Оптический выключатель для подсветки

Оптический выключатель для подсветки

Оптические датчики серии RA314M предназначены для создания LED светильников с помощью светодиодной ленты или линеек и люминиевого профиля. Датчики монтируются непосредственно в профиль.

Принцип работы датчиков основан на отражении излучаемых им инфракрасных (ИК) лучей от находящихся поблизости на расстоянии до 5 или 10 см предметов. Таким образом взмах руки или открывание-закрывание дверцы шкафа приводит к срабатыванию датчика.

При установке датчика RA314M, располагающегося перпендикулярно плоскости светильника, в рассеивателе светильника делается прямоугольное отверстие в зоне расположения датчика (щель) для обеспечения свободного прохождения ИК излучения.

Для датчиков RA314.1M отверстие следует делать в алюминиевом профиле, так как они расположены на боковой плоскости светильника.

Модель RA314M предназначена для открытых светильников, управление которыми осуществляется взмахом руки в зоне датчика на асстоянии до 10 см. Модель RA314.1M — для закрытых конструкций, как например, для подсветки шкафов, гардероба, выдвижных ящиков. Это позволяет включить подсветку при открытии дверцы или, как если бы вы убрали от датчика руку, и выключить подсветку, когда вы закроете шкаф (поднесете руку).

RA314M — Оптический выключатель для светодиодных светильников. Включает ленту если провести рукой над датчиком. Если провести рукой над датчиком повторно — выключает ленту.

RA314M.1 — Оптический выключатель для шкафов и ящиков. Включает освещение при выдвижении ящика (открытии шкафа) и выключает его при закрытии шкафа.

Имеет два режима включения/выключения:
1) быстрое включение (выключение);
2) плавное включение (выключение).
Предустановленное значение — плавное.
Состояние выключателя (включено/выключено) и режим включения/выключения сохраняется при отключении питания.
Подходит для лент с напряжением питания 12-24 В.

Технические характеристики

• Габаритные размеры датчиков RA314M и RA314.1M: ширина — 10 мм, длина — 47 мм, высота — 8 мм.
• Напряжение питания: 12. 24 VDC
• Максимальный ток нагрузки датчиков RA314M и RA314.1M: 3 A (36/72Вт)
• Дальность срабатывания датчиков RA314M и RA314.1M: до 10 см.

Смена режима.
Чтобы поменять режим (плавное или резкое включение/выключение) нужно провести комбинацию из длинных коротких заслонов опто-датчика рукой:
— длинный заслон — поднести руку к датчику на расстояние 1-5 см и удерживать не менее 5 секунд, убрать руку;
— короткий заслон — поднести руку к датчику на расстояние 1-5 см и удерживать 1-2 секунды, убрать руку;

Комбинация для переключения режима:
длинный-длинный-короткий-длинный-короткий-длинный.
• Ток в режиме ожидания: 450,00 руб. В корзину

Разновидности и принцип работы бесконтактных выключателей света

Бесконтактный выключатель используется для автоматического включения и выключения света. Встроенные инфракрасные датчики обеспечивают включение освещения в момент приближения людей. Когда в помещении никого нет, система отключает осветительные приборы. Это способствует снижению затрат на электроэнергию и увеличению ресурса ламп.

Например, бесконтактные выключатели применяют для освещения в коридорах и на лестничных площадках. В таких случаях свет включается, когда человек входит. При отсутствии движения, если на площадке никого нет, свет выключается.

К составным частям бесконтактного выключателя относятся:

• чувствительный элемент;
• схема обработки сигнала;
• силовой ключ.

Разновидности

Существует несколько типов датчиков, входящих в состав бесконтактных моделей:

• емкостные;
• индуктивные;
• оптические;
• ультразвуковые.

Емкостные датчики

Суть работы емкостного выключателя света заключается в том, что электрическая емкость образуется при приближении людей. Это позволяет запустить контур мультивибратора, задающего время.

Объем емкости возрастает, а частота снижается, если приблизиться к прибору. Минимальная частота датчика вызывает срабатывание устройства на включение. Если человек отдаляется от помещения, происходит отключение. Чувствительный элемент в устройстве работает за счет пластины, находящейся на конденсаторе, подключенном к мультивибратору.

Иногда емкостные бесконтактные модели похожи на обычные настенные выключатели, но без использования клавиш. Очень удобно иметь подобного вида устройство на кухне, чтобы не прикасаться к нему своими руками.

Индуктивные датчики

Работа бесконтактных моделей такого типа обусловлена передвижением магнита. Датчики содержат металлический или намагниченный сердечник. Электрические импульсы создаются, если объект находится близко или далеко. В момент, когда превышено напряжение порогового элемента, обрабатывается сигнал. Далее включается триггер, который открывает ключ.

Например, человек, который входит в помещение, имеет связку ключей, что вызовет реакцию датчика на металл. Бесконтактные модели с индуктивным датчиком отличаются от емкостных вариантов отсутствием чувствительности к влажному воздуху или смене плотности.

При установке устройств стоит учитывать, что входящие люди должны иметь металлический предмет. Поэтому, к примеру, для бани такой выключатель не подойдет.

Оптические датчики

В состав оптических приборов входят фототранзисторы и светодиод. Помехи от освещения не мешают функционированию светодиодного элемента. Суть работы устройства — прерывать либо отражать поток света. Чтобы осветить небольшие участки помещения, используются светодиодные ленты.

Ультразвуковые датчики

Данные устройства работают благодаря кварцевым звуковым излучателям. Для этого необходимо настроить на нужную частоту приемник, который будет давать реакцию на звук. Ультразвуковые модели иногда называют датчиками движения и объема. При возникновении движения, вызванного присутствием людей, распределение звуковой волны меняется, датчик получает измененный сигнал.

Концевые выключатели

В основном бесконтактные выключатели используются в промышленности. Емкостные выключатели являются основой различных уровневых датчиков, находящихся в дозаторах. Это обеспечивает контроль над определенными материалами, например, при наполнении емкости жидкостью концевой выключатель срабатывает, чтобы вовремя прекратить поступление вещества.

Как это работает

Бесконтактные модели имеют чувствительный элемент, принцип действия которого зависит от условий функционирования и нужного быстродействия. Так как индуктивные выключатели реагируют на нагрузку и передвижение, их используют в системах безопасности. Эти приборы нечувствительны к загрязнениям, поэтому их применяют в различных технологических процессах.

Концевые бесконтактные выключатели востребованы на таком производстве, где нужна особая точность. Оптические сенсоры применяют в станкостроении, а также для регулировки движения деталей, автоматических ворот.

Преимущества бесконтактных моделей

Главным преимуществом бесконтактных выключателей является экономия электричества. Электроэнергия не тратится в случае отсутствия людей в помещении. Человеку не нужно принимать участие, чтобы включить или выключить свет. Следовательно, использование таких моделей считается комфортным.

Техническая простота является плюсом стандартных контактных выключателей, но есть некоторые минусы:

1. Маленький ресурс при применении максимальной нагрузки. Если контакты размыкаются, возникает искра, что вызывает поломку выключателя. При наличии постоянного тока устранить аварию поможет конденсатор, имеющий параллельное подключение к контактам. При наличии в сетях переменного тока понадобится тугоплавкая напайка из вольфрама.
2. Минусом контактного устройства считается сильная чувствительность к пыли и грязи. Это вызывает нарушение электрической цепи. Далее происходит снижение взаимодействия контактов, а в итоге — перегрев и поломка.

Бесконтактные выключатели отличаются от традиционных моделей высокой надежностью. Работа современных приборов заключается в использовании транзисторных ключей, имеющих незначительное сопротивление. Это способствует проведению значительных токов с отсутствием перегрева.

Огромный выбор дает возможность найти элемент для использования в конкретном случае. Если нужно реализовать сенсорное управление, подойдет емкостный выключатель, а для использования в загрязненных условиях лучше выбрать индуктивный вариант.

Автоматический выключатель настольной лампы с применением оптического датчика присутствия

Устройство предназначено для автоматического включения света, когда вы находитесь за рабочим столом (или перед мойкой на кухне) и выключения света, когда вас там нет. Многие забывают выключать свет на рабочем месте или на кухне, а это влечет за собой повышенный расход электроэнергии.

На рисунке показана схема электронного выключателя на основе оптического датчика на ИК-канале, работающего на отражение. Он включает свет если перед ним находится отражающий объект, например, человек сидит за столом, и выключает через несколько десятков секунд, после того как отражающий объект исчезнет, например, человек встает и уходит.

Принципиальная схема

Устройство сделано на основе широко известной микросхемы LM567. Конструкция датчика показана на рис.1. В передней панели, которой может быть

Рис. 1. Конструкция датчика.

доска — столешница или что-то другое, пропилено отверстие. Туда установлена плата с датчиком. Фототранзистор и светодиод расположены с разных сторон платы, а металл на плате между ними не протравлен. Поэтому плата служит заграждением, не позволяющим свету от ИК-светодиода напрямую попадать на фототранзистор.

Поэтому, на фототранзистор может попасть только отраженный от препятствия свет, например, от сидящего за столом человека. На рисунке 2 показан вариант такого устройства, сделанный по почти типовой схеме, неоднократно описанной в различной литературе. Однотональный декодер -микросхема LM567 используется с включением по схеме оптического датчика.

Особенность декодера микросхемы LM567 в том, что в нем есть мультивибратор, который должен быть настроен на частоту, равную частоте тонального сигнала. Это обстоятельство позволяет использовать данный мультивибратор как генератор импульсов для светодиода.

Рис. 2. Схема электронного реле присутствия с оптическим датчиком и передатчиком.

Причем, импульсов идеально той частоты, на которую настроен тональный декодер. Эти импульсы поступают на транзисторный ключ VT1, на выходе которого включен ИК-светодиод HL1. Резистором R2 ограничивает ток через этот светодиод (яркость излучения). Фотоприемником служит фототранзистор НТ1.

В его эмиттерной цепи включен подстроечный резистор R1, которым регулируется уровень переменного напряжения снимаемого с фотоприемника, то есть, фоточувствительность датчика в целом. При возникновении оптической связи между HL1 и НТ1 открывается транзисторный ключ на выходе А1, соединяющий вывод 8 с общим минусом.

Мощности этого ключа вполне достаточно для управления электромагнитным реле небольшой мощности (типа BS-115 или аналогичным). Такая схема вполне работает, но у неё есть и недостаток, — слишком быстрая реакция на исчезновение отражающей поверхности. То есть, лампа будет гаснуть сразу же, как только человек даже не встанет и уйдет, а просто отклонится в сторону, двинется за чем-то даже не вставая со стула.

Рис. 3. Принципиальная схема улучшенного варианта детектора присутствия с реле времени.

Чтобы такого не происходило, нужно ввести задержку выключения лампы. Как это сделано, показано на рис. 3. Здесь схема дополнена простейшим таймером на полевом транзисторе VТ3 и конденсаторе С6.

Как только датчик срабатывает и на выходе А1 открывается ключ, он открывает второй ключ на транзисторе VТ2, который служит для быстрой зарядки конденсатора С6 через его открытый переход и токоограничивающий резистор R6. Конденсатор С6 заряжается и напряжение на нем поступает на затвор полевого транзистора VТ3, который открывается и включает реле К1, которое, в свою очередь, включает осветительную лампу Н1.

Если отражающее препятствие исчезает, ключ на выходе микросхемы А1 закрывается, и транзистор VТ2 тоже закрывается. Но напряжение на конденсаторе С6 падает не сразу, а медленно, за счет разряда его емкости через резистор R7. Поэтому лампа остается включенной еще несколько десятков секунд.

Если это время проходит и отражающее препятствие перед датчиком не появляется, лампа гаснет. Если же отражающее препятствие перед датчиком появится до того, как разрядится С6, то лампа не гаснет.

Детали

В схеме можно использовать практически любой ИК-светодиод для пультов дистанционного управления. ИК-фототранзистор тоже можно заменить другим.

Полевые транзисторы 2N7000 можно заменить отечественными КП501, КП505. Транзистор КТ3107 — любой р-п-р маломощный, например, КТ361, КТ502 и др. Реле типа BS-115 с обмоткой на напряжение 5V, или аналогичное.

Литература: 1. Справочник. Тональный декодер LM567. РК-06-2006.

Бесконтактный, оптический выключатель освещения со звуковым эффектом на Arduino

Сегодня статья про бесконтактный выключатель со звуковым эффектом, который был сделан мной 9 лет назад, а если быть точным, то в январе 2012 года.

С тех пор выключатель трудится у меня круглыми сутками на протяжении 9 лет. Что самое интересное, за все это время, он не вышел из строя и даже ни разу не подвис, а также у него никогда не было ложных срабатываний. В общем он хорошо себя зарекомендовал и я с уверенностью могу его Вам рекомендовать для самостоятельной сборки.
Если Вам интересны подробности, то прошу под кат.

У меня в коридоре смонтировано 7 светильников.

И для достижения красивого визуального эффекта, я использовал последовательное включение ламп, для этого мне нужно было протянуть к плате контроллера отдельный провод от каждой точки освещения.

Саму плату я спрятал в пространстве между гипсокартоном и потолком, благо места там больше чем достаточно.

ИК приемник и светодиод я разместил в подрозетнике. Во избежание ложных срабатываний их нужно изолировать между собой, для этого я использовал термоусадочный кембрик. Чтобы подключить этот оптический датчик к плате контроллера, я использовать заложенные в стену провода.

Для того чтобы дизайн выключателя не отличался от других установленных декоративных накладок в интерьере, я использовал из этой же серии телевизионную розетку, из которой выкинул все внутренности, а в отверстие вклеил круглое окошко, вырезанное из фиолетового акрила.

Все компоненты были размещены на одной плате, на которой так же установлены винтовые коннекторы для подключения проводов от светильников.

Запитал я эту плату обычным зарядным устройством от телефона.

Основой всего устройства является контроллер Arduino Nano V.3, но можно так же использовать любые другие платы, с микроконтроллером ATmega328.

ИК светодиод с фототранзистором можно взять от датчика препятствий, но не обязательно их выпаивать, достаточно перерезать лишние дорожки и припаять к ним 3 провода. Если у вас уже есть где-то ранее выпаянные детали, то перед использованием, лучше сначала проверить их на работоспособность. Инфракрасный светодиод нужно подключить к напряжению 5 В через токоограничивающий резистор 120 Ом и посмотреть на него через камеру телефона, он должен светиться фиолетовым светом. Для проверки фототранзистора понадобится любой тестер с функцией прозвонки проводников. Переводим тестер в режим прозвонки, а выводы фототранзистора подключаем к щупам тестера. После чего нужно к нему вплотную поднести любой пульт от бытовой техники и нажать любую кнопку. В ответ раздастся прерывистый пищащий звук.

9 лет назад я не нашел подходящих твердотельных реле и мне пришлось их собирать самому из радио-комплектующих. Но на данный момент проще купить 8-канальный модуль твердотельных реле как на изображении, чем заниматься тратой времени на поиск этих компонентов.

Работает выключатель следующим образом

Arduino с выхода D5 постоянно выдает ШИМ сигнал с частотой примерно 977 Гц. К этому выходу через токоограничивающий резистор 82 Ом подключен светодиод, излучающий сигнал в инфракрасном диапазоне. Фототранзистор, подключенный к входу D2 детектирует отраженный от руки ИК сигнал и проверяет его на достоверность. Если сигнал из 20-ти или больше идущих подряд периодов соответствует частоте 977 Гц, то тогда контроллер включает по очереди все 7 светильников и начинает воспроизводить звуковой эффект через ШИМ выход D11. Все то же самое происходит и при выключении.

Воспроизведение звуков

Для воспроизведения звуковых эффектов используется формат WAVE без сжатия, с частотой 16000 Гц и глубиной 8 бит, но при воспроизведении данного формата с использованием ШИМ, в аудио тракте наблюдается неприятный свист и шипение. Поэтому для улучшения качества воспроизведения, я в коде использовал линейную интерполяцию. При которой, выборка семплов происходит на частоте 62.5 кГц и между оригинальными выборками вставляются еще 3 дополнительных семпла, рассчитанных методом линейной интерполяции. Таким образом на выходе снижается шум квантования, пропадает свист, улучшается качество звука и для воспроизведения не обязательно использовать дополнительные RC фильтры.

Вместо динамика я использовал старую, маленькую компьютерную колонку без встроенного усилителя.

Для конвертирования Wave файлов в Си код, можно воспользоваться онлайн конвертером.

Схема

На схеме серыми прямоугольниками отметил твердотельные реле, а тем кто хочет заморочиться, то может собрать схему полностью, так же как сделал я в далеком прошлом.

Компоненты для сборки

1 — Arduino Nano V.3
2 — Датчик препятствий
3 — 8-канальный модуль реле
4 — Резисторы 82 Ом и 1 кОм
5 — Динамик 0,5-3 Вт
6 — Любой N-P-N транзистор с допустимым током не менее 500 мА

Код для Arduino

Скачать все файлы одним архивом
В этот раз я решил добавить все используемые библиотеки в папку со скетчем, а в самом скетче прописал их локальное использование. Теперь надеюсь у новичков будет меньше ко мне вопросов по поводу ошибок, возникающих у них при компилировании.

В коде вынесены несколько констант, которые можно изменить перед прошивкой.

Константа power_ir — отвечает за дистанцию срабатывания выключателя, может принимать значения от минимума 20 и до максимума 200. Требуемое Вам значение можно определить экспериментальным путем.

lamp_num — определяет количество используемых Вами ламп. Минимальное число лампочек не может быть меньше 1, а максимальное не более 7. Если подправить код, то можно увеличить до 15.
lamp_delay — это задержка между последовательными включениями ламп, которая выражена в миллисекундах и может начинаться от 0 и до 4 294 967 295 мс. Хотя я не думаю, что такие огромные задержки кому то понадобятся.

Видео

Для просмотра видеоролика кликните по изображению.

Заключение

В заключении хотелось бы добавить, что я очень удивлен, что микроконтроллер без WDT за 9 лет ни разу не подвис. По этой же причине я не стал править код и добавлять в него WDT, так как Arduino со старыми bootloader не умеют работать с ним.

Спасибо, что дочитали до конца!

Если Вам понравилась моя статья — то поддержите ее лайком и подпиской.

Если у Вас есть вопросы, то можете их задать в комментариях.