Сенсорный выключатель своими руками. Простая сенсорная кнопка

Классический сенсорный выключатель - это устройство на основе полупроводников, управляющее состоянием подключенной к нему внешней электрической цепи с помощью внутреннего коммутационного элемента. Включение и выключение зависит от расположения объекта, дистанционно удаленного от выключателя. Как правило, такой объект наблюдения - это сам человек или его рука.

Сенсорный выключатель работает без механических усилий - все действия производятся легким прикосновением к специальной контактной пластине - сенсору.

Устройство включает в себя три основные части

Чувствительный элемент (сенсор), схема анализа, управления на полупроводниках, коммутационная силовая часть. Когда объект воздействия приближается к зоне контроля сенсора, происходит вырабатывание сигнала. Далее происходит преобразование в электросигнал, мощность которого обеспечивает срабатывание коммутационной части. При этом происходит включение или выключение цепи постоянного либо . Сенсорные выключатели не только делают удобной эксплуатацию электроприборов, но и способствуют значительной экономии электроэнергии.

Вашему вниманию предлагается принципиальная схема сенсорного выключателя настольного светильника, подходящая для многих электроприборов. С помощью этого устройства приборы мгновенно включаются и выключаются легким касанием руки сенсорного контакта.

В схему сенсорного выключателя входят:

Усилитель тока с транзисторами VT1 иVT2 и фильтр с элементами R3 и С1. Этот фильтр убирает помехи при прикосновении к сенсорному контакту Е1. Основной частью на схеме выступает RS-триггер, состоящий из двух логических элементов DD1.3 и 001.4. Для того, чтобы установить триггер в нужное положение, необходимо осуществить подачу напряжения низкого уровня на один из его входов. Одновременно, на другом входе, устанавливается напряжение высокого уровня.

Для поочередной подачи напряжения низкого уровня на выводы 1 и 6 вводятся две RС-цепочки: R5С2 и R6С3 с разными временными рамками. С помощью триггера происходит управление транзистора VT3 и тринистораVS1, включающего и выключающего лампочку HL1. Питание низковольтной части схемы производится параметрическим стабилизатором на стабилитроне VD7. Конденсатором С4 максимально сглаживается пульсация питающего напряжения. После того как подано питающее напряжение, произойдет установка триггера в такое положение, когда на выходе элемента DD1 низкий уровень. В таком состоянии триггер может находиться без ограничения во времени, из - за чего тринисторV51 закрыт и лампа НИ не светится.

При установке на выходе логического элемента DD1 высокого уровня напряжения, С2 - С3 оказываются разряженными, закрыты диоды VD2 - VD3.

Технические характеристики типового сенсорного выключателя

Нормативное время отключения - не более 0,2с;
Потребление тока в режиме ожидания - не более 2 мА.

При проведении пусконаладочных работ особое внимание необходимо уделить соблюдению мер электробезопасности. Это вызвано тем, что питание устройства происходит без помощи разделительного трансформатора. После соприкосновения человека к сенсорному контакту, через его тело может проходить ток максимум 65-70 мкА. Величина такого тока совершенно безопасна и не несет вреда здоровью.

Внешне сенсорный выключатель света похож на кристаллическую панель с разметкой. Бытовые модели, используемые в сетях 220 вольт, могут отличаться по цвету, форме, фактуре поверхности. В последнее время сенсорные выключатели все чаще применяют для:

Подключения бра
Управления элементами подсветки многоуровневых потолков
Регулировки основного освещения в квартире

Такой прибор можно купить или сделать своими руками.

Устройства разных типов могут реагировать на:

Прикосновение пальца к рабочей поверхности
Приближение руки к сенсору
Другие изменения условий в комнате (температура, движение, звук, время)

Сенсорный выключатель может быть оснащен дополнительными функциями, его конструкция бывает основана на разных принципах действия. Стоит обозначить 4 популярные модификации:

С пультом ДУ. Удобно использовать для управления бра, светодиодной лентой и т. д.
Емкостной. Реагирует на легкое прикосновение. Такое устройство можно сделать своими руками, об этом немного ниже.
С таймером. Помогает экономить на электричестве, отключая свет, когда в квартире никого нет.
Бесконтактный. Реагирует на определенные особенности обстановки: звук, изменения уровня освещенности, перепад температур, движение.

Каждую из разновидностей можно . С его помощью регулируется яркость освещения в комнате.

Устройство сенсорного выключателя

Вне зависимости от принципа работы, сенсорные выключатели имеют одинаковое строение: все они состоят из четырех основных частей.

Лицевая поверхность. Иногда за ней устанавливают элемент подсветки.
Датчик. От его типа зависит принцип действия выключателя.
Коммутационная схема, преобразующая получаемый сенсором сигнал в электрический.
Корпус. Он может быть накладной (устанавливается снаружи), или с внутренним монтажом (встраивается в стену).

Модели с плавной регулировкой интенсивности освещения

Если требуется устройство, позволяющее изменять уровень яркости постепенно, стоит обратить внимание на сенсорные выключатели с диммерами.

Некоторые такие приспособления могут регулироваться с помощью пульта ДУ. Не вставая с кресла можно настраивать яркость бра или светодиодной подсветки.
Сенсорный выключатель с этим устройством продлевает срок эксплуатации ламп накаливания, устраняя эффект резкой подачи напряжения.
Схемы подключения некоторых приборов требуют обязательного наличия блока питания или диммера. Такое устройство выключателя как нельзя лучше подходит для управления контуром светодиодной ленты.

Модели для монтажа светодиодной подсветки

Сенсорные выключатели для светодиодных лент, профилей также называют «диммерами». Они применяются и с другими устройствами, рассчитанными на питание от 12 В.
Диммеры позволяют не только включать или выключать отрезок светодиодной ленты, но и настраивать яркость.
Электронные устройства чаще всего бывают с сенсорным управлением. Их иногда включают в схемы устройства интерьерного LED-освещения для:

Обустройства подъездов, лестничных пролетов
Подчеркивания стиля дизайна квартиры
Оборудования системы «Умный дом»

Многие из них не рассчитаны на 220 вольт, поэтому для бра и люстр нужно подключить отдельные устройства.

Емкостной датчик

Емкостные выключатели света являются более чувствительными. Принцип работы основан на существовании электростатического поля. Оно заполняет также пространство вокруг датчика. Когда емкость в этом поле изменяется (человек подносит руку к выключателю), сенсор срабатывает и включает бра или люстру.
В основе датчика лежит простой конденсатор. Два электрода на поверхности выключателя являются его обкладками. Когда к ним приближается физический объект, емкость конденсатора меняется. Это становится сигналом для включения света.
Каждой модели свойственны индивидуальные особенности. Чувствительность некоторых из них можно настроить в процессе установки.

Как подключить устройство

Каких-либо технических особенностей установки сенсорных выключателей в сети 220 вольт не существует. .
Например:

Если устройство поддерживает функцию управления пультом ДУ, то он должен быть виден с зоны отдыха
Модели, реагирующие на изменение температуры, не следует располагать возле радиатора отопления

Отличаться может схема подключения выключателя для светодиодной ленты.
Важно помнить правила безопасности при работе с электричеством, отключать счетчик. Необходимо .
Если прибор накладной, для его установки не придется делать углубление в стене. Процесс подключения такого устройства довольно прост. .

Как сделать сенсорный датчик

Имея опыт работы с паяльником, и раздобыв некоторые детали, можно создать своими руками простой сенсорный выключатель, рассчитанный на работу в сети 220 вольт. Самая простая схема выглядит так:

Конденсатор C3 использовать не обязательно.

Итак, для создания сенсорного выключателя своими руками понадобятся такие детали:

Сопротивление на 30 Ом
Транзисторы КТ315 (два)
Электролитический конденсатор (100 мкф, 16 В)
Простой конденсатор (0,22мкф)
Полупроводник Д226
Мощная батарейка или блок питания (выходное напряжение 9 В)

Все это нужно спаять согласно схеме. В подходящем по размеру корпусе (можно использовать старый накладной выключатель) делается отверстие на лицевой части. В него выводится провод. Для работы сенсорного выключателя света схему нужно подключить к блоку питания, а проводок присоединить к металлической пластинке, которая будет закреплена на передней плоскости самодельного устройства.

Скорее всего, создание накладного сенсорного выключателя своими руками обойдется дешевле, чем покупка настоящего. Получившийся прибор вполне можно использовать для подключения подсветки в доме.

Емкостной выключатель своими руками

Емкостной выключатель света, сделанный своими руками, вполне может быть использован для устройства подсветки из светодиодной ленты или управления лампами люстры. Он также может быть накладной или встроенный в стену. Схема является не настолько простой, как предыдущая.

Датчик WA1 реагирует на приближение ладони. Емкость вносится в колебательный контур на транзисторе VT 1 и меняет его частоту.

Сопротивления R6 и R7 нужны для стабильной работы устройства при скачках напряжения от 4 до 10 вольт.

Довольно часто приходится менять обычные выключатели электрических приборов на новые из-за их быстрого износа. На смену им появились более надежные сенсорные выключатели (СВ). Принцип их работы максимально простой. Устройства можно изготовить своими руками. На фото ниже изображен выключатель с сенсором, расположенным сверху и индикаторным светодиодом снизу.

Внешний вид сенсорного выключателя

Для включения света достаточно легкого прикосновения к чувствительному элементу. Сенсорные выключатели обычно используют для управления светом, электрическими карнизами и другими устройствами небольшой мощности.

Преимущества СВ

Удобство по сравнению с клавишным выключателем, который еще не всегда сразу переключается. Устройства совершенно бесшумные и нет необходимости прилагать усилия для включения.
Можно выбрать стильные модели, которые украсят помещения.
Гальваническая развязка схемы делает устройство совершенно безопасным. К сенсору можно прикасаться мокрыми руками, выключатель герметичен.
Отсутствие механизмов, которые могут сломаться. Вся схема состоит из электронных элементов.
Возможность совмещения с дистанционным управлением светом , а также создания нескольких каналов включения в одном устройстве.
Возможность изготовления своими руками.

Принцип действия

Любой сенсорный выключатель функционально разделен на три части:

чувствительный элемент (сенсор), реагирующий на прикосновение или приближение пальцев;
схема на полупроводниках, усиливающая слабый электрический сигнал от сенсора;
коммутатор (реле или тиристор), обеспечивающий включение и отключение нагрузки.

На рисунке изображена схема сенсорного выключателя с напряжением питания до 16 В. Она представляет собой простой полупроводниковый каскадный усилитель. Применяется для включения небольших нагрузок. Статического электричества в человеческом теле достаточно, чтобы открыть первый транзистор каскада, если прикоснуться пальцем к оголенному проводнику, подключенному к базе.

Схема простого сенсорного выключателя из трехкаскадного усилителя

В качестве нагрузки на выходе третьего каскада подключен светодиод, служащий для демонстрации работы схемы. В выключателе вместо него устанавливается реле, для которого можно подобрать более мощный транзистор. Сенсором может служить медная фольга.

При прикосновении к сенсору открывается первый каскад, затем сигнал усиливается на следующих двух и на выходе становится равным 6 В. Его достаточно для срабатывания реле, которое своим контактом производит включение лампы (на схеме не показано).

Схемы

На рисунке изображена схема двухкаскадного сенсорного выключателя, который можно сделать своими руками.

Схема выключателя на двух транзисторах

При касании к сенсору Е1 напряжение от тела человека поступает на усилитель через конденсатор С1. В качестве нагрузки подключено реле К1, которое срабатывает при очередном прикосновении, включая или отключая свои силовые контакты питания лампы. Диод VD1 предназначен для защиты транзистора VT2 от перепадов напряжения, а конденсатор С2 сглаживает пульсации.

Реле подбирается на ток срабатывания 15-20 мА (тип РЭС55А или РЭС55Б). Возможно, величину сопротивления резистора R1 придется изменить, чтобы реле надежно работало. Сначала вместо него подключается переменный резистор на 50 Ом и подстраивается, пока не заработает реле от сенсора. Затем замеряется величина сопротивления и находится постоянный резистор с соответствующим номиналом.

В качестве сенсора применяется фольгированный текстолит, медная пластина или металл с антикоррозионным покрытием. Его несложно изготовить своими руками. Если сенсор устанавливают на расстоянии от платы, подводящий провод следует экранировать.

Источник напряжения – это батарейка на 9 В или блок питания от сети, изготовленный своими руками. Вполне может подойти зарядное устройство.

Схему выключателя лучше собрать на плате, но можно и спаять проводами, поскольку деталей немного. Для их соединения между собой применяются проводки длиной 2-3 см. Для подключения к контакту сенсора и реле длина проводников составит не более 10 см.

При пайке важно не перегреть транзисторы и конденсатор на 0,22 мкф.

Бестрансформаторное питание от переменной сети 220 В не требует отдельного источника. Устройство на симисторе достаточно чувствительно и надежно работает. На схеме рисунка ниже гальванической развязки от осветительной сети нет, но защитой сенсора от высокого напряжения являются резисторы R1 и R2 общим сопротивлением 12 мОм, а также полевой транзистор VT1 c большим сопротивлением перехода сток-исток-затвор. Чувствительность схемы подбирается изменением сопротивления R2.

В подобных схемах, когда они под напряжением, прикосновение допускается только к сенсору Е1.

Схема сенсорного электронного выключателя на симисторе

Триггер построен на интегральной микросхеме К561ТМ2 (DD1). С его выхода 1 сигнал поступает на базу транзисторного усилителя тока VT2, эмиттер которого соединен с управляющим выводом симистора VS1. Как только на нем появляется напряжение 3 В, симистор открывается и включает источник света. При следующем прикосновении к сенсору триггер меняет состояние и на выходе 1 появляется противоположный сигнал, выключающий лампу EL1.

Мощность нагрузки для данной схемы составляет не более 60 В. Если ее потребуется увеличить, симистор устанавливается на радиатор.

Существуют схемы с функцией светорегулирования. При кратковременных прикосновениях к сенсору лампа будет загораться и гаснуть. Если держать руку на чувствительном элементе, яркость будет расти, а затем уменьшаться. Подобное устройство удобно применять для настольной лампы за рабочим столом. Можно настроить определенную освещенность, убрав руку с выключателя. На рисунке изображена схема сенсорного регулятора.

Схема сенсорного светорегулятора

Сигнал подается от чувствительного элемента на микросхему К145АП2, а она управляет симистором VS1 через транзистор VT1. Питание подается от сети 220 В. Светодиод HL1 является индикатором напряжения и подсвечивает сенсор в темноте.

Предлагаю собрать интересную радиолюбительскую конструкцию которую легко повторить даже начинающему своими руками. Это сенсорный выключатель схема которого приводится ниже можно использовать в различных ситуациях. В сенсорные устройствах, хоть и отсутствует гальваническая развязка с электросетью, но они совершенно безопасны и не нанесут вред здоровью человека

Принцип работы схемы состоит в том, что как только биологический объект попадает в зону действия сенсора, включается свет. Если же он покидает зону контроля ИК датчика, то через заданный временной интервал устройство отключит освещение.

В момент включения напряжения питания схемы счетчик CD4040 находится в состоянии сброса и на его выходе логический ноль, а на выходе инверторного элемента ИЛИ-НЕ DD1.6 единица, при этом транзистор открыт, и реле нормально замкнутыми контактами шунтирует кнопку выключателя.

Для работы инфракрасного сенсора используется на элементах ИЛИ-НЕ DD1.1 и DD1.2. Частота следования импульсов 36кГц подобрана для примененного фотоприемника. Если же использовать другой, то для него нужно будет осуществить подстройку генератора на ту частоту, на которую рассчитан фотоприемник.

Для увеличения импульсного тока, поступающего с генератора на инфракрасный светодиод HL2, используется усилитель на элементах DD1.3 и DD1.4. Особенность фотодатчика заключается в том, что при попадании на него модулированного ИК излучения, на его выходе установится сигнал логического нуля.

Пройдя через инвертирующий элемент DD1.5, на одиннадцатом выводе счетчика появится логическая единица, которая запретит ему работать. Если отраженный луч не попадет на фотоприемник, то на этом же входе будет логический ноль, и счетчик начнет считать импульсы, поступающие на десятый вход от мигающего светодиода HL1.

Элементы схемы подобраны так, что через двадцать минут работы, если в зоне доступа сенсора биологического объекта не наблюдается, на выходе счетчика установится логическая единица, а на выходе элемента DD1.6 ноль. При этом транзистор отключит реле К1 и освещение.

При включение схема переключает триггер в одно из устойчивых состояний и включает свет при первом касании к сенсорному датчику, при повторном наоборот переключает триггер в противоположное состояние и тем самым выключая освещение.

Продолжительность нахождения триггера в любом состоянии ничем не задается, до тех пор, пока на схему подано напряжение.

Триггера подключен по типовой схеме для микросхемы К561ТМ2. С первого выхода микросхемы управляющий сигнал поступает на усилитель тока выполненный на биполярном транзисторе. Управляющий вывод тиристора подключен к эммитеру этого транзистора и при достижении на нем уровня напряжения 3В тиристор откроется, и включит свет.

Т.к полевой транзистор обладает большим сопротивлением перехода сток-исток-затвор, плюс в цепи сенсора имеются мегаомные резисторы, то это не позволит появится опасному потенциалу на сенсорной пластине. Полевой транзистор откроется под воздействием напряжения питания, которое наводится на сенсор от руки. Резистор R3 шунтирует вход 3 триггера. Триггер переключается во время каждого положительного сигнала на третьем входе. Если на первом выходе триггера логический ноль, биполярный транзистор закрыт и освещение отключено. При появление логической единицы, транзистор и тиристор открыты и свет горит.

Сенсорный датчик можно изготовить из любого металла диаметром не менее 30 мм. Эта схема обеспечивает включение и выключение освещения мощность не более 60Вт. При большей мощности, тиристор потребуется установить на радиаторе.

Управлять освещением можно двумя способами. Первый, подносим руку к оптическому датчику на десять сантиметров. Второй, с помощью пульта дистанционного управления ИК излучения.

Реле можно взять практически любое, главное чтоб напряжением срабатывания лежало в диапазоне от 6 до 12 вольт. Сенсором является кусочек фольгированного текстолита. Оба транзистора можно заменить на КТ315 или КТ3102. Диод любой импульсный на напряжение от 100 вольт, можно взять и .

Схема работает как усилитель сигнала - при касании сенсора за счет внутреннего сопротивления человека VT1 открывается, а за ним и VT2,срабатывает реле и замыкает цепь в которую впринципе можно подключить любую нагрузку (смотри ). Контакты реле служат выключателем, один из выводов этих контактов подключается в сеть 220, а другой к нагрузке, например лампы освещения.

Выключатель подойдет для сенсорного управления любой нагрузкой, практически независимо от мощности. В случае питания маломощных нагрузок с низковольтным питанием, реле можно исключить, а второй транзистор заменить на более мощный, например КТ819.

Универсальный таймер используется для генерации повторяющихся и одиночных импульсов со стабильными временными характеристиками.

NE555 в данном варианте работает в режиме компаратора. При прикосновении к сенсорным пластинам произойдет переключение компаратора, выход которого подсоединен к двум светодиодам. Так как максимальный ток NE555 составляет 200 мА, то вместо светодиодов можно подключить реле для управления нагрузкой. Напряжение питания конструкции может быть в диапазоне от 5 до 15 вольт.

Электронные технологии охватывают обширный спектр бытовой сферы. Ограничений нет практически никаких. Даже простейшие функции выключателя ламп бытового светильника теперь все чаще выполняют сенсорные приборы, а не технологически устаревшие - ручные.

Электронные устройства, как правило, входят в разряд сложных конструкций. Между тем соорудить сенсорный выключатель своими руками, как показывает практика, совсем несложно. Минимального опыта конструирования электронных приборов для этого вполне достаточно.

Предлагаем разобраться в устройстве, функциональных возможностях и правилах подключениях такого коммутатора. Для любителей самоделок мы подготовили три рабочие схемы сборки интеллектуального прибора, которые можно реализовать в домашних условиях.

Термин «сенсорный» несет в себе довольно широкое определение. По сути, под ним следует рассматривать целую группу датчиков, способных реагировать на самые разные сигналы.

Однако применительно к выключателям – приборам, наделенным функционалом коммутаторов, сенсорный эффект чаще всего рассматривают как эффект, получаемый от энергетики электростатического поля.

Такой, примерно, нужно рассматривать конструкцию выключателя света, созданную на основе механизма сенсора. Лёгкое прикосновение подушечкой пальца к поверхности фронтальной панели включает освещение в доме

Обычному пользователю достаточно прикоснуться пальцами руки к такому контактному полю и в ответ будет получен тот же самый результат коммутации, какой дает стандартный привычный клавишный прибор.

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

Обычно такая конструкция выстраивается на основе четырех рабочих узлов:

панель защитная;
контактный датчик-сенсор;
электронная плата;
корпус устройства.

Разновидность приборов на базе сенсоров обширна. Выпускаются модели с функциями обычных выключателей. И есть более совершенные разработки – с регуляторами яркости, отслеживающие температуру окружения, поднимающие жалюзи на окнах и прочие.

Здесь присутствуют традиционные характеристики, такие как:

бесшумность действия;
интересный дизайн;
безопасное использование.

Помимо всего этого, добавляется еще одна полезная функция – встроенный таймер. С его помощью пользователь получает возможность управлять коммутатором программно. К примеру, задавать время включения и отключения в определённом временном диапазоне.

Правила подключения прибора

Технология монтажа подобных устройств, несмотря на совершенство конструкций, осталась традиционной, как это предусмотрено для стандартных выключателей света.

Обычно на задней части корпуса изделия присутствуют два терминальных контакта – входной и под нагрузку. Обозначаются на устройствах иностранного производства маркерами «L-in» и «L-load».

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.