Jak sestavit dotykový vypínač vlastníma rukama: popis přístroje a schéma sestavení

Elektronické technologie pokrývají široké spektrum domácí sféry. Omezení nejsou prakticky žádná. Dokonce i nejjednodušší funkce vypínače lampy domácího svítidla nyní stále častěji vykonávají dotykové přístroje, nikoli technologicky zastaralé ruční.

Elektronická zařízení zpravidla spadají do kategorie složitých konstrukcí. Mezitím sestavit dotykový vypínač vlastníma rukama, jak ukazuje praxe, není vůbec složité. K tomu bohatě postačí minimální zkušenosti s konstruováním elektronických přístrojů.

Navrhujeme, abyste se seznámili s konstrukcí, funkčními možnostmi a pravidly připojení takového přepínače. Pro nadšence do vlastnoruční výroby jsme připravili tři funkční schémata sestavení inteligentního přístroje, která lze realizovat v domácích podmínkách.

Konstrukce dotykového vypínače

Termín «dotykový» nese poměrně širokou definici. V podstatě by se pod ním měla uvažovat celá skupina senzorů schopných reagovat na nejrůznější signály.

Avšak ve vztahu k vypínačům – přístrojům vybaveným funkcí přepínačů, je dotykový efekt nejčastěji považován za efekt získaný z energie elektrostatického pole.

Přibližně takto je třeba uvažovat konstrukci vypínače světla vytvořeného na základě mechanismu senzoru. Lehký dotyk špičkou prstu na povrch předního panelu zapíná osvětlení v domě.

Běžnému uživateli stačí dotknout se prsty ruky takového kontaktního pole a v odpověď obdrží stejný výsledek přepínání, jaký poskytuje standardní obvyklý klávesový přístroj.

Nicméně vnitřní uspořádání dotykového zařízení se podstatně liší od jednoduchého ručního vypínače.

Obvykle je taková konstrukce postavena na základě čtyř pracovních uzlů:

• ochranný panel;
• kontaktní snímač-senzor;
• elektronická deska;
• tělo zařízení.

Rozmanitost přístrojů na bázi senzorů je široká. Vyrábějí se modely s funkcemi běžných vypínačů. A existují i pokročilejší vývojové verze – s regulátory jasu, sledující teplotu okolí, zvedající žaluzie na oknech a další.

Konstrukčně vypadá dotykový spínač takto: 1 – ochranný panel z tvrzeného skla; 2 – deska pro umístění dotykových prvků; 3 – textolitová deska s rozvedeným schématem elektroniky přístroje; 4 – tělo (šasi) spínače (+)

Nejenže všechny tyto typy spínačů jsou ovládány lehkým dotykem, ale existují také spínače s dálkovým ovládáním. To znamená, že uživatel může vypnout svítidlo nebo snížit jas svícení lamp přístroje, aniž by musel vykonávat zbytečné pohyby v podobě přesunu z místa odpočinku ke spínači.

Možnosti a funkce zařízení

Zvláštní pozornost si zaslouží spínače s časovačem.

Zde jsou uvedeny tradiční vlastnosti, jako například:

• tichý chod;
• zajímavý design;
• bezpečné použití.

Kromě toho přibývá další užitečná funkce – vestavěný časovač. S jeho pomocí získává uživatel možnost programově ovládat spínač. Například nastavit čas zapnutí a vypnutí v určitém časovém rozmezí.

Unikátní varianta vývoje spínače s integrovanou funkcí časovače. Pomocí těchto přístrojů se otevírají možnosti ovládání osvětlení v přesně stanovený čas. Úspora elektřiny je zřejmá.

Takové přístroje mají zpravidla nejen časovač, ale také příslušenství jiného druhu – například akustický senzor.

V této variantě zařízení funguje jako regulátor pohybu nebo hluku. Stačí dát hlas nebo tlesknout dlaněmi a lampy svítidla v bytě se rozsvítí jasným světlem.

Mimochodem, pro případ příliš vysoké jasnosti existuje další funkce – stmívání. Spínače dotykového typu vybavené stmívačem umožňují řídit intenzitu světla.

Modifikace dotykových zařízení – akustický spínač. Funguje na poněkud odlišné metodě, ale je to také přístroj, který podporuje technologie využití senzorů. V tomto případě je senzorovým prvkem citlivý mikrofon.

Pravda, u takovýchto vývojů je jedna nuance. Stmívače zpravidla nepodporují použití zářivek a LED žárovek ve svítidlech. Ale odstranění tohoto nedostatku je pravděpodobně otázkou času.

Více o variantách “chytrých” spínačů světla si přečtěte v tomto článku.

Pravidla připojení přístroje

Technologie montáže podobných zařízení, navzdory dokonalosti konstrukcí, zůstala tradiční, jak je stanoveno pro standardní spínače světla.

Obvykle na zadní části těla výrobku jsou dva terminální kontakty – vstupní a pro zátěž. Označují se na zařízeních zahraniční výroby markery «L-in» a «L-load».

Technika připojení zařízení se příliš neliší od standardu. Hlavní pracovní svorky: L1 (Load) – linka připojení fáze napětí; L (In) – linka výstupu napětí pro zátěž; COM – terminál pro propojení zařízení (+).

Tato označení by měla být srozumitelná i nezkušenému uživateli. Nicméně v každém případě se doporučuje nahlédnout do pasu zařízení před jeho instalací. Komutace v obvodu zařízení se provádí na fázové lince.

To znamená, že na vstup «L-in» se přivádí fáze – připojuje se fázový vodič. A z linky «L-load» se odebírá napětí pro zátěž – konkrétně pro lampu svítidla.

Mezitím konstrukce senzorových vypínačů mohou umožňovat připojení několika nezávislých zátěží. Na takových zařízeních se počet terminálů pro připojení zvyšuje.

Dodatečně k terminálu vstupního napětí «L-in» jsou již dva nebo dokonce tři otvory pro zátěž «L-load». Označují se obvykle přibližně takto: «L1-load», «L2-load» atd.

Úplný přehled vypínače: 1 – terminál výstupů zátěže; 2 – ochranný panel; 3 – pružinový mechanismus upevnění vodičů; 4 – informace o výrobci; 5 – požárně bezpečné pouzdro; 6 – rozhraní dvojí kontroly; 7 – otvor pro šroub (+).

Montáž senzorových spínačů se také v podstatě neliší od standardní varianty. Konstrukce vypínačů je vyrobena pro umístění do tradičních podružných krabic. Upevnění šasi pracovního mechanismu zařízení se obvykle provádí šrouby.

Vypínač s dotykovými senzory vlastníma rukama

Zakoupit vypínač senzorového typu pro domácí použití samozřejmě není problém. Nicméně cena těchto, svého druhu inteligentních, zařízení začíná od 300-400 Kč. A to je cena ne nejdokonalejších konstrukcí. Proto se logicky nabízí otázka – lze provést senzorové spínání světla vlastníma rukama?

Pro lidi, kteří se alespoň trochu vyznají v teorii elektrotechniky, je stavba vypínače s použitím senzoru zcela proveditelná práce. Existuje mnoho schématických řešení v tomto ohledu.

Schéma dotykového přepínače s klopným obvodem

Mnoho schémat výroby zařízení podobného působení je jednoduchých a srozumitelných. Podívejme se na jedno z mnoha řešení, které lze realizovat vlastníma rukama pro použití v domácích podmínkách.

Tato konstrukce vypínače se dvěma senzory se na trhu oceňuje od 320 Kč za kus. Pokud máte dovednosti, něco podobného si vždy můžete vyrobit vlastníma rukama. Přitom náklady na součástky jsou přibližně pětkrát nižší.

Široce rozšířený v radioamatérské praxi integrovaný obvod řady K561TM2 je hlavním článkem dotykového vypínače, sestavovaného vlastníma rukama.

Integrovaný obvod K561TM je klopný obvod, jehož stav lze měnit přivedením řídicího signálu na jeho vstup. Tato vlastnost se úspěšně využívá k realizaci funkce spínače.

Vstupní obvod je postaven s přidáním tranzistoru s efektem pole V11, který zajišťuje vysokou citlivost na vstupu a navíc dobře izoluje vstup od výstupu.

Prvek senzoru E1 schématu je vyroben jako kovová destička a je připojen ke vstupu „tranzistoru FET“ přes rezistor s velkým odporem. Tím je zaručena bezpečnost zařízení pro uživatele z hlediska možného úrazu elektrickým proudem.

Schéma zařízení pro vlastní montáž. Pouze jeden integrovaný obvod, pár tranzistorů a jeden tyristor budou potřeba k sestavení plnohodnotného dotykového vypínače. Zařízení funguje o nic hůř než průmyslové (+).

Výstupní část schématu je postavena na dvojici bipolární tranzistor VT2 – tyristor VS1. Tranzistor zesiluje signál vycházející z integrovaného obvodu a tyristor plní roli spínače. Do obvodu tyristoru je zapojeno osvětlovací zařízení, které je třeba ovládat.

Schéma funguje takto:

1. Uživatel se dotkne kovové destičky (senzoru).
2. Statická elektřina vstupuje na vstup VT.
3. Tranzistor FET přepíná klopný obvod.
4. Výstupní signál klopného obvodu je zesílen tranzistorem VT2 a otevře tyristor.
5. Lampa v obvodu tyristoru se rozsvítí.

Pokud se uživatel dotkne senzoru znovu, všechny operace se opakují, ale s opačným přepínáním režimů. Vše je jednoduché a účinné.

Toto schéma je přípustné použít pro ovládání svítidel, kde celkový výkon žárovek nepřesahuje 60 W.

Pokud je nutné spínat výkonnější světelné přístroje, lze tyristor doplnit objemným chladičem. Kov pro senzor se doporučuje používat z řady materiálů, které dobře vedou proud. Optimální varianta je postříbřená měď.

Schéma založené na infračerveném senzoru

Pro vlastní montáž je dostupné schéma světelného spínače, kde je jako senzor použit IR senzor. Zde jsou také použity dostupné a levné elektronické součástky.

Podle stupně obtížnosti provedení je tato varianta určena pro elektronikáře, kteří teprve začínají svou kariéru.

Další schématické řešení pro zařízení senzorového spínače. Má také minimum elektronických součástek, ale vyžaduje pečlivé nastavení pro zajištění kvality provozu. Zde je zapotřebí zkušený elektronik (+)

Základní elektronikou v tomto řešení jsou dva integrované obvody a následující prvky:

• běžná LED — HL1;
• infračervená LED — HL2;
• fotodetektor — U1;
• relé — K1.

Na základě invertorového integrovaného obvodu DD1 je sestaven generátor impulsů a na základě integrovaného obvodu DD2 pracuje systémový čítač.

Za určitých okolností, například když se v oblasti působení infračervené LED objeví biologický objekt, sepne dvojice IR-LED a fotodetektor. Na bázi tranzistoru VT1 se objeví řídicí signál, kterým se aktivuje relé K1. Svítidlo v obvodu K1 se rozsvítí.

Pokud není zaznamenán žádný pohyb objektů v oblasti působení infračerveného senzoru, po 20 minutách nečinnosti čítač napočítá dostatečný počet impulsů z blikající LED HL1 k vypnutí relé. Svítidlo se vypne. Doba čekání (v tomto případě 20 minut) se určí volbou prvků obvodu.

Nejjednodušší schéma s tranzistory a relé

Maximálně zjednodušené řešení – schéma pro vlastní sestavení senzorového zařízení, které je uvedeno níže.

Schéma minimalizované na maximum pro stavbu senzorového spínače svépomocí. Nicméně při přesném výběru rádiových součástek je zajištěn zcela efektivní a spolehlivý provoz zařízení.

Zde je možné použít prakticky jakýkoli typ relé. Hlavním kritériem je rozsah pracovních napětí 6-12 voltů a schopnost spínat zátěž v síti 220 voltů.

Senzorový prvek se vyrábí vyříznutím z foliovaného getinaxu. Tranzistory lze také použít libovolné řady, parametry podobné uvedeným, například běžné KT315.

V podstatě toto jednoduché schéma představuje běžný zesilovač signálu. Při dotyku povrchu senzoru se na bázi tranzistoru VT1 objeví potenciál dostačující k otevření přechodu emitor-kolektor.

Následně se otevře přechod VT2 a napájecí napětí je přivedeno na cívku relé K1. Toto zařízení sepne, jeho kontaktní skupina se uzavře, což vede k zapnutí světelného zařízení.

Pokud nemáte chuť experimentovat a sestavovat zařízení vlastnoručně, můžete si koupit hotový spínač a sami jej nainstalovat. Veškeré potřebné informace o výběru a zapojení senzorového spínače jsou uvedeny zde.

Závěry a užitečné video k tématu

Tento přehled umožňuje blíže se seznámit se světelnými spínači, které rychle získávají na popularitě ve společnosti.

Senzorové spínače označené značkou Livolo – co jsou to za konstrukce a jak jsou atraktivní pro koncového uživatele. Video průvodce novými typy spínačů pomůže získat odpovědi na otázky:

Na závěr tématu dotykových spínačů je třeba poznamenat aktivní rozvoj v oblasti vývoje a výroby vypínačů pro domácí i průmyslové použití.

Vypínače světla, zdánlivě nejjednodušší konstrukce, jsou již natolik dokonalé, že nyní lze světlo ovládat hlasovou kódovou frází a zároveň získávat úplné informace o stavu atmosféry v místnosti.

Máte co doplnit, nebo máte otázky k sestavení dotykového vypínače? Můžete zanechat komentáře k publikaci, účastnit se diskuzí a sdílet vlastní zkušenosti s používáním takových zařízení. Kontaktní formulář se nachází ve spodním bloku.