось чего-нибудь необычного, свежего и в стиле «Hi-tech».

Когда я копался в интернете и искал эксклюзивный варианты, набрел на сенсорный выключатель света компании Livolo. Это был отличный вариант взамен кнопочному выключателю (как выражался заказчик, «белый тумблер с кнопкой»). Согласовав с заказчиком, мы определились, что этот вариант ему нравится больше всего и очень хорошо подходит под интерьер помещения. После одобрения я заказал такую продукцию: 1) одноклавишный сенсорный выключатель света VL-C701R, 2) двухклавишный сенсорный выключатель света VL-C702R и 3) пульт управления к ним VL-RMT-02.

Выключатели и пульт управления к ним заказывал на торговой площадке Алиэкспресс. Их стоимость на момент заказа (декабрь 2016 г) с учетом доставки составляла: одноклавишный – 1372 руб., двухклавишный – 1670, пульт управления – 338 руб. Посылка из Китая шла 24 дня.

Для начала распакуем коробки с выключателями и посмотрим, в каком виде они доставлены. Все пришло в одной общей упаковке, так как заказ был сделан у одного продавца. Упаковка была немного помята, но все внутренности были целые.

Выключатели VL-C701R и VL-C702R поставляются каждый в своей упаковке. Сенсорная панель из каленого стекла упакована в отдельной от выключателя коробке. То есть всего получилось четыре упаковки: два выключателя и две панели к ним. В комплекте также идет пульт дистанционного управления освещением VL-RMT-02. Хочу еще отметить, что производитель предлагает широкую цветовую гамму сенсорных панелей, которые подойдут к любому дизайну квартиры. Мне больше понравился серый цвет, и я заказал стеклянную панель именно такого цвета.

Выключатели от Livolo собраны очень качественно и отвечают всем европейским стандартам на электротехническую продукцию. Корпус выключателя изготавливается из термостойких пластмасс, а закаленная стеклянная панель выдерживает температуру до 300 С.. Клеммы для подключения проводов выполнены из латуни.

Лицевая панель является сенсором, передающим сигналы на отключение или включение освещения на управляющий модуль. Сенсорная панель крепиться к выключателю защелками. Для установки панели на свое место преподносим ее к корпусу и легонько прижимаем до характерного звука.

Все сенсорные выключатели света имеет приятную для глаз светодиодную подсветку, изменяющую свой цвет в зависимости от состояния выключателя. При отключенном положении выключателя подсветка светиться синим цветом, а при включенном положении – красным.

Для включения или отключения достаточно коснуться пальцем сенсора в выделенной области (обведенной окружности). Цепь освещения коммутируется электромагнитным реле, поэтому при изменении состояния выключателя можно услышать легкий щелчок.

Сенсорный выключатель оснащен защитой от обрыва цепи. Когда может возникнуть режим? Самый банальный это перегорание ламы или отключение автоматического выключателя в щитке, либо исчезновении напряжения электрической сети. При возникновении такой ситуации, выключатель автоматически переходит в режим « отключено » и остается в нем даже при возобновлении электропитания. После устранения неисправности, выключатель можно включить в обычном режиме, касанием панели или при помощи пульта управления.

Данные модели выключателей имеют встроенный радио модуль, для дистанционного управления. Управление осуществляется однократным нажатием на кнопку пульта управления. Пульт управления позволяет управлять выключателем на расстоянии до 30 метров из любой комнаты в доме (не обязательно в прямой видимости прибора). Пульт работает от батарейки 12 Вольт, которая в стоимость не входит.

Практические схемы

Регулируемый выключатель

Помимо уже рассмотренного ранее простейшего коммутирующего устройства, встречаются сенсоры в несколько ином исполнении.

Отдельные образцы таких электронных приборов могут изготавливаться в виде включателя с функцией управления освещением, например. Схема такого устройства содержит ещё один дополнительный узел, ответственный за управление силой тока в исполнительной цепи (он выполняется обычно на тиристорах).

При легком прикосновении к сенсору управляемая им осветительная лампа сначала сразу же загорается, а затем гаснет. Но если удерживать палец на площадке с чувствительным элементом чуть дольше, яркость свечения сначала возрастает, а спустя некоторое время начинает уменьшаться.

Такие выключатели очень удобны, если использовать их для настольной лампы, например. С их помощью удаётся выставлять заданную яркость, убрав палец с клавиши в нужный момент (схема прибора с регулятором света изображена ниже).

Схема выключателя с регулировкой

Работает электроника прибора таким образом:

• Сначала сформированный на чувствительном элементе слабый сигнал поступает на вход микросхемы К145АП2, которая усиливает его до нужной величины, а затем через транзистор VT1 подаётся на управляющий электрод симистора VS1;
• В зависимости от длительности включённого состояния транзистора, будет меняться время открытия выходного элемента управления;
• При длительном удерживании пальца на сенсоре сила тока в питающей цепи будет возрастать, а вместе с ней начнёт увеличиваться и освещённость в помещении;
• Для её понижения до нулевого значения (выключения света) палец следует держать на чувствительной поверхности и после достижения максимума освещённости.

Дополнительное пояснение. Симисторный элемент работает следующим образом: при его открытии включателем среднее значение тока через переход возрастает, а при закрытии наоборот – снижается.

Питающее напряжение подается на эту схему от бытовой сети 220 Вольт. Выведенный на лицевую часть клавиши светодиод HL1 сигнализирует о наличии питания и одновременно подсвечивает прибор ночью. Установленный в выходных цепях стабилитрон подбирается с таким расчётом, чтобы напряжение на емкости С5 установилось в границах от 14-ти до 15-ти Вольт. При меньших величинах контрольного параметра лампа может начать мерцать.

В качестве сенсорной площадки при самостоятельном изготовлении чувствительного элемента выключателя может использоваться обычная медная фольга.

Простая 2-хтранзисторная схема

Самым простейшим вариантом рассматриваемых устройств является схема на двух транзисторах (рисунок ниже), которая работает следующим образом.

Схема на двух транзисторах

В случае касания чувствительного элемента Е1 потенциал от человеческого тела через разделительный конденсатор С1 поступает на усилитель. В качестве его нагрузочного элемента используется катушка электромагнитного реле К1, срабатывающего после очередного прикосновения сенсора.

При этом исполнительные контакты подают питание на осветительную цепь, благодаря чему лампочка включается. При вторичном прикосновении к площадке с сенсором управляющая схема отключает реле, а лампочка тут же отключается.

В заключение отметим, что сделать такой переключатель своими руками совсем несложно. Для этого достаточно ознакомиться с приведённым здесь материалом и постараться выполнять все имеющиеся в нём рекомендации.

Выводы и полезное видео по теме

Этот обзор позволяет ближе познакомиться с коммутаторами света, быстро набирающими популярность в обществе.

Сенсорные выключатели, отмеченные продуктовой маркой Livolo, — что это за конструкции и насколько привлекательны они для конечного пользователя. Видео гид по коммутаторам нового типа поможет получить ответы на вопросы:

Завершая тему сенсорных коммутаторов, стоит отметить активное развитие в области разработки и производства выключателей для бытового и промышленного использования.

Выключатели света, казалось бы, простейшие конструкции, совершенны уже настолько, что теперь управлять светом можно голосовой кодовой фразой и при этом получать полную информацию о состоянии атмосферы внутри помещения.

Есть, что дополнить, или возникли вопросы по сборке сенсорного выключателя? Можете оставлять комментарии к публикации, участвовать в обсуждениях и делиться собственным опытом использования таких приборов. Форма для связи находится в нижнем блоке.