Сенсорный выключатель своими руками. Разработка печатной платы

Сенсорный выключатель своими руками. Разработка печатной платы

Печатная плата разработана в Proteus. Это вторая версия, в ней используется одна сенсорная микросхема TTP224 на 4 канала. В первой версии использовалось 4 шт. одноканальных TTP223, разницы в работе никакой, но при использовании TTP224 меньше компонентов паять. Рис. 4 — Разработка печатной платы сенсорного выключателя в Proteus Главными компонентами на плате являются:

1. Z-Wave радио чип
2. Аккумулятор Robiton 800мАч
3. 3.3V Step-Up/Step-Down Voltage Regulator S7V8F3
4. Микросхема заряда аккумулятора TP4056
5. Схема переключения питания с аккумулятора на USB
6. Кнопка калибровки
7. Микросхема сенсорных кнопок TTP224

Z-Wave чип работает в диапазоне 2.7В — 3.6В, аккумулятор выдает до 4.7В, поэтому я использовал повышающе-понижающий преобразователь 3.3В Pololu S7V8F3. Для заряда аккумулятора использовал дешевую и многим известную микросхему TP4056, ток заряда настроил на половину емкости аккумулятора 400мА. При подключении зарядки, питание устройства переключается на USB и аккумулятор спокойно заряжается, схема переключения питания реализована на одном транзисторе и диоде. Кнопка при нажатии сбрасывает питание регулятора и вся схема перезагружается, это нужно для калибровки TTP224. На лицевой части платы находятся 4 площадки сенсорных кнопок размером 40х40 мм и 4 светодиода. Производство заказано в Seeedstudio, качеством и ценой очень доволен. Рис. 5 — Плата сенсорного выключателя Самым главным компонентом в сенсорном выключателе является контроллер сенсорной кнопки. Я провел тестирование 3-х контроллеров и у каждого оказались, как плюсы, так и минусы. Результаты тестирования 3-х контроллеров сенсорных кнопок: TTP224 Плюсы: Дешевый, на текстолите с одной стороны могут быть площадки сенсоров, на обратной стороне другие компоненты, но при этом сильно снижается чувствительность. Настройка выходного сигнала: высокий/низкий уровень, настройка режима кнопки: переключение/включение. 4 канала. Минусы: Если с обратной стороны сенсорной площадки находятся дорожки, то плохо работает сквозь оргстекло более 3 мм и еще хуже если на стекло наклеена пленка, не реагирует на небольшое касание, только нажатие всей подушечкой пальца, даже с настроенной максимальной чувствительностью (Cs = 1pF, диапазон 0-50pF, чем меньше, тем чувствительнее). Рис. 6 — TTP224 на готовой плате AT42QT1011 Плюсы: Реагирует на небольшое касания сквозь 3 мм (и больше) оргстекло, если настроить чувствительность на среднем уровне (Cs = 22nF, диапазон 2-50nF, чем больше, тем чувствительнее). Автоматически подстраивается под толщину стекла. Минусы: Под сенсорной площадкой не должно быть никаких дорожек, ни питания, ни земли, иначе снижается чувствительность. Выход только высокий уровень. 1 канал только. Рис. 7 — Тестовая плата AT42QT1011 MTCH105 Плюсы: Реагирует на небольшое касания сквозь 3 мм (и больше) оргстекло. Защита от помех с помощью земли вокруг и под площадкой сенсоров, автоматически подстраивается под толщину стекла. 5 каналов. Минусы: Долго реагирует на нажатие и долго понимает, что палец отпустили, порядка 0.5 секунд. Если удерживать палец на площадке сенсора, то через 9 секунд выключается светодиод, происходит калибровка. Сенсорную площадку требуется закрывать землей со всех сторон, в том числе и под площадкой, иначе срабатывает в любой точке касания текстолита. Рис. 8 — MTCH105 на макетной плате Выбрал TTP224 (4 канала), потому что на одном текстолите с одной стороны можно разместить все компоненты, а на другой стороне — площадки сенсоров. Пожертвовал чувствительностью, через 3 мм оргстекло срабатывает если коснуться целиком подушечкой пальца, хотя это можно трактовать, как защита от случайного касания :). Если под площадкой сенсора нет дорожек, то реагирует сквозь 4 мм оргстекло при малейшем касании. TODO Изготовить сенсорный выключатель с двумя текстолитами, первый — для сенсорных площадок, второй — для всех компонентов. Добавить вибромотор и бузер. Реализовать функцию слабой подсветки при срабатывании встроенного датчика движения.

Как поменять выключатель света с двумя клавишами. Виды

Проведем классификацию выключателей по нескольким признакам :

• по способу крепления;
• по количеству клавиш;
• по конструкции;
• по конструкции клемм для крепления концов проводки;
• по принципу включения.

1. По способу крепления выключатели подразделяются на два вида: внутренние и наружные .
   • Наружные выключатели применяются при открытой проводке, когда проводка проходит непосредственно по стенам, выключатель соответственно крепится тоже к стене. Такое очень редко встречается в обычных квартирах, больше характерно для деревянных домов.
   • Внутренние выключатели же применяются, когда проводка спрятана под штукатуркой. В этом случае высверливают технологическое отверстие под выключатель, закрепляют в это отверстие подрозетник, к которому уже и крепится выключатель.
2. По количеству клавиш выключатели бывают одноклавишные, двухклавишные и трехклавишные .
   • Одноклавишные – это такие выключатели света, которые содержат только одну электрическую цепь и клавишу. Они являются самыми простыми в монтаже, но такие выключатели включают и выключают сразу все лампочки, которые есть в люстре.
   • Выключатели с двумя клавишами состоят их двух электрических цепей. Их можно применять, например, если у вас трехрожковая люстра. В таком выключателе можно разделить, чтобы одна кнопка отвечала за одну лампочку, а вторая за две другие лампочки, таким образом в такой люстре можно включить любое количество лампочек, начиная от одной и заканчивая всеми тремя.
   • В трехрожковом выключателе соответственно три электрических цепи.
3. По способу крепления проводов выключатели бывают с винтовым креплением и безвинтовым .
   • Выключатели с винтовым креплением – это самый распространенный вид выключателей. Зачищенный конец провода в таких выключателях фиксируется при помощи винта. Преимуществом данного вида крепления является простота монтажа. А к недостаткам можно отнести необходимость периодически подтягивать винт, так как под воздействием вибраций он незначительно откручивается.
   • Выключатели с безвинтовым или быстрозажимным способом крепления встречаются реже. К достоинствам данного вида крепления можно отнести отсутствие необходимости что-то подтягивать. К недостаткам можно отнести то, что не при любом виде проводки можно использовать такой тип крепления, он подходит для медной многожильной проводке и неприменим для старой алюминиевой проводки.
4. По типу включения выключатели бывают клавишные, кнопочные, диммеры, поворотные, веревочные, сенсорные, акустические, с пультом дистанционного управления .
   • Клавишные выключатели в особом представлении не нуждаются. Практически у всех дома такие выключатели. Процесс замыкания цепи производится механически, нажатием клавиши.
   • В кнопочных выключателях процесс замыкания также как и в клавишных происходит механически, только в кнопочном выключателе процесс включения и процесс выключения осуществляется нажатием на одну и ту же кнопку. Очень часто такие выключатели встречаются на настольных лампах.
   • Диммерные выключатели – это такие выключатели, которыми можно не только включать и выключать свет, но еще и регулировать его интенсивность. Они оснащены реостатом. Помимо довольно часто встречающихся выключателей, на тех же самых настольных лампах, с колесиком, есть еще диммерные выключатели с кнопочной регулировкой и даже сенсорной регулировкой.
   • Поворотные выключатели наиболее часто встречаются в помещениях с открытой проводкой или в помещениях с дизайнерским интерьером под старину или лофт. Они не являются такими многофункциональными как диммерные. Включение и выключение в них осуществляется поворотным механизмом.
   • Веревочные выключатели также многим знакомы, достаточно часто они применяются в прикроватных бра. Данный тип выключателя ничем координально не отличается от других видов выключателей. Это чисто декоративный тип выключателя, более ничего в нем особенного нет.
   • Сенсорные выключатели являются самыми современными из всего списка и обладают огромным функционалом по сравнению с остальными. Сенсорные выключатели могут обладать такими функциями, как: таймер, подсветка, сенсоры движения, температуры воздуха в помещении и другие. Несмотря на то, что этот тип выключателя является самым дорогим, он же и самый востребованный. Дополнительно вы можете ознакомиться с вышеупомянутимы типами устройств — инфракрасный , светодиодный и с подсветкой .
   • Акустический же выключатель снабжен звуковым датчиком, который срабатывает при воздействии определенного звукового сигнала, чаще всего это хлопки (о таком выключателе мы писали здесь ). В отличае от сенсорных выключателей встречаются более дешевые модели, которые редко отличаются хорошим качеством.

Сенсорный выключатель своими руками схема. Выключатель на сенсорах своими руками

Приобрести выключатель сенсорного типа для домашнего использования, конечно, не проблема. Однако стоимость этих, своего рода интеллектуальных, приборов начинается от 1500-2000 руб. И это цена не самых совершенных конструкций. Поэтому логичным видится вопрос – а можно ли сделать сенсорную коммутацию света своими руками?

Для людей, мало-мальски знакомых с теорией электротехники, сооружение выключателя с применением сенсора — работа вполне выполнимая. Есть масса схемных решений на этот счет.

Схема сенсорного коммутатора на триггере

Многие схемы изготовления приборов подобного действия простые и понятные. Рассмотрим одно из многочисленных решений, которое можно реализовать своими руками для применения в домашних условиях.

Вот такая конструкция выключателя на двух сенсорах оценивается на рынке от 1600 руб. за штуку. Если есть навыки, нечто подобное всегда можно соорудить своими руками. При этом затраты на комплектующие детали примерно в пять раз ниже

Широко распространенная в радиолюбительской практике микросхема серии K561TM2 является главным звеном сенсорного выключателя, собираемого своими руками.

Микросхема К561ТМ – это триггер, состояние которого можно изменять подачей управляющего сигнала на его вход. Это свойство успешно используется для реализации функции коммутатора.

Входная цепь построена с добавлением полевого транзистора V11, который обеспечивает высокую чувствительность по входу и дополнительно хорошо изолирует вход от выхода.

Элемент сенсора Е1 схемы изготавливается в виде металлической пластины и подключается на вход «полевика» через резистор с большим сопротивлением. Так гарантируется безопасность устройства для пользователя в плане возможного поражения электротоком.

Схема прибора для сборки своими руками. Всего лишь одна микросхема, пара транзисторов и один тиристор потребуются для сборки полноценного сенсорного выключателя. Работает устройство ничуть не хуже промышленного (+)

Выходная часть схемы построена на связке биполярный транзистор VT2 – тиристор тока VS1. Транзистором усиливается сигнал, исходящий с микросхемы, а тиристор исполняет роль коммутатора. В цепь тиристора включается прибор освещения, которым требуется управлять.

Схема работает так:

1. Пользователь касается металлической пластины (сенсора).
2. Статическое электричество поступает на вход VT.
3. Полевой транзистор переключает триггер.
4. Выходной сигнал триггера усиливается VT2 и открывает тиристор.
5. Лампа в цепи тиристора загорается.

Если пользователь прикоснётся к сенсору повторно, все операции повторяются, но с обратным переключением режимов. Все просто и эффективно.

Такое схемное решение допустимо использовать для управления светильниками, где общая мощность ламп накаливания составляет не выше 60 Вт.

Если необходимо коммутировать более мощные приборы света, можно дополнить тиристор объемным радиатором охлаждения. Металл для сенсора рекомендуется применять из серии материалов, хорошо проводящих ток. Оптимальный вариант — посеребренная медь.

Схема на основе инфракрасного датчика

Доступна для самостоятельной сборки схема коммутатора света, где в качестве сенсора применяется ИК-датчик. Здесь также используются доступные и недорогие электронные компоненты.

По степени сложности исполнения этот вариант рассчитан на электронщиков, которые только начинают свою карьеру.

Ещё одно схемное решение для устройства коммутатора сенсорного типа. Также имеет минимум электронных компонентов, но требует тщательной настройки для обеспечения качества работы. Здесь нужен наработанный опыт электронщика (+)

Базовой электроникой в этом решении выступают две микросхемы и следующие элементы:

• светодиод обычный — HL1;
• светодиод инфракрасный — HL2;
• фотоприемник — U1;
• реле — К1.

На базе микросхемы-инвертора DD1 собран генератор импульсов, а на базе микросхемы DD2 функционирует системный счетчик.

При определенных обстоятельствах, например, когда в зоне действия инфракрасного светодиода появляется биологический объект, срабатывает пара ИК-светодиод и фотоприемник. На базе транзистора VT1 появляется управляющий сигнал, которым включается реле К1. Светильник в цепи К1 загорается.

Если движение объектов в зоне действия инфракрасного датчика не отмечается, через 20 минут простоя счетчик насчитает количество импульсов от мигающего светодиода HL1, достаточное для отключения реле. Светильник отключится. Время ожидания (в этом случае 20 минут) определяется подбором элементов схемы.

Простейшая схема на транзисторах и реле

Максимально упрощенное решение – схема для самостоятельной сборки прибора сенсорного типа, которая представлена ниже.

Упрощенная до минимума схема на построение сенсорного выключателя своими руками. Тем не менее, при условии точного подбора радиоэлементов, обеспечивается вполне эффективная и надежная работа устройства

Здесь допустимо применить практически любой тип реле. Главный критерий – диапазон рабочих напряжений 6-12 вольт и способность коммутировать нагрузку в сети 220 вольт.

Сенсорный выключатель своими руками на 220 вольт схема. Сенсорный выключатель своими руками на TTP223

Сенсорный выключатель своими руками на TTP223

Новая версия схемы сенсорного выключателя на 220 Вольт на модуле TTP223 в разрыв цепи.

В прошлой схеме сенсорного выключателя для питания нужен был лишний провод. То есть помимо разрыва фазы (L), нужно было подводить еще и ноль (N). Новая схема этого недостатка лишена, правда это влечет некоторые ограничения, о которых в конце статьи.

Новая схема и вариант двойного сенсорного выключателя на TTP223-BA6 .

Схема почти повторяет схему с Хабра, которая была срисована по словам автора с выключателя с али.

Скачать печатную плату и схему сенсорного выключателя на модуле TTP223 для DipTrace.

Я подбирал номиналы из того что есть.

К разъему XP1 подключаем разрыв фазы (L).

В режиме ожидания через резистор R1 (2 Вт 10 кОм) и диод D1 (SMA4007), во время положительного полупериода, ток течет через стабилизатор напряжения на транзисторе Q1 и стабилитроне D4 (18 В). По мере заряда C2, напряжение на базе Q1 растет, пока позволяет стабилитрон D4. Это обычный "Параметрический стабилизатор". R3 я установил 1 МОм, можно больше, главное чтобы хватило тока на срабатывание стабилитрона и открытие транзистора.

U1 это 78l05 стабилизатор. Обвязка конденсаторами. C1, C3 - по 100 нФ. C2, C4 по 470 мкФ. Напряжение нужно брать с запасом. С2 у меня 50В, C4 - 16В.

VO1 оптрон MOC3021. R6 на 510 Ом.

Когда схема включается, открывается симистор D5 (BT136-600E). В этот момент схема не может питаться так же, так как мы смыкаем цепь. Чтобы запитать схему будем резать один полупериод.

Для этого я использовал полевой транзистор IRFZ44N (на схеме Q2). Он на 55 Вольт, но для схемы хватит, так как закрыт он будет только до 20-30 Вольт.

В рабочем режиме симистор D5 открыт, а транзистор Q2 закрыт. Отрицательная полуволна протечет через встроенный диод в транзисторе Q2. Положительная волна потечет через D3-D2.

Стабилитрон D7 на 16В. Когда напряжение превысит 16В ток потечет и напряжение на неинвертирующем (+) входе U2 (LM321) будет расти. На инвертирующем (-) входе резисторами задается порог срабатывания.

На выходе U2 ток не течет, транзисторы Q3 и Q2 закрыты. Порог срабатывания 5 Вольт, берется с U1 через резистор R8.

Когда на C5 (1uF) напряжение достигнет 5В на выходе U2 появится ток и откроется Q2. Цепь замкнется и через R11 начнет разряжаться C5. Нам нужно держать U2 открытым на весь оставшийся полупериод, это примерно 10 мс, но не более 20 мс, чтобы к моменту нового положительного полупериода Q2 был закрыт.

Для разрядки подбираем резистор R11. Если поставить на 33 кОм, то за 10 мс на C5 останется примерно 3,69 В, а за 20 мс около 2.73 В (опуская незначительный ток потребления U2). Чтобы ток не утекал через D7, установлен C6 (33uF).

Для поддержания U2 во включенном состоянии на заданное время нужно снизить порог срабатывания. Для этих целей служит Q3-R9. Транзистор Q3 открывшись, включит делитель напряжения на резисторах R8-R9. Нам нужно из 5 Вольт получить меньше чем 3.6 Вольта, возьмем 3.5 В. Если взять R8 номиналом 10 кОм, то с помощью формулы (или калькулятора на сайте схем.нет как сделал я) можно рассчитать номинал второго резистора. Получаем второй резистор 23 кОм, такого нет, ближайший 22 кОм, получим 3.45 В. Можно взять 20 кОм.

Когда конденсатор C5 разрядится до 3.45 Вольт, U2 закроет транзисторы Q2 и Q3.

В результате мы получим на входе U1 около 20 В и Q2 около 21 В, 16 В D7 + 5 В R8 ( я опускаю падение на диодах, не столь важно, можно стабилитрон использовать другой, можно подбирать).

Стабилитрон D6 нужен для ограничения напряжения на затвор Q2, у меня на 18 Вольт. R7 на 1 кОм. R10 на 10кОм.

Потребление схемы около 2-3мА в режиме ожидания по показаниям мультиметра.

Вот что вышло:

А теперь про недостатки.

Выключатель хорошо работает с нагрузкой от 30Вт. Светодиодные (энергосберегающие) лампы имеют слишком маленький ток включения, а схеме сенсора ток, хоть и малый, но нужен. Отсюда лампы в режиме ожидания могут слабо светиться или моргать. Если у вас 2 лампы по 15 Вт то этого должно хватить, но если мерцание есть, можно включить резистор параллельно лампе. Мне хватило резистора на 24 кОм.

Сенсорный датчик. Датчики всякие нужны!

Для работы с аппаратными датчиками, доступными в устройствах под управлением Android, применяется класс SensorManager , ссылку на который можно получить с помощью стандартного метода getSystemService :

SensorManager sensorManager = (SensorManager)getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);

Чтобы начать работать с датчиком, нужно определить его тип. Удобнее всего это сделать с помощью класса Sensor , так как в нем уже определены все типы сенсоров в виде констант. Рассмотрим их подробнее:

• Sensor.TYPE_ACCELEROMETER — трехосевой акселерометр, возвращающий ускорение по трем осям (в метрах в секунду в квадрате). Связанная система координат представлена на рис. 1.
• Sensor.TYPE_LIGHT — датчик освещенности, возвращающий значение в люксах, обычно используется для динамического изменения яркости экрана. Также для удобства степень освещенности можно получить в виде характеристик — «темно», «облачно», «солнечно» (к этому мы еще вернемся).
• Sensor.TYPE_AMBIENT_TEMPERATURE — термометр, возвращает температуру окружающей среды в градусах Цельсия.
• Sensor.TYPE_PROXIMITY — датчик приближенности, который сигнализирует о расстоянии между устройством и пользователем (в сантиметрах). Когда в момент разговора гаснет экран — срабатывает именно этот датчик. На некоторых девайсах возвращается только два значения: «далеко» и «близко».
• Sensor.TYPE_GYROSCOPE — трехосевой гироскоп, возвращающий скорость вращения устройства по трем осям (радиан в секунду).
• Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD — магнитометр, определяющий показания магнитного поля в микротеслах (мкТл) по трем осям (имеется в смартфонах с аппаратным компасом).
• Sensor.TYPE_PRESSURE — датчик атмосферного давления (по-простому — барометр), который возвращает текущее атмосферное давление в миллибарах (мбар). Если немного вспомнить физику, то, используя значение этого датчика, можно легко вычислить высоту (а ежели вспоминать ну никак не хочется, можно воспользоваться готовым методом getAltitude из объекта SensorManager ).
• Sensor.TYPE_RELATIVE_HUMIDITY — датчик относительной влажности в процентах. Кстати, совместное применение датчиков относительной влажности и давления позволяет предсказывать погоду — конечно, если выйти на улицу.
• Sensor.TYPE_STEP_COUNTER (с API 19) — счетчик шагов с момента включения устройства (обнуляется только после перезагрузки).
• Sensor.TYPE_MOTION_DETECT (с API 24) — детектор движения смартфона. Если устройство находится в движении от пяти до десяти секунд, возвращает единицу (по всей видимости, задел для аппаратной функции «антивор»).
• Sensor.TYPE_HEART_BEAT (с API 24) — детектор биения сердца.
• Sensor.TYPE_HEART_RATE (с API 20) — датчик, возвращающий пульс (ударов в минуту). Этот датчик примечателен тем, что требует явного разрешения android.permission.BODY_SENSORS в манифесте.

Сенсорный выключатель своими руками 5 вольт. Подключение

Монтаж сенсорных коммутаторов практически не отличается от установки обычных встроенных и накладных механических выключателей. Подробно об этом процессе можно прочитать на страницах нашего сайта. Напомним, как это делать на примере модели kg020gs производителя FD Electronics.

Алгоритм подключения:

1. Снимаем стеклянную панель (см. А рис. 7). Это удобно делать, используя тонкую шлицевую отвертку.
2. Производим подключение монтажных проводов (В рис. 7), согласно схеме приведенной в паспорте.

   

   Рисунок 7. Первый и второй этап подключения

3. Прикручиваем плату с сенсорными контактами (А рис. 8).
4. Подключаем панель с маркировкой кнопки (В рис. 8).

Рисунок 8. Второй и третий этап подключения

Некоторые производители, например, Livolo, выпускают проходные выключатели на 220 В (схема их подключения показана на рис. 9). С их помощью можно управлять освещением из нескольких мест.

Рисунок 9. Наглядный пример, как подсоединить несколько проходных панелей touch контакта

Каждый из таких коммутаторов управляет освещение в помещении из разных мест. Концепция подразумевает использование основного коммутатора и одного вспомогательного (или более). На основных приборах имеется три клеммы, к одной подключается фаза, к другой ноль, а третьей подключается управляющий проводник. Соответственно, такие контакты помечаются как: L – фаза, N –ноль и Com – управляющий провод. Вспомогательные устройства

Вторичные коммутаторы подключаются через две клеммы: N – ноль и Com – управляющий контакт. Маркировка у разных производителей может различаться, поэтому, имеет смысл изучить инструкцию. В качестве примера можно привести схему подключения электронного диммера et0802193e, или его аналог tt6061a, управлять которыми можно легким касанием руки.

Видео сенсорный выключатель своими руками - DIY Touch Switch