Бесконтактный датчик включения света

Бесконтактный выключатель света

Внешне сенсорный выключатель света похож на кристаллическую панель с разметкой. Бытовые модели, используемые в сетях 220 вольт, могут отличаться по цвету, форме, фактуре поверхности. В последнее время сенсорные выключатели все чаще применяют для:

• Подключения бра
• Управления элементами подсветки многоуровневых потолков
• Регулировки основного освещения в квартире

Такой прибор можно купить или сделать своими руками.

Устройства разных типов могут реагировать на:

• Прикосновение пальца к рабочей поверхности
• Приближение руки к сенсору
• Другие изменения условий в комнате (температура, движение, звук, время)

Разновидности

Сенсорный выключатель может быть оснащен дополнительными функциями, его конструкция бывает основана на разных принципах действия. Стоит обозначить 4 популярные модификации:

1. С пультом ДУ. Удобно использовать для управления бра, светодиодной лентой и т. д.
2. Емкостной. Реагирует на легкое прикосновение. Такое устройство можно сделать своими руками, об этом немного ниже.
3. С таймером. Помогает экономить на электричестве, отключая свет, когда в квартире никого нет.
4. Бесконтактный. Реагирует на определенные особенности обстановки: звук, изменения уровня освещенности, перепад температур, движение.

Каждую из разновидностей можно оборудовать диммером. С его помощью регулируется яркость освещения в комнате.

Устройство сенсорного выключателя

Вне зависимости от принципа работы, сенсорные выключатели имеют одинаковое строение: все они состоят из четырех основных частей.

1. Лицевая поверхность. Иногда за ней устанавливают элемент подсветки.
2. Датчик. От его типа зависит принцип действия выключателя.
3. Коммутационная схема, преобразующая получаемый сенсором сигнал в электрический.
4. Корпус. Он может быть накладной (устанавливается снаружи), или с внутренним монтажом (встраивается в стену).

Модели с плавной регулировкой интенсивности освещения

Если требуется устройство, позволяющее изменять уровень яркости постепенно, стоит обратить внимание на сенсорные выключатели с диммерами.

Некоторые такие приспособления могут регулироваться с помощью пульта ДУ. Не вставая с кресла можно настраивать яркость бра или светодиодной подсветки. Сенсорный выключатель с этим устройством продлевает срок эксплуатации ламп накаливания, устраняя эффект резкой подачи напряжения.

Схемы подключения некоторых приборов требуют обязательного наличия блока питания или диммера. Такое устройство выключателя как нельзя лучше подходит для управления контуром светодиодной ленты.

Модели для монтажа светодиодной подсветки

Сенсорные выключатели для светодиодных лент, профилей также называют «диммерами». Они применяются и с другими устройствами, рассчитанными на питание от 12 В. Диммеры позволяют не только включать или выключать отрезок светодиодной ленты, но и настраивать яркость.

Электронные устройства чаще всего бывают с сенсорным управлением. Их иногда включают в схемы устройства интерьерного LED-освещения для:

• Обустройства подъездов, лестничных пролетов
• Подчеркивания стиля дизайна квартиры
• Оборудования системы «Умный дом»

Многие из них не рассчитаны на 220 вольт, поэтому для бра и люстр нужно подключить отдельные устройства.

Емкостной датчик

Емкостные выключатели света являются более чувствительными. Принцип работы основан на существовании электростатического поля. Оно заполняет также пространство вокруг датчика.

Когда емкость в этом поле изменяется (человек подносит руку к выключателю), сенсор срабатывает и включает бра или люстру. В основе датчика лежит простой конденсатор. Два электрода на поверхности выключателя являются его обкладками.

Когда к ним приближается физический объект, емкость конденсатора меняется. Это становится сигналом для включения света.

Каждой модели свойственны индивидуальные особенности. Чувствительность некоторых из них можно настроить в процессе установки.

Как подключить устройство

Каких-либо технических особенностей установки сенсорных выключателей в сети 220 вольт не существует. Могут меняться требования к выбору места.
Например:

• Если устройство поддерживает функцию управления пультом ДУ, то он должен быть виден с зоны отдыха
• Модели, реагирующие на изменение температуры, не следует располагать возле радиатора отопления

Отличаться может схема подключения выключателя для светодиодной ленты. Важно помнить правила безопасности при работе с электричеством, отключать счетчик. Необходимо закрывать все оголенные провода с помощью изоляционной ленты.

Если прибор накладной, для его установки не придется делать углубление в стене. Процесс подключения такого устройства довольно прост. Каждый может сделать это своими руками.

Как сделать сенсорный датчик

Имея опыт работы с паяльником, и раздобыв некоторые детали, можно создать своими руками простой сенсорный выключатель, рассчитанный на работу в сети 220 вольт. Самая простая схема выглядит так:

Конденсатор C3 использовать не обязательно.

Итак, для создания сенсорного выключателя своими руками понадобятся такие детали:

• Сопротивление на 30 Ом
• Транзисторы КТ315 (два)
• Электролитический конденсатор (100 мкф, 16 В)
• Простой конденсатор (0,22мкф)
• Полупроводник Д226
• Мощная батарейка или блок питания (выходное напряжение 9 В)

Все это нужно спаять согласно схеме. В подходящем по размеру корпусе (можно использовать старый накладной выключатель) делается отверстие на лицевой части. В него выводится провод. Для работы сенсорного выключателя света схему нужно подключить к блоку питания, а проводок присоединить к металлической пластинке, которая будет закреплена на передней плоскости самодельного устройства.

Скорее всего, создание накладного сенсорного выключателя своими руками обойдется дешевле, чем покупка настоящего. Получившийся прибор вполне можно использовать для подключения подсветки в доме.

electry.ru

/* * tcrt5000.c * * Created: 09.04.2016 22:33:31 * lBeJIuk */ #include #include #include #define F_CPU 1000000UL // Инициализация света #define PORT_led1 PORTD #define DDR_led1 DDRD #define PIN_led1 5 #define PORT_led2 PORTD #define DDR_led2 DDRD #define PIN_led2 6 #define PORT_suply PORTB #define DDR_suply DDRB #define PIN_suply 2 //инициализация датчика TCRT5000 #1 #define PORT_tc1 PORTB #define DDR_tc1 DDRB #define PINN_tc1 PINB #define PIN_tc1 0 //инициализация датчика TCRT5000 #2 #define PORT_tc2 PORTB #define DDR_tc2 DDRB #define PINN_tc2 PINB #define PIN_tc2 1 #define tcrt_1 ((PINN_tc1>>PIN_tc1) & 1)//TCRT5000 #1 // 0 — сработка #define tcrt_2 ((PINN_tc2>>PIN_tc2) & 1)//TCRT5000 #2 // 1 — нету сработки /* #define on_led_1 ( PORT_led1 = PORT_led1 & (!(1

Источник: https://remontkvartiri.me/elektrika/vyklyuchateli/beskontaktnyj-vyklyuchatel-sveta.html

Датчики присутствия

Датчики присутствия – один из видов датчиков обнаружения, которые используются там, где помимо движения необходимо реагировать на присутствие человека. В основном это офисные помещения и санузлы, где использование датчиков присутствия позволяет достичь максимального комфорта — при недостатке освещения включится свет, а система вентиляции начнет работать независимо от общего освещения и выключится через определенное время.

Данная статься поможет выбрать наиболее подходящий для ваших задач датчик движения или датчик присутствия.

Зачем нужны датчики движения и датчики присутствия?

• Для комфорта, чтобы в темноте не шарить по стене в поисках выключателя.
• Для снижения затрат на освещение. Светильники включаются только при обнаружении человека при условии, что естественного света (например от окон) недостаточно.
• Затраты на электроэнергию после установки датчика движения (присутствия) снижаются на 40-50%.

22% — снижение затрат на электроэнергию при включении/отключении освещения по обнаружению человека. 20% — снижение затрат при включении/отключении освещения в зависимости от освещенности естественным светом.

Рисунок 1. Экономия от датчиков движения и датчиков присутствия.

Как он работает?

По физическая природе видимый свет и ИК излучение одинаковы. ИК излучение также можно сфокусировать линзой, как обычный свет. При попадании ИК излучения на фотоэлемент он меняет свои параметры. При комнатной температуре в видимом свете тела не светятся, а в ИК диапазоне – просто сияют.

Эти фотографии в ИК диапазоне сделаны в полной темноте.

Изображение 2. Как видит датчик движения?

Назовем это излучение «инфракрасным светом» или сокращенно «ИК свет». А словом «свет» будем обозначать обычный видимый свет.

Яркость ИК света зависит от температуры тела. Что горячее – светится ярче, что холоднее, светится слабее. Контраст между ИК свечением человека и, например, ИК свечением холодного окна значительный. Присутствие человека распознается сразу.

ИК свет человека и ИК свет теплого пола практически одинаковы. Распознать человека на фоне теплого пола почти невозможно. Поэтому датчики движения, и датчики присутствия реагируют на появление и исчезновение ИК света на фотоэлементе. Такие появления-исчезновение ИК света чаще всего вызвано деятельностью человека, реже факторами, не связанными с человеком, например, движением теплого воздуха от батареи и т.п. Поэтому ошибочные срабатывания присущи всем датчикам движения (присутствия).

Внимание! И датчики движения, и датчики присутствия реагируют на появление-исчезновение ИК света на фотоэлементе датчика. Эти изменения могут вызываться как движением человека, так и другими причинами. Поэтому ошибочные срабатывания – это свойство датчиков движения (присутствия).

Датчик присутствия реагирует на все незначительные движения, обычно совершаемые человеком, когда он стоит или сидит: движение пальцев по клавиатуре, покачивание головы и т.п. Если человек будет сидеть абсолютно неподвижно, то через заданное время датчик отключит свет.

Устройство датчика присутствия

В середине датчика расположены приемники ИК света – фотоэлементы.

Эти элементы накрыты похожей на колпак мультилинзой. Мультилинза состоит из множества маленьких линз, каждая из которых фокусирует ИК свет на плоскость фотоэлемента, а одна из них – непосредственно на сам фотоэлемент (сигнал регистрируется).

При движении человека через какое-то время фокус линзы уходит с фотоэлемента и сигнал пропадает. Затем уже другая линза фокусирует ИК свет человека на фотоэлемент – сигнал опять появляется. Такое появление-исчезновение-появление сигнала — признак присутствия человека. Каждая линза охватывает свой сегмент. Сигнал пропадает при выходе человека (руки человека) за границы этого сегмента. При перемещении внутри сегмента, сигнал не меняется.

Первый вывод. Чем больше таких линз, тем более мелкие движения может улавливать датчик.

Второй вывод. С удаление от датчика размер сегмента увеличивается и с какого-то расстояния все мелкие движения, например, движение рук, покачивания головы будут находиться в границах одного сегмента. После этого расстояния датчик присутствия может работать уже только как датчик движения.

У датчиков движения сегменты более крупные по сравнению с датчиками присутствия. Датчики движения загрублены и реагируют на более яркий ИК свет по сравнению с датчикам присутствия.

Установка датчика

• На датчик не должен падать прямой свет ламп.
• В зоне обнаружения датчика не должно быть посторонних объектов, ограничивающих обзор датчика, например подвесных светильников.
• Так же в зоне обнаружения не должно быть перегородок, даже стеклянных, т.к. ИК свет сквозь стекло не проходит.

Основная характеристика датчика движения – радиус обнаружения. Для датчика присутствия – радиус обнаружения сидящего или стоящего человека и радиус обнаружения идущего человека. Этот радиус должен «дотягиваться» до углов помещения.

Если не дотягивается, то в комнате придется ставить 2 а то и 3 датчика.

Охватить прямоугольное помещение датчиками с круговыми диаграммами можно только с перехлестом диаграмм. Почти все датчики движения (присутствия) на сегодня – это датчики с круговыми или овальными диаграммами обнаружения.

Только немецкая компания Theben AG делает датчики присутствия с квадратной зоной обнаружения. Квадратная зона обнаружения значительно упрощает проектирование, да и самих датчиков требуется меньше: 4 «квадратных» вместо 7 с круговой диаграммой. Углы помещения надежно перекрываются.

Датчики настраиваются потенциометрами. Обычно их три:

1. для настройки чувствительности датчика (SENS), настраивается яркость ИК света, на которую должен реагировать датчик
2. для установки времени задержки отключения освещения (TIME) – максимального интервала между появлениями сигнала на фотоэлементе. Если за это время сигнал не меняется, датчиком отключит освещениение, вентиляцию – все что подключено к датчику.
3. (LUX) для настройки порогового значения по освещенности естественным светом (от окон, балкона и т.п.). Света от окон достаточно — при обнаружении человека светильники не включаются.

Настройка порогового значения освещенности

Дождитесь освещенности от окон, при которой датчик должен включать светильники. Медленно поворачивайтее потенциометр Lux, пока не включится свет. Если потенциометры на тыльной стороне датчика, то придется его снимать, поворачивать потенциометр, устанавливать датчик и проверять включение светильников. Не включились, опять повторяйте эту процедуру.

Внимание! При выборе датчика проверьте, где находятся потенциометры. Если на тыльной стороне, обязательно убедитесь, что датчик легко снимается и легко устанавливается. Иначе вас ждут большие трудности при настройке.

Первое важное отличие простых и дешевых датчиков от дорогих и «продвинутых»

Предположим, утром сотрудники пришли в офис. На улице темно и датчик движения включил свет при обнаружении сотрудника. Люди ходят по офису – датчик обнаруживает движение и держит светильники включенными. Стало светлее и освещенности от окон достаточно, она выше порогового значения освещенности.

Простые датчики движения (присутствия) будут держать светильники включенными пока люди ходят в зоне их обнаружения. Если все выйдут из помещения, датчик отключает светильники. При появлении человека, если света от окон достаточно, датчик светильники не включит.

Снижение затрат на освещение при дешевых датчиках движения (присутствия) будет 22-25%.

Более дорогие модели «мониторят» освещенность естественным светом и, если она превысит пороговое значение, отключают светильники, даже при нахождении людей в помещении.
Затраты на освещение в этом случае снижаются на 42-50%.

Простые датчики подойдут вам для коридоров, где люди появляются редко или для помещений без окон. Во всех остальных случаях предпочтение лучше отдать более сложным моделям.

Настройка чувствительности датчика

Если датчик на вас не реагирует, увеличивайте чувствительность. Свет включается самопроизвольно – снижайте. Обычно чувствительность настраивается за 3-4 раза. Если датчик настраивался летом, вполне возможно, что зимой придется его перенастраивать. И наоброт.

У нас был раз случай, когда у заказчика летом датчик работал отлично, зимой начал самопроизвольно включать свет. Выяснили, что реагирует на теплый воздух, поднимающийся от батареи. Снизили чувствительность, стал работать нормально. Летом на жаре перестал включать свет при появлении человека. Повысили чувствительность, стал работать нормально. Следующей осенью установили датчик с микропроцессором.

Настройка датчика присутствия требует «помикронного» поворота потенциометра, чтобы «нащупать» чувствительность, при которой датчик будет удовлетворительно работать. Именно удовлетворительно. Стабильной работы от датчика присутствия добиться практически невозможно. Возможно, через пол-года настройку чувствительности придется повторять.

Наиболее стабильно работают датчики присутствия со встроенным микропроцессором. Когда в помещении никого нет, микропроцессор загрубляет чувствительность и датчик реагирует только на идущего человека.

При обнаружение человека чувствительность автоматически повышается и датчик начинает улавливать движение рук, покачивание головы – все небольшие движения, которые совершает человек, когда сиди или лежит. В ряде моделей таких датчиков даже нет потенциометра для ручной настройки чувствительности.

Ее автоматически настраивает микропроцессор. Такие датчики работают практически без ошибок и избавят вас от нудной настройки чувствительности вручную.

Настройка времени задержки отключения светильников

Из всех настроек самая простая. Оцените, как часто появляются в зоне обнаружения датчика люди и выставите время задержки отключения освещения на 1-2 минуты больше этого значения, чтобы избежать постоянных включений/отключений освещения.

Для датчиков присутствия настройка сложнее. Оценить скорость размахивания руками и качаний головой бывает весьма затруднительно. Настройка делается «методом последовательного тыка». Если светильники гаснут, за окнами темно и люди в помещении, значит увеличьте время задержки отключения освещения на 20-25%, опять гаснут – увеличьте еще раз и так до победного. Часто эту настройку приходится комбинировать с настройкой чувствительности датчика присутствия.

Настройка датчика присутствия – занятие для терпеливых. Сезонность настроек выражается сильнее, чем для датчиков движения. Наиболее стабильно работают датчики присутствия с микропроцессором. Микропроцессор в зависимости от температуры настраивает чувствительность и в дальнейшем автоматически подстраивает ее в зависимости от интенсивности движений (например, в доме темпераментных итальянцев чувствительность датчика будет ниже по сравнению с домом флегматичных финнов).

Итог

• и датчики присутствия и датчики движения реагируют на изменение ИК света;
• изменение ИК света вызывает движение, как человека, так и любых нагретых объектов (животные, поток теплого воздуха);
• у датчиков присутствия более высокая чувствительность по сравнению с датчиками движения, поэтому у них бывает значительно больше ложных срабатываний;
• настройка чувствительности датчика может носить сезонный характер;
• настройка чувствительности датчика присутствия – кропотливый и долгий процесс;
• встроенный микропроцессор обеспечивает стабильную работу датчика практически без ложных срабатываний, ручная настройка чувствительности не требуется;
• датчики с квадратной диаграммой более удобны. В среднем требуется 4 датчика с квадратной диаграммой вместо 7 с круглой.

Какой датчик вам нужен?

Для обнаружения идущего человека вам могут подойти и недорогие модели. Для обнаружения присутствия человека (небольшие движения рук, покачикание головы и т.п. – движения обычно совершаемые человеком, когда он стоит или сидит) лучше выбрать датчик с микропроцессором.

Таблица подбора датчиков движения и присутствия
Таблица выбора параметров

Источник: https://www.tek-el.ru/articles/detectors/presence

Бесконтактные выключатели света: виды и преимущества

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.

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.

Бесконтактные выключатели света: виды и преимущества

Источник: https://220.guru/electroprovodka/rozetki-vyklyuchateli/beskontaktnyj-vyklyuchatel.html

Бесконтактные выключатели

СВЕТА — КОНЦЕВЫЕ

При всей своей простоте традиционные контактные выключатели имеют множество недостатков. Основной из них – это низкий ресурс при коммутации высоких нагрузок: при размыкании контактов между ними возникает искра, приводящая к их обгоранию и выходу из строя.

Если в цепях постоянного тока с этим явлением в некоторой степени может бороться конденсатор, подключенный параллельно контактам (классический пример – трамблер контактного зажигания), то в цепях переменного тока единственным способом увеличения ресурса контактов является тугоплавкая вольфрамовая напайка.

Второй недостаток – это высокая чувствительность к загрязнению: попадание масла, пыли или песка способно если не полностью разорвать цепь, то как минимум уменьшить площадь соприкосновения контактов и вызвать их перегрев.

Сказанное относится в том числе и к таким коммутационным устройствам как реле различных типов и исполнений.

Развитие силовой электроники позволило создать транзисторные и симисторные ключи с крайне низким сопротивлением в открытом состоянии – от десятых до сотых долей ома, благодаря этому они способны пропускать большие токи без заметного нагрева (напомним, что тепловая мощность, выделяемая на ключе, определяется как квадрат тока, умноженный на сопротивление открытого ключа).

Таким образом стало возможным создание индуктивных, емкостных и оптических бесконтактных выключателей – удобных, долговечных и стойких к воздействию внешних условий.

Конструктивно бесконтактный выключатель состоит из трех частей:

• чувствительный элемент (емкостный, индуктивный и т.д.);
• схема обработки сигнала;
• силовой ключ.

Про электронные датчики на этом сайте есть еще один материал, размещенный здесь.

Принцип работы чувствительного элемента может быть различным. В зависимости от конкретных условий работы и требуемого быстродействия выключателя могут использоваться следующие варианты:

Емкостный датчик использует в своей работе собственную емкость человеческого тела. Чувствительный элемент емкостного датчика – это пластина, являющаяся фактически обкладкой конденсатора, подключенного к мультивибратору. Выход мультивибратора соединяется с преобразователем частота-напряжение и пороговым элементом (компаратором).

Поднося руку к емкостному датчику, человек создает определенную электрическую емкость, запускающую времязадающий RC-контур мультивибратора. Чем меньше расстояние между телом человека и емкостным датчиком, тем больше емкость образующегося конденсатора и ниже частота, генерируемая мультивибратором. Как только она становится ниже заданного порога, пороговый элемент открывает ключ.

Индуктивный датчик в отличие от емкостного реагирует не на расстояние до объекта, а на движение рядом с ним магнитного предмета либо предмета, выполненного из способного намагничиваться сплава. В первом случае индуктивный датчик имеет простой металлический сердечник, во втором – намагниченный (как, например, у автомобильного датчика положения коленвала или гитарного звукоснимателя).

В зависимости от того, приближается или отдаляется предмет, индуктивный датчик генерирует импульс тока разного направления. Обработка сигнала датчика осуществляется обычным пороговым элементом – как только напряжение на обмотке индуктивного сенсора превышает заданное значение, срабатывает триггер, открывающий ключ.

Оптические датчики состоят из инфракрасного (для избавления от помех, создаваемых солнечным светом) светодиода и работающего с ним в паре фототранзистора. В зависимости от типа датчика они могут работать на отражение света (таким образом, например, работают считыватели штрих-кода) или на прерывание потока (объект должен оказаться между датчиком и источником света).

Ультразвуковые датчики используют кварцевые излучатели звука, улавливаемого затем настроенным на ту же частоту приемником. Также их называют датчиками объема и движения – в помещении, где нет движущихся предметов, время возврата и амплитуда принятого датчиком сигнала будут постоянными.

Аналогичным образом работают и инфракрасные датчики движения, только вместо ультразвука в них используются импульсы света.

Бесконтактный выключатель света

Бесконтактные выключатели позволяют осуществлять не только удобное, но и экономичное управление светом. Простейший пример – это освещение проходных помещений наподобие лестничных пролетов и коридоров: инфракрасный датчик включает освещение только тогда, когда в коридор кто-либо входит, и гасит свет спустя некоторое время после прекращения движения.

По сути своей это является электронным вариантом проходного выключателя, естественно, более простым в эксплуатации так как процесс включения-выключения света полностью автоматизирован.

Благодаря этому минимизируются затраты на дежурное освещение, увеличивается ресурс ламп освещения. Наиболее удобно использовать такие датчики в системах светодиодного освещения. Минимальный ток потребления и работа в цепях постоянного тока позволяет коммутировать осветительные приборы сравнительно маломощными ключами.

Емкостные бесконтактные выключатели света являются основой сенсорных датчиков. В зависимости от размеров и чувствительности емкостного элемента они могут реагировать как на прикосновение пальца к панели, так и на поднесение руки к нему. Чаще всего подобного рода емкостные бесконтактные выключатели оформляются как обычные настенные, просто они не используют клавиш.

Применение емкостных выключателей удобно в тех случаях, когда есть смысл избегать прямого контакта рук с ними, например, на кухне: человек сможет включать и выключать свет мокрыми или испачканными руками, не дотрагиваясь до самого емкостного выключателя.

С другой стороны, для срабатывания индуктивного выключателя в его «поле зрения» должна обязательно вноситься определенная масса металла – включать таким образом свет в бане, как Вы понимаете, точно не получится.

В начало

КОНЦЕВЫЕ Бесконтактные выключатели

Наибольшее распространение бесконтактные выключатели получили в промышленности. На основе емкостных выключателей создаются разнообразные датчики уровня (жидкостей, сыпучих тел), применяемые в дозаторах различного рода. Например, при заполнении жидкостью емкостей в них вводится бесконтактный концевой выключатель, перекрывающий поток жидкости по достижению нужного уровня.

Тематически близкий материал — датчики уровня воды.

Индуктивные бесконтактные выключатели часто являются элементами систем безопасности, так как реагируют не только на массу металла, но и на скорость его движения. Таким образом реализуются ограничители хода штоков, индуктивные датчики поворота зубчатых колес, датчики движения защитных кожухов. Нечувствительность индуктивных сенсоров к грязи, влажности и запыленности позволяет им надежно работать в любых условиях производства.

Оптические сенсоры благодаря точности и высокому быстродействию применяются в станкостроении как концевые выключатели хода подвижных узлов (кареток, суппортов), в системах автоматического управления воротами, где они срабатывают как в финишных точках движения створки (сигнал прекращения подъема/опускания), так и при появлении посторонних предметов перед начавшей опускаться створкой.

Принципиальным отличием концевого бесконтактного выключателя является принцип формирования управляющего сигнала.

В обычном бесконтактном выключателе ключом управляет либо схема временной задержки (инфракрасные выключатели света) или триггер, меняющий состояние при каждом срабатывании (емкостные бесконтактные выключатели, включающие и выключающие свет по касанию).

Бесконтактный же концевой выключатель в большинстве случаев подает лишь импульс в блок управляющей электроники (в первую очередь это касается индуктивных сенсоров).

Исключением являются оптические бесконтактные концевые выключатели – они, как и обычные механические концевики, имеют два постоянных состояния, благодаря чему часто используются при усовершенствовании схем, рассчитанных на использование контактных концевых выключателей.

Широкий выбор типов бесконтактных выключателей позволяет выбрать наиболее подходящий для каждого конкретного применения чувствительный элемент. Емкостные выключатели наиболее удобны при реализации сенсорного управления, индуктивные – лучший выбор для работы в условиях загрязнения и вибраций.

В начало

© 2012-2019 г. Все права защищены.

Источник: https://eltechbook.ru/princip_raboty_vykljuchatel_beskontaktnyj.html

Бесконтактные датчики

Бесконтактные датчики – это такие датчики, которые работают без физического и механического контакта. Они работают через электрическое и магнитное поле,  а также широко используются  и оптические датчики.

В этой статье мы с вами  разберем все три типа датчиков: оптические, емкостные и индуктивные, а также в конце проделаем опыт с индуктивным датчиком.

  Кстати,  в народе бесконтактные датчики называют также и бесконтактными выключателями, так что не бойтесь, если увидите такое название ;-).

Оптический датчик

Итак, пару слов об оптических датчиках… Принцип срабатывания оптических датчиков показан  на рисунке ниже

Барьерный

Помните какие-нибудь кадры из фильмов, где главным героям приходилось пройти через оптические лучи и не задеть ни один из них? Если луч задевался какой-либо частью тела, срабатывала сигнализация.

Луч излучается посредством какого-либо источника.  А также есть  “лучеприемник”, то есть та штучка, которая принимает  луч. Как только  луча не будет на лучепримнике, то сразу же в нем включится или выключится контакт, который будет уже непосредственно управлять сигнализацией или еще чем-нибудь по вашему усмотрению. В основном источник  луча и лучеприемник, называется лучеприемник  правильно “фотоприемник”, идут в паре.

Очень большой популярностью в России пользуются оптические датчики перемещений фирмы СКБ ИС

В этих типах датчиков есть и источник света и фотоприемник. Они находятся прямо в  корпусе этих датчиков. Каждый тип датчиков представляет из себя законченную конструкцию и используется в ряде станков, где нужна повышенная точность обработки, вплоть до 1 микрометра.

В основном это станки с системой Числового Программного Управления (ЧПУ), которые  работают по программе и требуют минимального вмешательства человека.

Эти бесконтактные датчики построены по такому принципу

Такие типы датчиков обозначаются буквой “T ”  и называются барьерными.  Как только оптический луч прервался, датчик сработал.

Плюсы:

• дальность действия может достигать до 150 метров
• высокая надежность и помехозащищенность

Минусы:

• при больших расстояниях срабатывания требуется точная настройка фотоприемника на  оптический луч.

Рефлекторный

Рефлекторный тип датчиков обозначается буквой R . В этих типах датчиков излучатель и приемник расположены в одном корпусе.

Принцип действия можно увидеть на рисунке ниже

Свет от излучателя отражается от какого-либо светоотражателя (рефлектора) и попадает в приемник. Как только луч прерывается каким-либо объектом, то датчик срабатывает.  Очень удобен этот датчик на конвейерных линиях при подсчете продукции.

Диффузионный

И последний тип оптических датчиков – диффузионные  – обозначаются буквой D. Выглядеть могут по разному:

Принцип работы такой же, как и у рефлекторного, но здесь свет уже отражается от предметов. Такие датчики рассчитаны на маленькое расстояние срабатывания и неприхотливы в своей работе.

Емкостные и индуктивные датчики

Оптика оптикой, но самые неприхотливые в своей работе и очень надежные считаются индуктивные и емкостные датчики. Примерно вот так они выглядят

Они очень похожи друг на друга.  Принцип их работы связан с изменением магнитного и электрического поля. Индуктивные датчики срабатывают при поднесении к ним какого-либо металла. На другие материалы они  не “клюют”.  Емкостные же  срабатывают почти на любые вещества.

Как работает индуктивный датчик

Как говорится, лучше один раз увидеть, чем  сто раз услышать, поэтому проведем небольшой опыт с индуктивным датчиком.

Итак, у нас в гостях индуктивный датчик российского производства

Читаем, что на нем написано

Марка датчика ВБИ бла бла бла бла, S – расстояние срабатывания, здесь оно составляет 2 мм, У1 – исполнение для умеренного климата, IP – 67 – уровень защиты (короче уровень защиты здесь очень крутой), Ub – напряжение,  при котором работает датчик, здесь напряжение может быть в диапазоне от 10 и до 30 Вольт, Iнагр – ток нагрузки, этот датчик может выдать в   нагрузку силу тока до 200 миллиампер, думаю, это прилично.

На развороте бирки схема подключения этого датчика.

Ну что, заценим работу датчика? Для этого цепляем нагрузку. Нагрузкой у нас будет  светодиод, соединенный последовательно с резистором с номиналом в 1 кОм. Зачем нам резистор?  Светодиод в момент включения начинает бешено жрать ток и сгорает. Для того чтобы это предотвратить, в цепь ставится последовательно со светодиодом резистор.

На коричневый провод датчика  подаем плюс от Блок питания, а на синий  – минус. Напряжение я взял  15 Вольт.

Наступает момент истины… Подносим  к рабочей зоне датчика металлический предмет, и датчик у нас тут же срабатывает, о чем говорит нам светодиод, встроенный в датчик, а также наш подопытный светодиод.

На другие материалы, кроме металлов, датчик не реагирует. Баночка канифоли для него ничего не значит :-).

Вместо светодиода может использоваться вход логической схемы, то есть датчик при срабатывании выдает сигнал логической единицы, которая может использоваться в цифровых устройствах.

Заключение

В мире электроники эти три  типа датчиков находят все более широкое применение. С каждым годом производство этих датчиков растет и растет. Они используются абсолютно в разных областях промышленности. Автоматизация и роботизация без этих датчиков была бы невозможна.

В этой статье я разобрал только простейшие датчики, которые выдают нам только сигнал “включен-выключен” или, если сказать на профессиональном языке, один бит и нформации.

Более навороченные типы датчиков могут выдавать различные параметры и даже могут соединяться с компьютерами и другими устройствами напрямую.

Купить индуктивный датчик

В нашем радиомагазине индуктивные датчики стоят в 5 раз дороже, чем если бы их заказывать с Китая с Алиэкспресса.

Вот здесь можете глянуть разнообразие индуктивных датчиков.

Источник: https://www.RusElectronic.com/beskontaktnye-datchiki/