Разработка сенсорного выключателя света

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Целью данного курсового проекта является разработка, выбор и обоснование конструкции, технологического процесса сборки Сенсорного выключателя. Для обоснования выбора конструкции выполняется расчёт надёжности и технологичности устройства. В момент, когда помещения покинули все люди, это устройство определяет путем подсчета числа вошедших и вышедших. Его возможные применения - автоматическое выключения освещения, включения охранной сигнализации или устройств, работа которых отрицательно влияет на здоровье людей не может происходить в их присутствии (ультразвуковые отпугиватели грызунов, ультрафиолетовые средства дезинфекции). Сенсор устанавливают на наружной дверной ручке, а сенсор на внутренней. После включения питания необходимо нажать на кнопку SB1, обнуляя счетчик. Входящий в помещение человек, открытая дверь снаружи, прикоснется сначала к сенсору, увеличив содержимое счетчика на единицу, на последующее (до окончания времени блокировки) прикосновения к внутренней ручке счетчик не среагирует. Выходящий человек прикоснется к дверным ручкам в обратном порядке на единицу. Таким образом, число, накопленное в счетчике, всегда равно числу находящихся в помещении людей. Когда оно отличается от нуля (то есть в помещении кто-то есть), на одном или нескольких выходах счетчика обязательно установлен высокий логический уровень. Он открывает транзистор, поступая на его базу через диоды и резистор. Вместе транзистором открывается тринистор, замыкая цепь питания лампы, вместо которой может быть подключено другое исполнительное устройство.

1. Сенсорный выключатель света

Технологически сенсорный выключатель представляет собой полупроводниковое устройство, при помощи которого осуществляется управление потребителями энергии. Кроме источников света к такому выключателю могут быть подключены, например, электрические карнизы. Вне зависимости от внешнего вида и количества подсоединенных к нему потребителей.

Механизм предназначен, как и его предшественник - клавишный выключатель света, для включения и выключения освещения. На внешний вид - это панель из кристаллического стекла с нанесенной разметкой. Дизайн изделия может быть разным и зависит от фирмы производителя, типа и конструкции. Но технологическая начинка у всех моделей одинакова и представляет собой проводниковую схему.

1.1 Методы исследования

В курсовой работе используются следующие группы методов исследования:

· группа эмпирических исследований

· группа общелогических методов

· группа специфических методов

Таблица 1

1.2 Принцип работы

Все виды управляющих сигналов поступают в электронный трансформатор, преобразующий разные формы колебаний в электрический импульс. На коммутационном участке происходит мгновенное изменение параметров, заключающееся в замыкании, размыкании цепи. Но возможно и плавное регулирование нагрузки, поступаемой к потребителю. Так работают сенсорные выключатели света с диммером.

Ток в приборе регулируется управляющей микросхемой, в отличие от механических конструкций. В них для переключения используется движущиеся контакты. В электронике применяется способ каскадного расположения усилителей. После сенсорного приемника размещается транзистор с высоким уровнем чувствительности, но небольшой мощностью. Следующий полупроводник имеет мощность, достаточную для создания повышенной нагрузки, применяется оптическая оптопара или беспроводные технологии в радиодиапазоне типа BlueTooth или Wi-Fi.

1.3 Виды сенсорных выключателей света

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 светодиодной лентой. (рис. 1)

Рисунок 1

2. Емкостной. Реагирует на легкое прикосновение. Такое устройство можно сделать своими руками. (Рис.2)

Рисунок 2

3. С таймером. Помогает экономить на электричестве, отключая свет, когда в квартире никого нет. (Рис. 3)

Рисунок 3

4. Бесконтактный. Реагирует на определенные особенности обстановки: звук, изменения уровня освещенности, перепад температур, движение. (рис. 4)

Рисунок 4

Развитие технологий затронуло все сферы жизни человека, в том числе обустройство дома. Один из примеров -- сенсорный выключатель света. Это устройство значительно повышает комфорт нахождения в помещении и позволяет управлять освещением с помощью прикосновения. И это не единственное преимущество.

Так же мы узнали принцип работы сенсорных выключателей света, сенсорный выключатель срабатывает даже при слабом прикосновении к кнопке. Состоит из трех основных элементов:

Блок управления. Система обрабатывает внешний сигнал и передает его нужным деталям.

Устройство коммутации. Дает нагрузку электрической сети, смыкающей и размыкающей цепь и меняющей силу тока на светильник.

Сенсорная панель. Предназначена для восприятия касаний или сигналов с пульта дистанционного управления. В современных устройствах к сенсору можно не прикасаться, достаточно провести рядом рукой.

Выделили виды сенсорных выключателей света. Сенсорные выключатели бывают разных видов, которые подбираются в зависимости от потребностей жилого дома или офиса.

2. Устройство сенсорного выключателя света

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).

Рисунок 5

2.1 Резистор

Итак, резисторы у нас характеризуются сопротивлением электрическому току и это сопротивление измеряется в Омах. Каждый электропроводящий металл или сплав металлов имеют своё удельное сопротивление. Если мы возьмём проволоку определённой длинны с большим удельным сопротивлением, то у нас получится самый настоящий проволочный резистор. Для того что бы резистор был компактным, проволоку можно намотать на каркас. Таким образом у нас получится проволочный резистор, но он имеет ряд недостатков, поэтому резисторы обычно изготавливаются из металлокерамического материала. Для разъяснения принципа работы резистора можно использовать аналогию с водопроводными трубами. Если каким-либо образом затруднить протекание воды в трубе (например, уменьшив ее диаметр), произойдет повышение внутреннего давления. Убирая преграду, мы снижаем давление. В электротехнике этому давлению соответствует напряжение - затрудняя протекание электрического тока мы повышаем напряжение в цепи, снижая сопротивление, понижаем напряжение. (рис. 6)

Рисунок 6

2.2 Конденсатор

Конденсатор представляет из себя две металлических пластины, разделённые диэлектриком. Если мы подадим на эти пластины постоянное напряжение, то появится электрическое поле, которое после отключения питания будет поддерживать на пластинах положительный и отрицательный заряды соответственно. Таким образом конденсатор способен накапливать электрический заряд. Эта способность накапливать электрический заряд называется электрическая ёмкость, что есть главный параметр конденсатора. Электрическая ёмкость измеряется в Фарадах. Что ещё характерно, это то что когда мы заряжаем или разряжаем конденсатор, через него идёт электрический ток. Но как только конденсатор зарядился, он перестаёт пропускать электрический ток, а это потому что конденсатор принял заряд источника питания, то есть потенциал конденсатора и источника питания одинаковые, а если нет разности потенциалов (напряжения), нет электрического тока. Таким образом, заряженный конденсатор не пропускает постоянный электрический ток, но пропускает переменный ток, так как при подключении его к переменному электрическому току, он будет постоянно заряжаться и разряжаться. (рис. 7)

Рисунок 7

2.3 Транзистор

Транзистор изготавливают из полупроводникового материала. Нужное для нас свойство это материала, -- наличие в них свободных носителей как положительных, так и отрицательных зарядов. В зависимости от того каких зарядов больше, полупроводники различают на два типа по проводимости: n-тип и p-тип. Отрицательные заряды -- это электроны, освободившиеся с внешних оболочек атомов кристаллической решетки, а положительные -- так называемые дырки. Дырки -- это вакантные места, остающиеся в электронных оболочках после ухода из них электронов. Транзистор это - электронный прибор, корпус которого выполнен из металла или пластика. В корпусе находится кристалл кремния, который обработан специальным образом. Этот кристалл состоит из трех частей - коллектор, эмиттер, база, к ним подключены электроды которые выведены из корпуса транзистора. (рис. 8)

Рисунок 8

2.4 Микроконтроллер

Интегральная схема К145АП2 предназначена для создания электронных сенсорных светорегуляторов для ламп накаливания (резистивная нагрузка), всеми функциями которых управляют с помощью единственного сенсора. Для включения/выключения и установки необходимой яркости освещения используется сигнал от сенсора или сигнал от удаленного управляющего устройства. Все функции выполняемые микросхемой могут быть доступны из нескольких удаленных точек, в которых располагаются дополнительные управляющие устройства, подключенные к регулятору (устройства расширения). Для регулировки яркости используется фазо-импульсный способ управления симистором. Вся цифровая логика синхронизирована с частотой сети. (рис. 9)

Рисунок 9

Во второй главе выделили, какие комплектующие требуются для этого устройства.

Так же мы рассмотрели схему подключения данного устройства. Узнали что все виды сенсорных выключателей света имеют четыре основных части.

3. Подключение сенсорного выключателя света.

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.

Тонкости подключения

Монтаж сенсорного выключателя ничем не отличается от установки обычного устройства. Он проходит в несколько этапов:

- отключить электричество;

- снять старый выключатель;

- снять с нового изделия верхнюю панель;

- соединить провода с предназначенными для них клеммами;

- закрепить устройство, используя распорки и специальные винты;

В третьей главе, подчеркнули для себя очень важную информацию при подключении сенсорного выключателя света, очень важно соблюдать технику безопасности, ведь работа с электричеством очень опасна для жизни человека.

Подключение двухклавишной модели осуществляется по такой же схеме. Чтобы не запутаться, рекомендуется использовать те кабели, которые имеют разноцветные жилы. Аналогично подключаются и проходные выключатели. Они позволяют управлять источником света или техникой из разных мест. Это удобно при наличии в квартире/доме длинного коридора.

Заключение

В данной работе, было изучено теоритические материалы. Развитие технологий затронуло все сферы жизни человека, в том числе обустройство дома. Один из примеров -- сенсорный выключатель света. Это устройство значительно повышает комфорт нахождения в помещении и позволяет управлять освещением с помощью прикосновения. И это не единственное преимущество.

Так же мы узнали принцип работы сенсорных выключателей света, сенсорный выключатель срабатывает даже при слабом прикосновении к кнопке. Состоит из трех основных элементов:

Блок управления. Система обрабатывает внешний сигнал и передает его нужным деталям.

Устройство коммутации. Дает нагрузку электрической сети, смыкающей и размыкающей цепь и меняющей силу тока на светильник.

Сенсорная панель. Предназначена для восприятия касаний или сигналов с пульта дистанционного управления. В современных устройствах к сенсору можно не прикасаться, достаточно провести рядом рукой.

Выделили виды сенсорных выключателей света. Сенсорные выключатели бывают разных видов, которые подбираются в зависимости от потребностей жилого дома или офиса.

Во второй главе выделили, какие комплектующие требуются для этого устройства. Так же мы рассмотрели схему подключения данного устройства. Узнали что все виды сенсорных выключателей света имеют четыре основных части. В третьей главе, подчеркнули для себя очень важную информацию при подключении сенсорного выключателя света, очень важно соблюдать технику безопасности, ведь работа с электричеством очень опасна для жизни человека.

Литература

сенсорный выключатель полупроводниковый резистор

1. ГОСТ4.054.267Аппаратура радиоэлектронная. Сборочно--монтажное производство пайка ЭРЭ на печатных платах.

2. ГОСТ4.054.265 Аппаратура радио электронная сборочно-монтажное производство, Установка ЭРЭ на печатной плате.

3. ГОСТ4.010.030?81 Установка навесных элементов на печатных платах.

4. ГОСТ 2.105?95 ЕСКД Общие требования к текстовым документам.

5. ГОСТ 23.751?86 Платы печатные. Основные параметры конструкции.

6. ГОСТ4.010.022?85 Плата печатная. Метод расчета.

7. Краткий справочник конструктора РЭА/ под редакцией Р. Г. Варламова -- М: Советское радио 1973 Г.

8. Г.Д. Фумкин, Расчёт и конструирование -- М: высшая школа 1985 г.

9. В.И. Блаут -- Блачева Технология производства радиоаппаратуры. -- М: Энергия 1972 г.

10. Методическое пособие по выполнению курсового проекта. НРТК. 2005 г.

11. Журнал Радио №1, 2010 г.

12. Афанасьева Е.Н., Скобелев В.М. Источники света и пускорегулирующая аппаратура.- М.: Энергоатомиздат, 1986.-272 с.

13. Баев В.И. Практикум по электрическому освещению и облучению.- М.: Агропромиздат,1991.-175 с.

14. Гаврилов П.В. Периодичность чисток светильников с люминесцентными лампами в коровниках // Светотехника,- 1992.-№1 - с.19-20.

15. Газалов B.C. Светотехника и электротехнология. Часть 1.- Ростов на Дону: "Тера", 2004.-344с.

16. Живописцев Е.Н., Косицин О.А. Электротехнология и электрическое освещение.- М.: Агропромиздат, 1990.-303 с.

17. Жилинский Ю.Н., Кумин В.Д. Электрическое освещение и облучение.-М.:Колос,1982.-272 с.

18. Кноринг Г.К. Методика расчета освещения при отсутствии расчетных таблиц и графиков для данного типа светильника // Светотехника.-1995.-№8.с. 27-30

19. Козинский В.Д. Электрическое освещение и облучение.- М.: - Агропро-издат, 1991.-239 с.

20. Лямцов А.К., Тищенко ГА. Электроосветительные и облучательные установки.- М.: Колос, 1983.- 224 с.

Размещено на Allbest.ru