Kako sestaviti senzorsko stikalo sam: opis naprave in shema sestavljanja

Elektronske tehnologije zajemajo širok spekter gospodinjskega področja. Omejitev skoraj ni nobenih. Tudi najpreprostejše funkcije stikala žarnice gospodinjske svetilke zdaj vse pogosteje opravljajo senzorske naprave, ne pa tehnološko zastarele – ročne.

Elektronske naprave praviloma spadajo v kategorijo zapletenih konstrukcij. Kljub temu pa sestaviti senzorsko stikalo z lastnimi rokami, kot kaže praksa, sploh ni težko. Za to je povsem dovolj minimalnih izkušenj s konstruiranjem elektronskih naprav.

Predlagamo, da se seznanite z zgradbo, funkcionalnimi možnostmi in pravili priključitve takega stikala. Za ljubitelje domačih izdelkov smo pripravili tri delovne sheme za sestavljanje inteligentne naprave, ki jih lahko uresničite doma.

Konstrukcija senzorskega stikala

Izraz »senzorski« nosi precej široko definicijo. V bistvu je treba pod njim razumeti celo skupino senzorjev, ki se lahko odzivajo na najrazličnejše signale.

Vendar pa se v zvezi s stikali – napravami, opremljenimi s funkcijo komutatorjev, senzorski učinek najpogosteje obravnava kot učinek, ki ga pridobimo iz energije elektrostatičnega polja.

Približno tako je treba obravnavati konstrukcijo svetlobnega stikala, ustvarjenega na osnovi senzorskega mehanizma. Rahlo dotikanje s konico prsta ob površino sprednje plošče vklopi razsvetljavo v hiši.

Običajnemu uporabniku je dovolj, da se dotakne s prsti takega kontaktnega polja in v odgovor bo dobil enak rezultat komutacije, kot ga daje standardno običajno tipkarsko stikalo.

Medtem pa se notranja zgradba senzorske opreme bistveno razlikuje od preprostega ročnega stikala.

Običajno je taka konstrukcija zgrajena na podlagi štirih delovnih sklopov:

• zaščitna plošča;
• kontaktni senzor;
• elektronska plošča;
• ohišje naprave.

Raznovrstnost naprav na osnovi senzorjev je obsežna. Proizvajajo se modeli s funkcijami običajnih stikal. Obstajajo pa tudi naprednejše različice – z regulatorji svetlosti, ki spremljajo temperaturo okolice, dvigujejo žaluzije na oknih in drugo.

Konstrukcijsko je senzorski stikalo videti takole: 1 – zaščitna plošča iz kaljenega stekla; 2 – plošča za namestitev senzorskih elementov; 3 – tekstolitna plošča z razpeljanim elektronskim vezjem naprave; 4 – ohišje (šasija) stikala (+)

Ne le da se vse te vrste stikal upravljajo z rahlim dotikom, obstajajo tudi daljinsko vodena stikala. To pomeni, da lahko uporabnik ugasne luč ali zmanjša svetilnost svetilk naprave, ne da bi se moral premakniti od prostora za počitek do stikala.

Možnosti in funkcije naprave

Posebne obravnave si nedvomno zaslužijo stikala s časovnikom.

Tu so prisotne tradicionalne lastnosti, kot so:

• tihost delovanja;
• zanimiv dizajn;
• varna uporaba.

Poleg vsega tega je dodana še ena uporabna funkcija – vgrajen časovnik. Z njegovo pomočjo dobi uporabnik možnost programskega upravljanja stikala. Na primer, nastaviti čas vklopa in izklopa v določenem časovnem območju.

Edinstvena različica razvoja stikala z vgrajeno funkcionalnostjo časovnika. S pomočjo takšnih naprav se odprejo možnosti za upravljanje razsvetljave v točno določenem času. Prihranek elektrike je očiten.

Praviloma imajo takšne naprave ne le časovnik, ampak tudi dodatni pripomoček druge vrste – na primer, akustični senzor.

V tej različici naprava deluje kot krmilnik gibanja ali hrupa. Dovolj je, da spregovorite ali plosknite z rokami in luči v stanovanju zasvetijo z močno svetlobo.

Mimogrede, za primer previsoke svetilnosti obstaja še ena funkcija – dimmerska regulacija. Senzorska stikala, opremljena z dimmerjem, omogočajo upravljanje intenzivnosti svetlobe.

Modifikacija senzorskih naprav – akustično stikalo. Deluje po nekoliko drugačni metodi, vendar je prav tako naprava, ki podpira tehnologijo uporabe senzorjev. V tem primeru je senzorski element občutljiv mikrofon.

Res pa je, da obstaja ena podrobnost pri tovrstnih rešitvah. Dimmerji praviloma ne podpirajo uporabe fluorescenčnih in LED svetilk v svetilih. Vendar je odprava te pomanjkljivosti najverjetneje le vprašanje časa.

Več o vrstah “pametnih” stikal za luč preberite v tem članku.

Pravila priključitve naprave

Tehnologija montaže tovrstnih naprav je kljub dovršenosti konstrukcij ostala tradicionalna, kot je predvideno za standardna stikala za luč.

Na zadnji strani ohišja izdelka sta običajno prisotna dva terminalna kontakta – vhodni in obremenitveni. Na napravah tuje proizvodnje sta označena z oznakama 'L-in' in 'L-load'.

Tehnika priključitve naprav se malo razlikuje od standarda. Glavne delovne sponke: L1 (Load) – linija za priključitev fazne napetosti; L (In) – linija za izhod napetosti pod obremenitvijo; COM – terminal za povezavo naprav (+).

Te oznake bi morale biti razumljive tudi neizkušenemu uporabniku. V vsakem primeru pa je priporočljivo, da se pred namestitvijo posvetujete s tehničnim listom naprave. Preklop v shemi naprave poteka po fazni liniji.

To pomeni, da se na vhod 'L-in' priključi faza – priključi se fazni vodnik. Z linije 'L-load' pa se odvzame napetost za obremenitev – zlasti za žarnico svetilke.

Medtem pa lahko konstrukcije senzorskih stikal predvidevajo priključitev več neodvisnih obremenitev. Na takih napravah se število terminalov za priključitev poveča.

Dodatno poleg terminala vhodne napetosti 'L-in' so prisotne že dve ali celo tri odprtine za obremenitev 'L-load'. Običajno so označene približno tako: 'L1-load', 'L2-load' itd.

Celoten pregled stikala: 1 – terminal izhodov obremenitve; 2 – zaščitna plošča; 3 – vzmetni mehanizem za pritrditev vodnikov; 4 – podatki o proizvajalcu; 5 – ognjevarno ohišje; 6 – vmesnik dvojnega nadzora; 7 – odprtina za vijak (+).

Montaža senzorskih stikal se prav tako dejansko ne razlikuje od standardne različice. Konstrukcija stikal je izdelana za namestitev v tradicionalne doze pod stikalo. Pritrditev šasije delovnega mehanizma naprave se praviloma izvede z vijaki.

Stikalo na senzorjih z lastnimi rokami

Nakup senzorskega stikala za domačo uporabo seveda ni problem. Vendar se cena teh, neke vrste inteligentnih naprav začne pri 15–20 €. In to je cena ne najbolj dovršenih konstrukcij. Zato se zdi logično vprašanje – ali je mogoče narediti senzorsko preklapljanje svetlobe z lastnimi rokami?

Za ljudi, ki so vsaj malo seznanjeni s teorijo elektrotehnike, je izdelava stikala s senzorjem povsem izvedljivo delo. Na voljo je veliko shematskih rešitev za to.

Shema senzorskega komutatorja na sprožilcu

Številne sheme za izdelavo naprav podobnega delovanja so preproste in razumljive. Oglejmo si eno od mnogih rešitev, ki jo je mogoče uresničiti z lastnimi rokami za uporabo v domačih pogojih.

Takšna konstrukcija stikala z dvema senzorjema se na trgu ocenjuje od 16 € na kos. Če imate spretnosti, lahko nekaj podobnega vedno izdelate sami. Pri tem so stroški za sestavne dele približno petkrat nižji.

V radijski amaterski praksi široko uporabljeno integrirano vezje serije K561TM2 je glavni člen senzorskega stikala, ki ga sestavite sami.

Integrirano vezje K561TM je prožilnik (flip-flop), katerega stanje lahko spremenite z dovodom krmilnega signala na njegov vhod. Ta lastnost se uspešno uporablja za izvedbo funkcije preklopnika.

Vhodno vezje je zgrajeno z dodatkom poljskega tranzistorja V11, ki zagotavlja visoko občutljivost na vhodu in dodatno dobro izolira vhod od izhoda.

Senzorski element E1 vezja je izdelan kot kovinska plošča in je priključen na vhod 'poljskega tranzistorja' prek upora z visoko upornostjo. Tako je zagotovljena varnost naprave za uporabnika glede možnega udara električnega toka.

Shema naprave za sestavljanje sami. Za sestavo popolnega senzorskega stikala bodo potrebni le eno integrirano vezje, dva tranzistorja in en tiristor. Naprava deluje nič slabše kot industrijska (+).

Izhodni del vezja je zgrajen na povezavi bipolarnega tranzistorja VT2 in tokovnega tiristorja VS1. Tranzistor ojača signal, ki prihaja iz integriranega vezja, tiristor pa opravlja vlogo preklopnika. V tiristorsko vezje je vključena svetilka, ki jo je treba upravljati.

Shema deluje takole:

1. Uporabnik se dotakne kovinske plošče (senzorja).
2. Statična elektrika vstopi na vhod VT.
3. Poljski tranzistor preklopi prožilnik.
4. Izhodni signal prožilnika se ojači prek VT2 in odpre tiristor.
5. Svetilka v tiristorskem vezju se prižge.

Če se uporabnik ponovno dotakne senzorja, se vse operacije ponovijo, vendar z obratnim preklopom načinov. Vse je preprosto in učinkovito.

Takšno shematsko rešitev je dovoljeno uporabljati za upravljanje svetil, kjer skupna moč žarnic z žarilno nitko ne presega 60 W.

Če je treba preklapljati močnejše svetilne naprave, lahko tiristor opremite z obsežnim hladilnikom. Za senzor priporočamo uporabo kovine iz serije materialov, ki dobro prevajajo tok. Optimalna možnost je posrebreni baker.

Shema na osnovi infrardečega senzorja

Na voljo je shema preklopnika za svetlobo, ki jo lahko sestavite sami, pri čemer se kot senzor uporablja IR-senzor. Tukaj se prav tako uporabljajo dostopne in poceni elektronske komponente.

Po stopnji zahtevnosti izvedbe je ta možnost namenjena elektronikom, ki šele začenjajo svojo kariero.

Še ena shema za napravo senzorskega stikala. Prav tako vsebuje najmanj elektronskih komponent, vendar zahteva skrbno nastavitev za zagotavljanje kakovosti delovanja. Tu so potrebne izkušnje elektronika (+).

Osnovno elektroniko v tej rešitvi predstavljata dve mikroshemi in naslednji elementi:

• navadna LED — HL1;
• infrardeča LED — HL2;
• fotodetektor — U1;
• rele — K1.

Na podlagi inverterske mikrosheme DD1 je sestavljen generator impulzov, na podlagi mikrosheme DD2 pa deluje sistemski števec.

V določenih okoliščinah, na primer, ko se v območju delovanja infrardeče LED pojavi biološki objekt, se aktivira par IR-LED in fotodetektor. Na podlagi tranzistorja VT1 se pojavi krmilni signal, s katerim se vklopi rele K1. Svetilka v tokokrogu K1 zasveti.

Če se gibanje objektov v območju delovanja infrardečega senzorja ne zazna, bo števec po 20 minutah mirovanja preštel zadostno število impulzov iz utripajoče LED HL1 za izklop releja. Svetilka se bo izklopila. Čas čakanja (v tem primeru 20 minut) je določen z izbiro elementov sheme.

Najenostavnejša shema s tranzistorji in relejem

Maksimalno poenostavljena rešitev – shema za samostojno sestavo naprave senzorskega tipa, ki je predstavljena spodaj.

Shema, poenostavljena do minimuma, za izdelavo senzorskega stikala z lastnimi rokami. Kljub temu ob natančni izbiri radijskih elementov zagotavlja povsem učinkovito in zanesljivo delovanje naprave.

Tu je mogoče uporabiti skoraj vsak tip releja. Glavno merilo je območje delovnih napetosti 6–12 voltov in zmožnost stikalne obremenitve v omrežju 220 voltov.

Senzorski element se izdela z izrezovanjem iz plošče foliranega getinaksa. Tranzistorje je prav tako mogoče uporabiti poljubne serije, po parametrih podobne navedenim, na primer pogoste KT315.

V bistvu ta preprosta shema predstavlja navaden ojačevalnik signala. Ob dotiku površine senzorja se na bazi tranzistorja VT1 pojavi potencial, zadosten za odprtje prehoda emiter-kolektor.

Nato se odpre prehod VT2 in napajalna napetost se dovaja na tuljavo releja K1. Ta naprava se aktivira, njena kontaktna skupina se sklene, kar povzroči vklop svetilke.

Če nimate želje eksperimentirati in sestavljati naprave sami, lahko kupite že pripravljeno stikalo in ga samostojno namestite. Vse potrebne informacije o izbiri in priključitvi senzorskega stikala so navedene tukaj.

Zaključki in koristen video na to temo

Ta pregled omogoča, da se podrobneje seznanite s stikali za luči, ki hitro pridobivajo na priljubljenosti v družbi.

Senzorska stikala, označena z blagovno znamko Livolo – kakšne so te konstrukcije in kako privlačne so za končnega uporabnika. Video vodnik po stikalih novega tipa bo pomagal dobiti odgovore na vprašanja:

Ob zaključku teme senzorskih stikal je treba omeniti aktivni razvoj na področju razvoja in proizvodnje stikal za gospodinjsko in industrijsko uporabo.

Svetilna stikala, navidezno najpreprostejše konstrukcije, so že tako dovršena, da je zdaj mogoče upravljati svetlobo z glasovnim kodnim stavkom in hkrati prejemati popolne informacije o stanju ozračja v prostoru.

Imate kaj dodati ali imate vprašanja o sestavljanju senzorskega stikala? Lahko pustite komentarje k objavi, sodelujete v razpravah in delite svoje izkušnje z uporabo takšnih naprav. Obrazec za stik se nahaja v spodnjem bloku.