Как собрать сенсорный выключатель своими руками: описание и схема сборки

Что из себя представляют подобные выключатели

Сенсорный переключатель

Суть их заключается в отсутствии механических, подвижных частей в составе прерывателей или активаторов сигнала или тока. Команда подается в упрощенной форме путем легкого прикосновения или приближения контактной площадки к части тела человека.

Некоторые устройства этого типа снабжены регуляторами передаваемой мощности, которые позволяют увеличивать или уменьшать силу тока в зависимости от положения точки контакта с поверхностью переключателя. Пользоваться такими технологическими нюансами на самом деле очень удобно, например, задавать яркость лампы.

Использование в повседневной жизни

Сенсорные выключатели размещают не только вместо стандартных на стенах, для управления подачей питания на освещение, но и на силовых розетках бытовых приборов, для повышения безопасности использования.

Основным преимуществом немеханической системы отключения или электропитания является ее надежность и долговечность. В местах контакта отсутствуют движущиеся части и прерывисто замыкающиеся или оборванные соединения, отсутствует износ или искрение, приводящие к повреждению токопроводящих площадок.

Конструкцию устройства достаточно легко повторить, чтобы собрать сенсорный выключатель своими руками, а не покупать его втридорога у стороннего производителя.

Самодельный сенсорный переключатель

Принцип работы устройства

Основой конструкции любой схемы сенсорного выключателя является датчик приближения или прикосновения, сигнал которого усиливается и в зависимости от текущего состояния всей системы (включено, выключено) разрывает линию тока или соединяет ее. Для этого действия используется дополнительная схема в виде электронного ключа или реле.

Наиболее распространенными типами датчиков, используемых в быту для цепей сенсорных выключателей света или других потребителей электроэнергии на 220 вольт, являются индукционные, инфракрасные и аудио. Каждый из них имеет свои положительные и отрицательные стороны при использовании.

Схематически сенсорный выключатель можно представить как систему в непроводящем корпусе, где имеется контактная площадка, соприкасающаяся с датчиком, или поверхность, пропускающая необходимый внешний сигнал, на который он должен реагировать. Внутри находится основная схема управления, где расположены усилитель и силовой модуль.

Один из вариантов устройства и устройства блоков сенсорной коммутации

Плюсы и минусы конструкции

Единственным недостатком сенсорных выключателей является их высокая стоимость по сравнению с обычными механическими коммутационными устройствами. С другой стороны, неоспоримые преимущества его использования позволяют забыть об этом негативном нюансе применения:

1. Пожаробезопасность, которая намного выше, чем у обычных выключателей — отсутствуют периодические контактные контакты с искрой, а значит и риск их возможного перепайки или воспламенения корпуса устройства.
2. Простое применение — активация не требует физических усилий.
3. Бесшумность и мгновенная реакция на команду пользователя.
4. Возможность выполнения в полностью водонепроницаемом корпусе, что также снижает риск возгорания от короткого замыкания, либо снижает вероятность поражения человека электрическим током.

Внешний вид одного из промышленных сенсорных выключателей

1. Прочность обеспечивается отсутствием механических элементов.
2. В одном корпусе можно использовать несколько датчиков и схем их обработки, создавая мультитач-панели.
3. Конструкция легко монтирует сенсорный выключатель света или электроприборы на 220 В своими руками.

Конструкция сенсорного выключателя

Термин «сенсорный» имеет довольно широкое определение. Фактически под ним следует рассматривать целую группу датчиков, способных реагировать на самые разные сигналы.

А вот применительно к выключателям — устройствам, оснащенным функциональностью выключателей, сенсорным эффектом чаще всего считают эффект, получаемый от энергии электростатического поля.

Таким образом, примерно следует рассматривать конструкцию выключателя света, созданного на основе сенсорного механизма. Легкое прикосновение кончиком пальца к поверхности передней панели включает освещение в доме

Рядовому пользователю достаточно прикоснуться пальцами к такому контактному полю, и в ответ будет достигнут тот же результат переключения, дающий стандартное известное клавиатурное устройство.

Между тем внутреннее устройство сенсорного оборудования существенно отличается от простого ручного переключателя.

Обычно такая конструкция строится на основе четырех рабочих узлов:

• защитная панель;
• контактный датчик-датчик;
• электронная доска;
• корпус устройства.

Ассортимент устройств на основе датчиков обширен. Доступны модели с функциями обычных выключателей. А есть и более продвинутые разработки — с диммерами, контролем температуры окружающего воздуха, поднятием жалюзи на окнах и другими.

Конструктивно сенсорный выключатель выглядит так: 1 — защитная панель из закаленного стекла; 2 – плата размещения сенсорных элементов; 3 — текстолитовая панель с отдельной схемой электроники блока; 4 — шкаф (шасси) для выключателя (+)

Мало того, что все эти типы переключателей управляются легким прикосновением, но есть и переключатели с дистанционным управлением. То есть пользователь может выключить лампу или убрать яркость ламп на устройстве, не совершая лишних движений в виде перехода от места отдыха к выключателю.

Преимущества и недостатки

Среди основных преимуществ сенсорных выключателей:

• работать сразу;
• никаких усилий не требуется;
• тихо;
• множество моделей в подходящем дизайне для разных стилей интерьера;
• безопасность за счет гальванической развязки цепи;
• абсолютная герметичность корпуса, поэтому даже мокрые руки не станут мерой предосторожности, они не повредят внутреннюю начинку устройства;
• в схеме — только электронные элементы, которые нельзя сломать в результате механического воздействия;
• одновременно можно подключить несколько каналов, предусмотрена возможность совмещения с дистанционным управлением;
• можно собрать самому.

Такие устройства не имеют существенных недостатков. Обычно не устраивает только их высокая цена по сравнению с классическими аналогами.

Как установить и подключить?

Зарубежные устройства содержат маркировку «L-нагрузка» и «L-в», которые указывают на тип контактов — ввод под нагрузкой, вывод на лампы или другие устройства. Часто надпись встречается на терминале интерфейса COM-устройства.

Совет

Даже при полной ясности в обозначениях лучше внимательно изучить паспорт замены, чтобы не уничтожить его в случае корявой установки. Фазный провод необходимо подключить к входной клемме «L-in», а проводник, идущий к лампе, ввести в клемму «L-нагрузка», что снимет напряжение с линии.

Такие выключатели могут быть подключены одновременно к нескольким типам нагрузок, которые не зависят друг от друга, что значительно увеличивает количество клемм на выключателе.

Эти отверстия получают аналогичную маркировку выхода, но с указанным порядковым номером. Выключатели монтируются в стандартную розетку с винтовым креплением шасси рабочего механизма.

Сфера применения

Изначально этот тип выключателя планировалось использовать для включения/выключения освещения, но конструкция оказалась настолько удачной, что область применения значительно расширилась. Сегодня большинство современных бытовых приборов имеют сенсорное управление, например, кухонные плиты, вытяжки, микроволновые печи и так далее

Единственным ограничением для подключения сенсорных выключателей является мощность оборудования, ее допустимые параметры указаны в паспорте устройства.

Дополнительные функциональные возможности

Современная техническая база позволила установить микроконтроллеры в электронный блок управления сенсорного выключателя, позволила значительно расширить функциональные возможности выключателей и позволила вписать их в концепцию умного дома. Управлять такими выключателями можно голосовым, инфракрасным или радиопультом, смартфоном через WI-FI или программируемым таймером.

Сенсорный выключатель можно подключить к системе «умный дом» и управлять им с помощью мобильного телефона

Сенсорные переключатели можно использовать в сочетании с датчиками, реагирующими на движение или уровень освещенности. В первом случае такие устройства включают лампу, настольную лампу или другие осветительные приборы, когда кто-то входит в помещение, например ванную. Во второй реализации свет будет включаться при низком уровне освещенности.

Тройной сенсорный переключатель Sesoo и датчики движения

Некоторые производители, например Livolo, выпускают сенсорные выключатели с функцией диммера или управляющие розетки, которые можно подключить практически ко всем бытовым приборам.

Сенсорный выключатель Livolo с розеткой

Достоинства емкостных коммутаторов

Говоря о преимуществах данного типа выключателей, следует отметить следующие характеристики:

• Долгий срок службы. Этому способствует отсутствие подвижных частей и контактных групп.
• Совместим со всеми типами осветительных приборов. Выпускаются модели с диммированием для светодиодных лент и энергосберегающих ламп, если у них есть такая опция. Кроме того, допускается подключение всех цепей, соответствующих условиям эксплуатации автоматических выключателей
• Наличие дополнительных функций.
• Возможность интеграции в систему «Умный дом».
• Большой выбор цветов и дизайнов.
  Выключатели «Заяц» модельного ряда Kopou
• Никаких механических контактов.
• Сенсорный датчик можно установить в стандартный «стакан» для скрытого проводного выключателя.

Теперь кратко о недостатках. В первую очередь следует отметить, что разница в стоимости с обычными механическими выключателями, однако, стала намного меньше, чем 10-20 лет назад. Цена на дешевые китайские сенсорные модели сегодня значительно дешевле механических переключателей известных брендов, таких как GTS или Electronics.

Иногда мерцают светодиоды, подключенные к сенсорным выключателям. Это может быть связано как с низким качеством самих источников света, так и с бюджетными моделями выключателей. Проблема может быть решена двумя способами:

1. Используйте продукцию известных брендов (Jazzway, Panasonic, Sapphire, Funry, LightaLight, Tronic, Sesso и так далее).
2. Подключите параллельно светодиоду конденсатор емкостью 0,1 мкФ 630 В.

Выбор сенсорного выключателя света

Перед покупкой устройства необходимо определиться с его функциональностью. Для этого необходимо учитывать следующие критерии:

1. Мощность подключаемого оборудования и схема подключения.
2. Исполнение соответствующее типу кабеля.
3. Условия эксплуатации (если установка планируется в ванной, выбирается устройство с влагозащитой).
4. Возможность удаленного управления (пульт или смартфон).
5. Соответствие дизайну интерьера комнаты и так далее

Определившись с основными задачами, можно переходить к выбору производителя. Естественно, следует отдавать предпочтение известным брендам, продукция которых отличается надежностью. Но при этом необходимо учитывать наличие в модельном ряду выключателей устройств с необходимыми функциями.

Например, у Delumo есть устройства, которые управляются радиопультом, а Sonoff специализируется на Wi-Fi устройствах, лампы Capsens Domuns Line «заточены» только под сенсорные выключатели и т д. Нюансов может быть много, поэтому рекомендуем вы подробно изучаете различные варианты.

Основываясь на практическом опыте, помимо известных брендов, таких как Legrand, мы можем порекомендовать Vento Electric, Wemmon, Fanri, Merten, CGSS, Steu, Schneider, Ariston и т д

Беспроводной сенсорный выключатель MakeGood Classic с дистанционным управлением и подсветкой

Рекомендуем следить за обзорами в сети, где публикуются отзывы от лучших производителей. Критерии выбора составляются как по выбору моделей производителей с учетом функциональности и стоимости, так и по другим показателям.

Доработка типовых устройств

Многих не устраивает, что сенсорная зона на панели совсем маленькая, и для фиксации сигнала нужно прикоснуться к указанному месту. Приведем пример, как можно увеличить площадь непрямого поверхностного контакта.

Увеличивает зону чувствительности датчика

Следует взять провод и аккуратно припаять его к месту подачи сигнала от датчика на плате датчика (для этого нужно изучить принципиальную схему устройства). Подключаемый провод прокладывается по периметру корпуса. В итоге такая рамка позволит без усиления уровня сигнала срабатывать сенсору при прикосновении к передней панели.

Следует отметить, что такое усовершенствование приведет к аннулированию гарантии производителя.

Опции и возможности устройства

Выключатели с таймерами явно заслуживают особого внимания.

Вот, например, традиционные черты:

• молчание действия;
• интересный дизайн;
• безопасное использование.

Вдобавок ко всему этому добавлена ​​еще одна полезная функция — встроенный таймер. С ее помощью пользователь получает возможность программно управлять выключателем. Например, установить время включения и выключения в определенный период времени.

Уникальный вариант разработки коммутатора со встроенным функционалом таймера. С помощью таких устройств открывается возможность управления освещением в строго определенное время. Экономия электроэнергии очевидна

Как правило, такие устройства имеют не только таймер, но и аксессуар другого типа — например, акустический датчик.

В этом варианте устройство работает как контроллер движения или шума. Достаточно подать голос или хлопнуть в ладоши, и лампы светильника в квартире загорятся ярким светом.

Кстати, на случай слишком высокой яркости есть еще один функционал — регулировка диммера. Сенсорные выключатели, оснащенные диммером, позволяют регулировать интенсивность освещения.

Модификация сенсорных устройств — акустический выключатель. Он работает по несколько иной методологии, но это также устройство, поддерживающее сенсорные технологии. В данном случае сенсорным элементом является чувствительный микрофон

Правда, в таком развитии есть нюанс. Диммеры обычно не поддерживают использование люминесцентных и светодиодных ламп в светильниках. Но устранение этого недостатка, скорее всего, дело времени.

Читайте также: Устройство стиральной машины и принцип ее работы

Правила подключения прибора

Технология монтажа таких устройств, несмотря на совершенство конструкции, осталась традиционной, которая предусмотрена для стандартных выключателей света.

Обычно на задней части корпуса изделия имеется два клеммных контакта — входной и под нагрузкой. На агрегатах иностранного производства они обозначаются маркерами «L-in» и «L-load».

Техника подключения устройств мало чем отличается от стандартной. Основные рабочие клеммы: L1 (нагрузка) — линия соединения фаз напряжения; L (In) — выходное напряжение линии под нагрузкой; COM — клемма интерфейса устройства (+)

Эти обозначения должны быть понятны даже неопытному пользователю. Однако в любом случае перед установкой рекомендуется свериться с паспортом устройства. Коммутация в схеме агрегата осуществляется по фазной линии.

То есть на вход «L-in» подается фаза — подключается фазный провод. А напряжение для нагрузки снимается с линии «L-нагрузка» — специально для колбы лампы.

Между тем, конструкции сенсорных выключателей могут предусматривать подключение нескольких независимых нагрузок. На таких устройствах увеличивается количество клемм для подключения.

Кроме того, при клемме входного напряжения «L-вход» имеется уже два, а то и три отверстия для нагрузки «L-нагрузка». Обычно они маркируются примерно так: «L1 load», «L2 load» и так далее

Полная схема выключателя: 1 — вывод нагрузки; 2 — защитная панель; 3 — пружинный механизм крепления проводников; 4 — информация о производителе; 5 — несгораемый домик; 6 — двойной интерфейс управления; 7 — отверстие под винт (+)

Установка сенсорных выключателей также практически не отличается от стандартной версии. Конструкция выключателей рассчитана на размещение в традиционных подрозетниках. Крепление шасси к рабочему механизму устройства обычно осуществляется винтами.

Выключатель на сенсорах своими руками

Конечно, купить сенсорный выключатель для домашнего использования не проблема. Однако стоимость этих, своего рода интеллектуальных, устройств начинается от 1500-2000 рублей. И это цена не самых совершенных конструкций. Поэтому логичным кажется вопрос – можно ли сделать сенсорный выключатель света своими руками?

Для людей, более-менее знакомых с теорией электротехники, построить выключатель с помощью датчика — вполне выполнимая работа. Для этого существует множество схемных решений.

Схема сенсорного коммутатора на триггере

Многие схемы изготовления устройств такого типа просты и понятны. Рассмотрим одно из множества решений, которые можно реализовать своими руками для использования в домашних условиях.

Вот такая конструкция переключателя на два датчика оценивается на рынке от 1600 рублей за штуку. При наличии навыков всегда можно соорудить нечто подобное своими руками. При этом стоимость комплектующих примерно в пять раз ниже

Микросхема К561ТМ2, широко применяемая в радиолюбительской практике, является основным звеном в сенсорном выключателе, сделанном своими руками.

Микросхема К561ТМ представляет собой триггер, состояние которого можно изменить, подав на вход управляющий сигнал. Это свойство было успешно использовано для реализации функции переключения.

Входная цепь построена с добавлением полевого транзистора V11, что обеспечивает высокую входную чувствительность, а также хорошо изолирует вход от выхода.

Чувствительный элемент Е1 схемы выполнен в виде металлической пластины и подключен к входу «полевика» через высокоомный резистор. Это обеспечивает безопасность устройства для пользователя с точки зрения возможного поражения электрическим током.

Схема сборки своими руками. Для сборки полноценного сенсорного выключателя понадобится всего лишь микросхема, пара транзисторов и тиристор. Устройство работает не хуже промышленного (+)

Выходная часть схемы построена на связке биполярный транзистор VT2 — токовый тиристор VS1. Транзистор усиливает сигнал, поступающий с микросхемы, а тиристор выполняет роль ключа. В цепь тиристора входит блок освещения, который необходимо проверить.

Схема работает следующим образом:

1. Пользователь касается металлической пластины (датчика).
2. На вход ТН подается статическое электричество.
3. Полевой транзистор переключает триггер.
4. Выходной сигнал триггера усиливается VT2 и открывает тиристор.
5. Загорается лампа в цепи тиристора.

При повторном касании сенсора пользователем все операции повторяются, но с обратным переключением режимов. Все просто и эффективно.

Такое схемное решение можно использовать для управления светильниками, где суммарная мощность ламп накаливания не выше 60 Вт.

При необходимости замены более мощных световых блоков тиристор можно дополнить объемным радиатором охлаждения. Металл для датчика рекомендуется использовать из различных материалов, хорошо проводящих электричество. Лучший вариант – посеребренная медь.

Схема на основе инфракрасного датчика

Доступна схема выключателя света для самостоятельной сборки, где в качестве датчика используется ИК-датчик. Здесь также используются доступные и доступные электронные компоненты.

По степени сложности исполнения этот вариант рассчитан на электронщиков, которые только начинают свою карьеру.

Еще одна схема устройства сенсорного выключателя. Он также имеет минимум электронных компонентов, но требует тщательной настройки для обеспечения качества работы. Здесь нужен накопленный опыт инженера-электронщика (+)

Базовой электроникой в ​​данном решении являются две микросхемы и следующие элементы:

• обычный светодиод — HL1;
• инфракрасный светодиод — HL2;
• фотоприемник — У1;
• реле — К1.

Генератор импульсов собран на базе микросхемы преобразователя DD1, а системный счетчик работает на базе микросхемы DD2.

При определенных обстоятельствах, например, при появлении биологического объекта в зоне действия ИК-светодиода, срабатывает пара ИК-светодиодов и фотодетектор. На транзисторе VT1 выводится управляющий сигнал, включающий реле К1. Лампа в цепи К1 загорается.

Если движения объектов в зоне действия инфракрасного датчика не наблюдается, через 20 минут бездействия счетчик отсчитает количество импульсов от мигания светодиода HL1, достаточное для выключения реле. Лампа погаснет. Время ожидания (в данном случае 20 минут) определяется выбором элементов схемы.

Простейшая схема на транзисторах и реле

Наиболее упрощенным решением является схема самостоятельной сборки устройства сенсорного типа, которая представлена ​​ниже.

Упрощенная до минимума схема сборки сенсорного выключателя своими руками. Тем не менее, при условии точного подбора радиоэлементов устройство достаточно работоспособно и надежно

Здесь можно использовать практически все типы реле. Основным критерием является диапазон рабочего напряжения 6-12 вольт и возможность переключения нагрузки в сети 220 вольт.

Чувствительный элемент изготовлен путем вырезания листа фольгированного гетинакса. Транзисторы также можно использовать любых серий, аналогичных указанным параметрам, например, распространенный КТ315.

По сути, эта простая схема представляет собой обычный усилитель сигнала. При прикосновении к поверхности датчика на основе транзистора VT1 появляется потенциал, достаточный для открытия перехода эмиттер-коллектор.

Затем открывается переход VT2 и на катушку реле К1 подается напряжение питания. Этот блок срабатывает, контактная группа замыкается, что приводит к включению светового блока.

Если вы не хотите экспериментировать и собирать устройство самостоятельно, можно купить готовый выключатель и установить его самостоятельно. Здесь представлена ​​вся необходимая информация по выбору и подключению сенсорного выключателя.

Сенсорный выключатель своими руками

Для любителей работать паяльником можем порекомендовать несколько схем сенсорных выключателей, которые несложно будет собрать своими руками. Начнем с простой схемы на полевом транзисторе, это принцип, заложенный в первых сенсорных устройствах.

ЖИР сенсорный переключатель

Обозначения:

• Резисторы: R1 — 10..15 кОм (подбирается по работе датчика), R2 — 3…5 МОм.
• Конденсаторы: С1 — 1000 пФ (подавляет ложные срабатывания), С2 — 33,0 мкФ х 50 вольт, С3 — 470 мкФ х 50 В.
• Транзистор VT1 — КП 501А.
• Реле К1 можно применять всех типов, где рабочий ток не превышает 150,0 мА.

Схема питается от источника напряжением 12…24 В.

Теперь рассмотрим вариант на базе асинхронного RS-триггера NE555. Схема блока показана ниже.

Сенсорный переключатель на микросхеме NE555

Обозначения:

• Резисторы: R1 — 1,0 МОм, R2 — 1,0 МОм, 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.
• Чип — NE555,
• Реле то же, что и на предыдущей схеме подключения.

Приведенную выше настройку не нужно настраивать.

Чтобы закончить тему самодельных сенсорных устройств, стоит упомянуть систему Ardunio. На этой платформе можно собрать коммутационный блок, который легко интегрируется в Умный дом. Кроме того, такое устройство легко настроить на самостоятельную работу, в соответствии с заданной программой.

Компактный сенсорный датчик для системы Arduino

Кроме того, система позволяет создавать несколько профилей для конкретных задач. Правда, для этого нужны навыки программирования. Более подробную информацию о платформе Arduino вы можете получить на нашем сайте.

Обратите внимание, что на приведенных выше схемах для питания схемы управления требуется источник питания с напряжением 12-24 В. Для этой цели лучше всего использовать импульсные блоки питания. Таким образом, электронный баланс между светодиодными и энергосберегающими лампами превосходен. Подробную информацию по этой теме также можно найти на нашем сайте.

Кратко о безопасности

При подключении сенсорных элементов управления к источникам света соблюдайте те же правила и нормы, что и для механических выключателей. То есть перед началом работы необходимо отключить линию, где будет производиться установка. Кроме того, мы придерживаемся следующих правил:

• Выключатели должны подключаться к сети таким образом, чтобы осуществлялось изменение фазы, а не нуля.
• Если в источнике питания используется заземляющий провод, он должен быть подключен к правильной клемме.
• Если для монтажа используется многожильный провод, концы необходимо обжать или залужить. В противном случае контакт может разорваться, что приведет к нагреву соединения.
• Не используйте сенсорный выключатель при явных признаках нарушения целостности конструкции.
• Нагрузка должна соответствовать параметрам коммутатора.