Jak złożyć czujnikowy włącznik własnymi rękami: opis urządzenia i schemat montażu

Technologie elektroniczne obejmują szeroki zakres sfery domowej. Ograniczeń praktycznie nie ma. Nawet najprostsze funkcje wyłącznika lamp oświetlenia domowego coraz częściej realizują urządzenia czujnikowe, a nie technologicznie przestarzałe – ręczne.

Urządzenia elektroniczne zazwyczaj należą do kategorii skomplikowanych konstrukcji. Tymczasem zbudowanie czujnikowego wyłącznika własnoręcznie, jak pokazuje praktyka, wcale nie jest trudne. Minimalne doświadczenie w konstruowaniu urządzeń elektronicznych jest do tego w zupełności wystarczające.

Proponujemy zapoznać się z budową, funkcjonalnościami i zasadami podłączenia takiego przełącznika. Dla miłośników samodziałek przygotowaliśmy trzy działające schematy montażu inteligentnego urządzenia, które można zrealizować w warunkach domowych.

Budowa czujnikowego wyłącznika

Termin „czujnikowy” niesie dość szeroką definicję. W zasadzie pod nim należy rozumieć całą grupę czujników zdolnych reagować na najróżniejsze sygnały.

Jednak w odniesieniu do wyłączników – urządzeń wyposażonych w funkcje przełączników, efekt czujnikowy najczęściej rozpatruje się jako efekt uzyskiwany z energii pola elektrostatycznego.

Taka mniej więcej należy rozpatrywać budowę wyłącznika światła, stworzonego na bazie mechanizmu czujnika. Lekkie dotknięcie opuszkiem palca do powierzchni panelu frontowego włącza oświetlenie w domu

Zwykłemu użytkownikowi wystarczy dotknąć palcami do takiego pola kontaktowego i w odpowiedzi otrzyma ten sam rezultat przełączenia, jaki daje standardowy, znajomy przyciskowy przełącznik.

Tymczasem wewnętrzna budowa urządzeń czujnikowych znacznie różni się od prostego ręcznego wyłącznika.

Zazwyczaj taka konstrukcja opiera się na czterech modułach roboczych:

• panel ochronny;
• czujnik kontaktowy;
• płytka elektroniczna;
• obudowa urządzenia.

Różnorodność urządzeń na bazie czujników jest szeroka. Produkowane są modele z funkcjami zwykłych wyłączników. Są także bardziej zaawansowane rozwiązania – z regulatorami jasności, monitorujące temperaturę otoczenia, podnoszące żaluzje w oknach i inne.

Konstrukcyjnie przełącznik dotykowy wygląda następująco: 1 – panel ochronny z hartowanego szkła; 2 – płytka z rozmieszczeniem elementów dotykowych; 3 – panel z tekstolitu z rozłożonym schematem elektroniki urządzenia; 4 – obudowa (podstawa) wyłącznika (+)

Nie dość, że wszystkie te rodzaje przełączników są obsługiwane lekkim dotknięciem, to istnieją jeszcze wyłączniki z zdalnym sterowaniem. Oznacza to, że użytkownik może wyłączyć lampę lub zmniejszyć jasność świecenia urządzenia bez wykonywania zbędnych ruchów, takich jak przejście z miejsca odpoczynku do wyłącznika.

Opcje i możliwości urządzenia

Osobnego rozpatrzenia wyraźnie zasługują wyłączniki z timerem.

Są tu tradycyjne cechy, takie jak:

• bezgłośność działania;
• ciekawy design;
• bezpieczne użytkowanie.

Oprócz tego wszystkiego dodawana jest jeszcze jedna przydatna funkcja – wbudowany timer. Za jego pomocą użytkownik zyskuje możliwość programowego sterowania przełącznikiem. Na przykład ustawić czas włączania i wyłączania w określonym zakresie czasowym.

Unikalny wariant rozwoju przełącznika z zaimplementowaną funkcją timera. Za pomocą takich urządzeń otwierają się możliwości sterowania oświetleniem o ściśle zadanej porze. Oszczędność energii elektrycznej jest oczywista.

Z reguły podobne urządzenia mają nie tylko timer, ale także akcesorium innego rodzaju – na przykład czujnik akustyczny.

W tej wersji urządzenie działa jako kontroler ruchu lub hałasu. Wystarczy oddać głos albo klasnąć w dłonie, a lampy w mieszkaniu zaświecą jasnym światłem.

Przy okazji, na wypadek zbyt dużej jasności istnieje kolejna funkcja – regulacja ściemniacza. Wyposażone w ściemniacz przełączniki dotykowe umożliwiają sterowanie intensywnością światła.

Modyfikacja urządzeń dotykowych – przełącznik akustyczny. Działa według nieco innej metodyki, ale również jest urządzeniem, w którym wspierane są technologie wykorzystania czujników. W tym przypadku czujnikiem jest wrażliwy mikrofon.

Co prawda, jest jeden niuans dla takich rozwiązań. Ściemniacze z reguły nie obsługują stosowania w lampach fluorescencyjnych i LED. Jednak wyeliminowanie tej wady jest prawdopodobnie kwestią czasu.

Więcej o odmianach “inteligentnych” wyłączników światła przeczytaj w tym artykule.

Zasady podłączania urządzenia

Technologia montażu podobnych urządzeń, mimo doskonałości konstrukcji, pozostała tradycyjna, zgodnie z tym, co przewidziano dla standardowych wyłączników światła.

Zwykle z tyłu obudowy urządzenia znajdują się dwa zaciski – wejściowy i pod obciążenie. Oznaczane są na urządzeniach obcej produkcji oznaczeniami «L-in» i «L-load».

Technika podłączania urządzeń niewiele różni się od standardu. Główne zaciski robocze: L1 (Load) – linia podłączenia fazy napięcia; L (In) – linia wyprowadzenia napięcia pod obciążenie; COM – terminal sprzęgania urządzeń (+).

Oznaczenia te powinny być zrozumiałe nawet dla niedoświadczonego użytkownika. Jednak w każdym przypadku zaleca się sięgnięcie do instrukcji urządzenia przed jego instalacją. Komutacja w schemacie urządzenia odbywa się na linii fazowej.

To znaczy, na wejście «L-in» podawana jest faza – podłączany jest przewód fazowy. A z linii «L-load» pobierane jest napięcie dla obciążenia – w szczególności dla lampy oświetleniowej.

Tymczasem konstrukcje wyłączników dotykowych mogą przewidywać podłączenie kilku niezależnych obciążeń. W takich urządzeniach liczba zacisków do podłączenia zwiększa się.

Dodatkowo obok terminala napięcia wejściowego «L-in» występują już dwa lub nawet trzy otwory pod obciążenie «L-load». Oznacza się je zazwyczaj mniej więcej tak: «L1-load», «L2-load» itd.

Pełny rozkład wyłącznika: 1 – terminal wyjść obciążenia; 2 – panel ochronny; 3 – sprężynowy mechanizm mocowania przewodów; 4 – informacje o producencie; 5 – obudowa ognioodporna; 6 – interfejs podwójnej kontroli; 7 – otwór pod śrubę (+).

Montaż przełączników dotykowych również praktycznie nie różni się od standardowej wersji. Konstrukcja wyłączników jest wykonana do umieszczenia w tradycyjnych puszkach podtynkowych. Mocowanie podwozia mechanizmu roboczego urządzenia odbywa się zazwyczaj za pomocą śrub.

Wyłącznik na czujnikach własnoręcznie

Zakup wyłącznika dotykowego do użytku domowego to oczywiście nie problem. Jednak koszt tych, swego rodzaju inteligentnych, urządzeń zaczyna się od 60-80 zł. I to jest cena nie najdoskonalszych konstrukcji. Dlatego logicznym wydaje się pytanie – czy można wykonać dotykowe przełączanie światła własnoręcznie?

Dla osób choć trochę znających teorię elektrotechniki, zbudowanie wyłącznika z użyciem czujnika jest zadaniem całkowicie wykonalnym. Istnieje mnóstwo rozwiązań schematów w tej kwestii.

Schemat czujnikowego przełącznika na przerzutniku

Wiele schematów wykonania urządzeń tego typu jest prostych i zrozumiałych. Rozważmy jedno z wielu rozwiązań, które można zrealizować własnoręcznie do zastosowania w warunkach domowych.

Taka konstrukcja wyłącznika z dwoma czujnikami jest wyceniana na rynku od 64 zł za sztukę. Jeśli posiada się umiejętności, coś podobnego zawsze można zbudować samodzielnie. Przy tym koszty podzespołów są około pięciokrotnie niższe.

Szeroko rozpowszechniona w praktyce radioamatorskiej mikroukład serii K561TM2 jest głównym elementem wyłącznika dotykowego montowanego samodzielnie.

Mikroukład K561TM to przerzutnik, którego stan można zmieniać, podając sygnał sterujący na jego wejście. Ta właściwość jest z powodzeniem wykorzystywana do realizacji funkcji przełącznika.

Obwód wejściowy zbudowano z dodatkiem tranzystora polowego V11, który zapewnia wysoką czułość wejściową i dodatkowo dobrze izoluje wejście od wyjścia.

Element czujnika E1 układu wykonany jest w postaci metalowej płytki i podłączany do wejścia tranzystora polowego przez rezystor o dużej rezystancji. Gwarantuje to bezpieczeństwo urządzenia dla użytkownika pod względem możliwego porażenia prądem.

Schemat urządzenia do samodzielnego montażu. Tylko jeden mikroukład, para tranzystorów i jeden tyrystor będą potrzebne do złożenia pełnowartościowego wyłącznika dotykowego. Urządzenie działa nie gorzej niż przemysłowe (+)

Część wyjściowa schematu zbudowana jest z połączenia tranzystora bipolarnego VT2 – tyrystora prądowego VS1. Tranzystor wzmacnia sygnał pochodzący z mikroukładu, a tyrystor pełni rolę przełącznika. W obwód tyrystora włączane jest urządzenie oświetleniowe, którym należy sterować.

Układ działa następująco:

1. Użytkownik dotyka metalowej płytki (czujnika).
2. Elektryczność statyczna trafia na wejście VT.
3. Tranzystor polowy przełącza przerzutnik.
4. Sygnał wyjściowy przerzutnika jest wzmacniany przez VT2 i otwiera tyrystor.
5. Lampa w obwodzie tyrystora zapala się.

Jeśli użytkownik ponownie dotknie czujnika, wszystkie operacje powtarzają się, ale z odwrotnym przełączaniem trybów. Wszystko jest proste i skuteczne.

Takie rozwiązanie układowe można stosować do sterowania lampami, gdzie łączna moc żarówek nie przekracza 60 W.

Jeśli konieczne jest przełączanie bardziej wydajnych urządzeń oświetleniowych, można uzupełnić tyrystor o duży radiator chłodzący. Metal na czujnik zaleca się stosować z serii materiałów dobrze przewodzących prąd. Optymalną opcją jest miedź srebrzona.

Schemat oparty na czujniku podczerwieni

Dostępny do samodzielnego montażu jest schemat przełącznika światła, w którym jako czujnik zastosowano detektor podczerwieni. Tu również użyto dostępnych i niedrogich komponentów elektronicznych.

Pod względem stopnia złożoności wykonania ten wariant jest przeznaczony dla elektroników, którzy dopiero rozpoczynają swoją karierę.

Jeszcze jedno rozwiązanie układowe dla urządzenia przełącznika czujnikowego. Posiada również minimum elementów elektronicznych, ale wymaga starannego dostrojenia, aby zapewnić jakość pracy. Tutaj potrzebne jest doświadczenie elektronika (+).

Podstawową elektronikę w tym rozwiązaniu stanowią dwa układy scalone oraz następujące elementy:

• dioda LED zwykła — HL1;
• dioda LED podczerwieni — HL2;
• fotodetektor — U1;
• przekaźnik — K1.

Na bazie układu scalonego-inwertera DD1 zbudowano generator impulsów, a na bazie układu scalonego DD2 działa licznik systemowy.

W określonych okolicznościach, na przykład gdy w zasięgu diody LED podczerwieni pojawi się obiekt biologiczny, aktywowana zostaje para dioda LED podczerwieni i fotodetektor. Na bazie tranzystora VT1 pojawia się sygnał sterujący, który włącza przekaźnik K1. Oświetlenie w obwodzie K1 zapala się.

Jeśli ruch obiektów w zasięgu czujnika podczerwieni nie jest rejestrowany, po 20 minutach bezczynności licznik zliczy liczbę impulsów z migającej diody LED HL1 wystarczającą do wyłączenia przekaźnika. Oświetlenie zostanie wyłączone. Czas oczekiwania (w tym przypadku 20 minut) określa się poprzez dobór elementów układu.

Najprostszy schemat na tranzystorach i przekaźniku

Maksymalnie uproszczone rozwiązanie – układ do samodzielnego montażu urządzenia czujnikowego, przedstawiony poniżej.

Uproszczony do minimum układ do budowy przełącznika czujnikowego własnymi rękami. Niemniej jednak, pod warunkiem precyzyjnego doboru elementów radiowych, zapewnia dość efektywną i niezawodną pracę urządzenia.

Tutaj dopuszczalne jest zastosowanie praktycznie dowolnego typu przekaźnika. Głównym kryterium jest zakres napięć roboczych 6-12 woltów oraz zdolność do komutowania obciążenia w sieci 220 woltów.

Element czujnikowy wykonuje się poprzez wycięcie z arkusza foliowanego getinaksu. Tranzystory można również użyć dowolnej serii, analogiczne pod względem parametrów do podanych, na przykład popularne KT315.

W istocie, ten prosty układ stanowi zwykły wzmacniacz sygnału. Przy dotknięciu powierzchni czujnika na bazie tranzystora VT1 pojawia się potencjał wystarczający do otwarcia złącza emiter-kolektor.

Następnie otwiera się złącze VT2 i napięcie zasilania podawane jest na cewkę przekaźnika K1. Ten przyrząd działa, jego grupa stykowa zamyka się, co prowadzi do włączenia źródła światła.

Jeśli nie ma ochoty eksperymentować i samodzielnie montować urządzenia, można kupić gotowy przełącznik i zainstalować go samodzielnie. Wszystkie niezbędne informacje na temat wyboru i podłączenia przełącznika czujnikowego znajdują się tutaj.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Ten przegląd pozwala bliżej zapoznać się z przełącznikami światła, które szybko zyskują popularność w społeczeństwie.

Przełączniki czujnikowe oznaczone marką produktową Livolo – co to za konstrukcje i jak bardzo są atrakcyjne dla użytkownika końcowego. Przewodnik wideo po przełącznikach nowego typu pomoże uzyskać odpowiedzi na pytania:

Kończąc temat przełączników dotykowych, warto odnotować aktywny rozwój w dziedzinie projektowania i produkcji wyłączników do użytku domowego i przemysłowego.

Wyłączniki światła, pozornie najprostsze konstrukcje, są już tak doskonałe, że teraz światłem można sterować za pomocą głosowego hasła, a jednocześnie uzyskiwać pełną informację o stanie atmosfery wewnątrz pomieszczenia.

Czy ma Pan/Pani coś do dodania, lub pojawiły się pytania dotyczące montażu przełącznika dotykowego? Może Pan/Pani zostawiać komentarze pod publikacją, brać udział w dyskusjach i dzielić się własnym doświadczeniem w użytkowaniu takich urządzeń. Formularz kontaktowy znajduje się w dolnym bloku.