Nashidvery.ru

Наши Двери
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Разновидности и принцип работы бесконтактных выключателей света

Разновидности и принцип работы бесконтактных выключателей света

Бесконтактный выключатель используется для автоматического включения и выключения света. Встроенные инфракрасные датчики обеспечивают включение освещения в момент приближения людей. Когда в помещении никого нет, система отключает осветительные приборы. Это способствует снижению затрат на электроэнергию и увеличению ресурса ламп.

Бесконтактный выключатель с датчиком движения

Например, бесконтактные выключатели применяют для освещения в коридорах и на лестничных площадках. В таких случаях свет включается, когда человек входит. При отсутствии движения, если на площадке никого нет, свет выключается.

К составным частям бесконтактного выключателя относятся:

  • чувствительный элемент;
  • схема обработки сигнала;
  • силовой ключ.

Разновидности

Существует несколько типов датчиков, входящих в состав бесконтактных моделей:

  • емкостные;
  • индуктивные;
  • оптические;
  • ультразвуковые.

Емкостные датчики

Суть работы емкостного выключателя света заключается в том, что электрическая емкость образуется при приближении людей. Это позволяет запустить контур мультивибратора, задающего время.

Объем емкости возрастает, а частота снижается, если приблизиться к прибору. Минимальная частота датчика вызывает срабатывание устройства на включение. Если человек отдаляется от помещения, происходит отключение. Чувствительный элемент в устройстве работает за счет пластины, находящейся на конденсаторе, подключенном к мультивибратору.

Емкостный датчик приближения

Иногда емкостные бесконтактные модели похожи на обычные настенные выключатели, но без использования клавиш. Очень удобно иметь подобного вида устройство на кухне, чтобы не прикасаться к нему своими руками.

Индуктивные датчики

Работа бесконтактных моделей такого типа обусловлена передвижением магнита. Датчики содержат металлический или намагниченный сердечник. Электрические импульсы создаются, если объект находится близко или далеко. В момент, когда превышено напряжение порогового элемента, обрабатывается сигнал. Далее включается триггер, который открывает ключ.

Например, человек, который входит в помещение, имеет связку ключей, что вызовет реакцию датчика на металл. Бесконтактные модели с индуктивным датчиком отличаются от емкостных вариантов отсутствием чувствительности к влажному воздуху или смене плотности.

Индуктивный датчик для бесконтактного выключателя

При установке устройств стоит учитывать, что входящие люди должны иметь металлический предмет. Поэтому, к примеру, для бани такой выключатель не подойдет.

Оптические датчики

В состав оптических приборов входят фототранзисторы и светодиод. Помехи от освещения не мешают функционированию светодиодного элемента. Суть работы устройства — прерывать либо отражать поток света. Чтобы осветить небольшие участки помещения, используются светодиодные ленты.

Ультразвуковые датчики

Данные устройства работают благодаря кварцевым звуковым излучателям. Для этого необходимо настроить на нужную частоту приемник, который будет давать реакцию на звук. Ультразвуковые модели иногда называют датчиками движения и объема. При возникновении движения, вызванного присутствием людей, распределение звуковой волны меняется, датчик получает измененный сигнал.

Схема выключателя с ультразвуковым датчиком

Концевые выключатели

В основном бесконтактные выключатели используются в промышленности. Емкостные выключатели являются основой различных уровневых датчиков, находящихся в дозаторах. Это обеспечивает контроль над определенными материалами, например, при наполнении емкости жидкостью концевой выключатель срабатывает, чтобы вовремя прекратить поступление вещества.

Читайте так же:
Как сделать включение света от двух выключателей

Как это работает

Бесконтактные модели имеют чувствительный элемент, принцип действия которого зависит от условий функционирования и нужного быстродействия. Так как индуктивные выключатели реагируют на нагрузку и передвижение, их используют в системах безопасности. Эти приборы нечувствительны к загрязнениям, поэтому их применяют в различных технологических процессах.

Концевые бесконтактные выключатели востребованы на таком производстве, где нужна особая точность. Оптические сенсоры применяют в станкостроении, а также для регулировки движения деталей, автоматических ворот.

Оптические выключатели бесконтактные

Преимущества бесконтактных моделей

Главным преимуществом бесконтактных выключателей является экономия электричества. Электроэнергия не тратится в случае отсутствия людей в помещении. Человеку не нужно принимать участие, чтобы включить или выключить свет. Следовательно, использование таких моделей считается комфортным.

Техническая простота является плюсом стандартных контактных выключателей, но есть некоторые минусы:

  1. Маленький ресурс при применении максимальной нагрузки. Если контакты размыкаются, возникает искра, что вызывает поломку выключателя. При наличии постоянного тока устранить аварию поможет конденсатор, имеющий параллельное подключение к контактам. При наличии в сетях переменного тока понадобится тугоплавкая напайка из вольфрама.
  2. Минусом контактного устройства считается сильная чувствительность к пыли и грязи. Это вызывает нарушение электрической цепи. Далее происходит снижение взаимодействия контактов, а в итоге — перегрев и поломка.

Бесконтактные выключатели отличаются от традиционных моделей высокой надежностью. Работа современных приборов заключается в использовании транзисторных ключей, имеющих незначительное сопротивление. Это способствует проведению значительных токов с отсутствием перегрева.

Огромный выбор дает возможность найти элемент для использования в конкретном случае. Если нужно реализовать сенсорное управление, подойдет емкостный выключатель, а для использования в загрязненных условиях лучше выбрать индуктивный вариант.

Бесконтактный, оптический выключатель освещения со звуковым эффектом на Arduino

Сегодня статья про бесконтактный выключатель со звуковым эффектом, который был сделан мной 9 лет назад, а если быть точным, то в январе 2012 года.

С тех пор выключатель трудится у меня круглыми сутками на протяжении 9 лет. Что самое интересное, за все это время, он не вышел из строя и даже ни разу не подвис, а также у него никогда не было ложных срабатываний. В общем он хорошо себя зарекомендовал и я с уверенностью могу его Вам рекомендовать для самостоятельной сборки.
Если Вам интересны подробности, то прошу под кат.

У меня в коридоре смонтировано 7 светильников.

И для достижения красивого визуального эффекта, я использовал последовательное включение ламп, для этого мне нужно было протянуть к плате контроллера отдельный провод от каждой точки освещения.

Саму плату я спрятал в пространстве между гипсокартоном и потолком, благо места там больше чем достаточно.

ИК приемник и светодиод я разместил в подрозетнике. Во избежание ложных срабатываний их нужно изолировать между собой, для этого я использовал термоусадочный кембрик. Чтобы подключить этот оптический датчик к плате контроллера, я использовать заложенные в стену провода.

Читайте так же:
Выключатель света заднего хода рено логан

Для того чтобы дизайн выключателя не отличался от других установленных декоративных накладок в интерьере, я использовал из этой же серии телевизионную розетку, из которой выкинул все внутренности, а в отверстие вклеил круглое окошко, вырезанное из фиолетового акрила.

Все компоненты были размещены на одной плате, на которой так же установлены винтовые коннекторы для подключения проводов от светильников.

Запитал я эту плату обычным зарядным устройством от телефона.

Основой всего устройства является контроллер Arduino Nano V.3, но можно так же использовать любые другие платы, с микроконтроллером ATmega328.

ИК светодиод с фототранзистором можно взять от датчика препятствий, но не обязательно их выпаивать, достаточно перерезать лишние дорожки и припаять к ним 3 провода. Если у вас уже есть где-то ранее выпаянные детали, то перед использованием, лучше сначала проверить их на работоспособность. Инфракрасный светодиод нужно подключить к напряжению 5 В через токоограничивающий резистор 120 Ом и посмотреть на него через камеру телефона, он должен светиться фиолетовым светом. Для проверки фототранзистора понадобится любой тестер с функцией прозвонки проводников. Переводим тестер в режим прозвонки, а выводы фототранзистора подключаем к щупам тестера. После чего нужно к нему вплотную поднести любой пульт от бытовой техники и нажать любую кнопку. В ответ раздастся прерывистый пищащий звук.

9 лет назад я не нашел подходящих твердотельных реле и мне пришлось их собирать самому из радио-комплектующих. Но на данный момент проще купить 8-канальный модуль твердотельных реле как на изображении, чем заниматься тратой времени на поиск этих компонентов.

Работает выключатель следующим образом

Arduino с выхода D5 постоянно выдает ШИМ сигнал с частотой примерно 977 Гц. К этому выходу через токоограничивающий резистор 82 Ом подключен светодиод, излучающий сигнал в инфракрасном диапазоне. Фототранзистор, подключенный к входу D2 детектирует отраженный от руки ИК сигнал и проверяет его на достоверность. Если сигнал из 20-ти или больше идущих подряд периодов соответствует частоте 977 Гц, то тогда контроллер включает по очереди все 7 светильников и начинает воспроизводить звуковой эффект через ШИМ выход D11. Все то же самое происходит и при выключении.

Воспроизведение звуков

Для воспроизведения звуковых эффектов используется формат WAVE без сжатия, с частотой 16000 Гц и глубиной 8 бит, но при воспроизведении данного формата с использованием ШИМ, в аудио тракте наблюдается неприятный свист и шипение. Поэтому для улучшения качества воспроизведения, я в коде использовал линейную интерполяцию. При которой, выборка семплов происходит на частоте 62.5 кГц и между оригинальными выборками вставляются еще 3 дополнительных семпла, рассчитанных методом линейной интерполяции. Таким образом на выходе снижается шум квантования, пропадает свист, улучшается качество звука и для воспроизведения не обязательно использовать дополнительные RC фильтры.

Вместо динамика я использовал старую, маленькую компьютерную колонку без встроенного усилителя.

Читайте так же:
Кабель 240 мм2 алюминий ток

Для конвертирования Wave файлов в Си код, можно воспользоваться онлайн конвертером.

Схема

На схеме серыми прямоугольниками отметил твердотельные реле, а тем кто хочет заморочиться, то может собрать схему полностью, так же как сделал я в далеком прошлом.

Компоненты для сборки

1 — Arduino Nano V.3
2 — Датчик препятствий
3 — 8-канальный модуль реле
4 — Резисторы 82 Ом и 1 кОм
5 — Динамик 0,5-3 Вт
6 — Любой N-P-N транзистор с допустимым током не менее 500 мА

Код для Arduino

Скачать все файлы одним архивом
В этот раз я решил добавить все используемые библиотеки в папку со скетчем, а в самом скетче прописал их локальное использование. Теперь надеюсь у новичков будет меньше ко мне вопросов по поводу ошибок, возникающих у них при компилировании.

В коде вынесены несколько констант, которые можно изменить перед прошивкой.

Константа power_ir — отвечает за дистанцию срабатывания выключателя, может принимать значения от минимума 20 и до максимума 200. Требуемое Вам значение можно определить экспериментальным путем.

lamp_num — определяет количество используемых Вами ламп. Минимальное число лампочек не может быть меньше 1, а максимальное не более 7. Если подправить код, то можно увеличить до 15.
lamp_delay — это задержка между последовательными включениями ламп, которая выражена в миллисекундах и может начинаться от 0 и до 4 294 967 295 мс. Хотя я не думаю, что такие огромные задержки кому то понадобятся.

Видео

Для просмотра видеоролика кликните по изображению.

Заключение

В заключении хотелось бы добавить, что я очень удивлен, что микроконтроллер без WDT за 9 лет ни разу не подвис. По этой же причине я не стал править код и добавлять в него WDT, так как Arduino со старыми bootloader не умеют работать с ним.

Бесконтактные выключатели

Бесконтактный выключатель — это относительно редкий вид выключателей, который состоит из сенсора и реле .

Невидимые бесконтактные выключатели

Сенсор может быть скрытого монтажа, то есть, он может располагаться за гипрочной стеной или за деревянной панелью, толщиной не более 1-2 см. НО при этом материал не должен быть токопроводящим, например, за зеркалом такого рода сенсор установить нельзя.

Работает такой бесконтактный выключатель так: вы подносите руку к месту установки сенсора, реле считывает изменение магнитного поля и реле замыкает контакт – свет зажигается.

Такие выключатели выпускает, например, польский бренд Zamel.

Такое устройство может изрядно повеселить ваших гостей и заставить их поверить в магические способности )) Взмах руки рядом со стеной – свет зажегся, еще один – отключился.

БЕСКОНТАКТНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ZAMEL WDN-01

Особенностью такого выключателя является необходимость прятать релейный блок и сенсор. Также при повседневном использовании лучше всего пометить место установки сенсора чем-то малоприметным, но имеющим свое место. Узор обоев, рисунок на плитке, например, могут служить ориентиром для вас или ваших гостей, пока вы не привыкните к его месторасположению.

Читайте так же:
Как соединяется провод кабельного

Бесконтактные выключатели с декоративными панелями

Второй вид бесконтактных выключателей предлагает немецкий бренд Rohde+Rohde, специализирующийся на необычных продуктах.

Большой выбор декоративных накладок, интересная магнитная система дизайнерских розеток с крышкой показывает стремление этого производителя к творческому подходу к изготовлению дизайнерских выключателей и розеток.

Бесконтактные выключатели Rohde Rohde Free Touch выглядят, как цветные панели с подсветкой, расположенные на стене. При поднесении руки, внутренне реле срабатывает и свет включается. Такой выключатель устанавливается в обычную монтажную коробку. Для работы требует подключение ноля.

Бесконтактный выключатель Rohde+Rohde

Нулевой провод, кстати, лучше всегда дополнительно закладывать к каждому выключателю – это позволит решить множество потенциальных задач, например, создать в будущем, даже если сейчас нет необходимости, современную систему управления освещением.

Где применяются бесконтактные выключатели

Выключатели, работающие без прикосновения хорошо использовать в ванных комнатах, в мебели, когда не хочется нагружать поверхность никакими клавишами и рамками. В этом случае их применение оправдано.

В офисах, в местах общего пользования, где нет текучки людей также можно использовать беспроводные выключатели Rohde+Rohde – они красивы и надежны. Нет касания – нет переноса вирусов, а значит такие выключатели являются наиболее безопасными в случае тревожной эпидемиологической обстановки.

Правда к работе без касания нужно будет привыкнуть.

В обилии электроустановочных изделий можно запутаться, как учесть и внешние данные розеток и выключателей и предугадать необходимый функционал? Если этот вопрос кажется сложным или даже неразрешимым, приходите к в нам шоу-рум!

У нас Вы легко сможете сориентироваться, какие выключатели вам больше нравятся по внешнему виду и тактильным ощущениям, а наши специалисты помогут подобрать необходимый функционал.

Одно движение — и свет включается

В XXI веке популярны выключатели нового поколения — сенсорные. Они на порядок отличаются от традиционных: безопасностью, принципом работы, а также легкостью в использовании — с сенсорными выключателями вам не нужно прилагать никаких усилий для включения света!

Благодаря иной схеме подключения сенсорные выключатели делают невозможным короткое замыкание и поражение током при касании влажными руками. А значит, их можно устанавливать даже во влажных помещениях и там, где есть маленькие дети. Вдобавок все сенсорные выключатели работают бесшумно.

Плавное включение продлевает срок службы ламп, установленных в светильниках. Следует учитывать, что некоторые модели не пригодны для светильников со светодиодными и люминесцентными лампами, это нужно выяснить заранее (такая информация указывается в технических характеристиках выключателей).

Схема подключения сенсорного выключателя не отличается от обычного. Поэтому для замены старых выключателей на новые специальной подготовки «местности» не требуется. Главное выбрать и купить сенсорные выключатели света, сама же установка проходит быстро и недорого. Сенсорные выключатели можно устанавливать в помещениях и на улице.

Читайте так же:
Выключатель света заднего хода шевроле ланос

В жилых и офисных помещениях используют, в основном, три вида сенсорных выключателей освещения: емкостные, оптические, высокочастотные. В промышленности также используются бесконтактные индуктивные выключатели, ультразвуковые и магнитные. Они различаются только принципом работы установленных в них датчиков, а схема сенсорного выключателя света одна: чувствительный элемент принимает сигнал, преобразователь переводит его в электрический сигнал, коммутационная силовая часть отвечает за включение и выключение света. Могут быть дополнительные элементы, некоторые модели служат промежуточными, но большинство бесконтактных выключателей — концевые.

Емкостные выключатели бывают контактными и бесконтактными. Чувствительный элемент обычно располагается за декоративной пластиной. Контактные выключатели срабатывают от прикосновения к пластине, бесконтактные — от приближения к ней (достаточно поднести руку). Сравнительно недорогие, эти выключатели удобны в быту, особенно в помещениях с высокой влажностью (ванная, туалет), с необходимостью производить какие-то операции без рук (на кухне или в кладовой, подвале).

Оптические выключатели оснащены датчиками, которые реагируют на теплое (в инфракрасном спектре) и обычное освещение.

ИК-датчик реагирует на движущиеся тела с температурой заметно выше, чем у окружающей среды, и подает сигнал выключателю. Через определенное время свет автоматически выключается. Это упрощает деятельность человека в помещениях, где руки могут быть заняты. Такие бесконтактные выключатели находят применение во многих помещениях: жилых и офисных, в коридорах, кладовых, на лестницах. Даже подъезды к гаражу или воротам частного дома можно сделать более удобными благодаря ИК-датчикам. Угол обзора датчика может быть от 180° до 360° и зависит от модели.

Датчики освещенности реагируют на обычный дневной свет. Их можно использовать для автоматического включения и выключения фасадных светильников. При попадании света на фотодиод датчик отключает светильник, помогая тем самым снижать потребление электроэнергии.

Высокочастотные сенсорные выключатели могут быть оснащены датчиками объема или активного движения. Эти устройства с определенной частотой «сканируют» пространство слабыми высокочастотными импульсами, сравнивают полученную «картинку» с предыдущей и при ее изменении включают свет.

Вне зависимости от типа, но в зависимости от модели сенсорные выключатели могут иметь следующие возможности:

  • Настройка режима и сценария освещения: позволяет имитировать присутствие жильцов в доме, квартире, чтобы отпугивать потенциальных взломщиков.
  • Таймер: настройка выключения через определенное время или на выбор из доступных вариантов.
  • Диммер: регулирование яркостью света, что оценят все, кто встает рано утром.
  • Дистанционное управление выключателем с помощью пульта.
  • Подсветка и индикатор: настраиваются на постоянное свечение или в определенное время.
  • Включение и выключение по хлопку в ладоши: такие выключатели еще называют акустическими.

Будущее уже наступило, и один из его признаков — сенсорные выключатели. Они делают наши и ваши дома современнее, безопаснее и комфортнее.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector