Принцип работы сенсорного выключателя света
Скачать 187.08 Kb.
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова» Колледж педагогического образования, информатики и права ПЦК естественнонаучных дисциплин и математика РЕФЕРАТ на тему: Принцип работы сенсорного выключателя света Автор реферата: _______________ Ямских С.И. (подпись) (инициалы, фамилия) Специальность: 230113 «компьютерные системы и комплексы» Курс: _________________________________________________________________ Группа: _______________________________________________________________ Зачет/незачет:__________________________________________________________ Руководитель: ______________ Замаруев М.В. (подпись, дата) (инициалы, фамилия) г. Абакан, 2013г. Введение 3
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 18 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 19 Введение В общем случае сенсорный выключатель - это полупроводниковое устройство, которое в зависимости от положения дистанционно удаленного от него объекта наблюдения управляет состоянием подключенной к нему внешней электроцепи (нагрузки) при помощи встроенного коммутационного элемента. В случае с бытовыми сенсорными выключателями объектом наблюдения является человек. Особенностью бытового сенсорного выключателя является то, что никаких механических усилий к сенсорному выключателю применять не нужно - достаточно лишь слегка коснуться рукой специальной контактной пластины - сенсора. Сенсорный выключатель состоит из трех основных частей: чувствительного элемента, полупроводниковой схемы анализа и управления и коммутационной силовой части. При приближении объекта воздействия к зоне контроля чувствительного элемента вырабатывается определенный сигнал, который превращается в электрический сигнал достаточной мощности, чтобы сработала коммутационная часть. Последняя производит замыкание или размыкание (либо обе операции) цепи постоянного или переменного тока. Цель исследования: Изучение принципа работы сенсорного выключателя света , позволяющего продемонстрировать в каких областях он используется. Задачи исследования:
Выключатели света только на первый взгляд являются простыми и незамысловатыми устройствами, внешне незаметными и не очень важными. На самом деле, это не так. Точнее - не совсем так. Действительно, старые-добрые кнопочные переключатели имели очень простую, крайне незамысловатую конструкцию: пластиковый корпус, пара кнопок и элементарное внутреннее устройство. Такой переключатель было нелегко сломать, зато просто починить или заменить. Но прогресс и развитие научной мысли не стоят на месте. Да и дизайнеры интерьеров постоянно придумывают что-нибудь новенькое и интересное. В результате совместных усилий представителей этих двух направлений появились на свет более подуманные переключатели. Их также непросто сломать, зато починить будет несколько сложнее. Один из самых современных и актуальных на сегодняшний день вариантов - сенсорные выключатели света. Сенсорный выключатель и выглядит несколько по-другому, и принцип работы имеет иной. Корпус такого переключателя лишен привычных кнопок. Зато оснащен специальной сенсорной панелью, которая всем нам хорошо знакома в результате долгого пользования сотовыми телефонами с чувствительными экранами. Безусловно, сенсорный выключатель смотрится гораздо более современно и технологично, чем любые другие, более традиционные модели. Именно поэтому его часто применяют при создании минималистичных интерьеров и помещений в стиле хай-тек. В суперсовременных пространствах таким переключателям самое место. Хотя это вовсе не означает, что все остальные интерьеры в рамках других стилистических направлений навсегда лишены подобного чуда техники. Просто расположены они будут в менее заметных и бросающихся в глаза местах. Стоит отметить, что кроме внешней привлекательности эти переключатели обладают рядом других преимуществ. Среди них имеются модели, которые больше напоминают небольшие портативные компьютеры, чем обычные регуляторы электрического света. Некоторые варианты могут не только включать и гасить свет, но контролировать его яркость, а также управлять его интенсивностью в соответствии с заранее заданной программой, благодаря наличию специального таймера. Выключатели позволяют включать и выключать свет с помощью радиопульта из любого места в Вашем доме. Теперь вы можете управлять освещением во всей квартире, не вставая с дивана! Радиовыключатели позволяют создавать интеллектуальную систему освещения дома или квартиры на базе существующей электропроводки. Все управление освещением дома (квартиры) осуществляется с одного пульта по радиосигналу (Вам не требуется находиться в той же комнате и тем более быть в непосредственной близости от выключателя). 1.1. Сенсорные выключатели главные элементы в интерьере дома или квартиры: Сенсорные выключатели работают с лампами любого типа (лампы накаливания, галогеновые лампы , энергосберегающие лампы, низковольтные лампы - 12В (понижающий трансформатор устанавливается в цепь после выключателя ). Технические характеристики сенсорного выключателя :
Важным преимуществом сенсорных выключателей, является то, что их монтаж производится в стандартные монтажные коробки, вместо обычных клавишных выключателей. Внесение изменений в существующую электрическую проводку дома или квартиры не требуется. Чтобы помочь чувствительному элементу уловить это излучение, его окружают собирающей пластиковой линзой, которая может иметь вид полусферического колпачка или же, скажем так, "панорамного остекления". И в том и в другом случае на пластике выштампованы блоки линз-сегментов, благодаря которым все пространство перед датчиком разбивается на чередующиеся чувствительные зоны (все, что попадает в зону, контролируемую одним из сегментов) и нечувствительные (все, что попадает на стык сегментов, - так называемая "мертвая"зона). Геометрия "остекления" определяет и форму выштампованных на нем отдельных линзочек. В "панорамном" случае они разделяют "стекло" на узкие вертикальные сегменты, работающие как полуцилиндрические линзы. В колпачке-полусфере отдельные линзочки тоже полусферические - в результате они образуют так называемую мультилинзу. Геометрия "остекления" в основном и определяет угол обзора датчиков движения - в "панорамном" случае он составляет 110-180° в горизонтальной плоскости, в полусфере же достигает 360° (чаще 180°, но в двух плоскостях). Стоит движущемуся тепловому объекту попасть в сектор, контролируемый одной из линз, - на выходных клеммах пироприемника появляется напряжение. Преобразователь усиливает этот сигнал, а коммутатор включает подсоединенный светильник. Но ведь тепловой объект движется, а значит, при его перемещении в "мертвую" зону пироприемник перестанет его "видеть" и даст команду свет выключить? И еще одна незадача. Сенсорный выключатель перестает "видеть" и теплое тело, даже находящееся в секторе чувствительности, но прекратившее на время двигаться. Он просто начинает воспринимать его как новый объект фонового излучения (проще говоря, принимает за радиатор отопления) и... также выключает свет. Избавиться от этой проблемы позволяет наличие устройства, регулирующего задержку выключения, - ее длительность может колебаться от нескольких секунд до нескольких десятков минут. Малое время задержки выбирают для использования устройства в режиме датчика движения, включающего свет для проходящих через поле его "зрения" людей. При большом периоде задержки ИК-устройство работает в режиме датчика присутствия, благодаря чему можно поддерживать освещение (работу вентиляции, кондиционера и т. д.) включенным в течение всего времени, пока люди находятся в помещении (в поле "зрения" датчика). 1.2. Сенсорный выключатель как продукт высоких технологий: Сенсорные выключатели являются продуктом высоких технологий, и исполняются в моделях четырех типов:
Выключатели позволяют включать и выключать свет с помощью радиопульта из любого места в Вашем доме. Теперь вы можете управлять освещением во всей квартире, не вставая с дивана! В комплект к каждому выключателю входит компактный радиопульт на 3 линии. При этом, каждый пульт может быть подключен к нескольким выключателям, и в тоже время к каждому выключателю может быть подключено до 8 пультов. Для больших домов и объектов с большим количеством комнат в качестве опции, предлагается радиопульт, поддерживающий до 40 линий и, помимо этого, позволяющий создавать до 8 сценариев освещения дома (объекта). Радиовыключатели позволяют создавать интеллектуальную систему освещения дома или квартиры на базе существующей электропроводки. Все управление освещением дома (квартиры) осуществляется с одного пульта по радиосигналу (Вам не требуется находиться в той же комнате и тем более быть в непосредственной близости от выключателя). Сенсорные выключатели станут главным элементом дизайна в интерьере вашего дома или квартиры. Выключатели света только на первый взгляд являются простыми и незамысловатыми устройствами, внешне незаметными и не очень важными. На самом деле, это не так. Точнее - не совсем так. Действительно, кнопочные переключатели имели очень простую, крайне незамысловатую конструкцию: пластиковый корпус, пара кнопок и элементарное внутреннее устройство. Такой переключатель было нелегко сломать, зато просто починить или заменить. Но прогресс и развитие научной мысли не стоят на месте. Да и дизайнеры интерьеров постоянно придумывают что-нибудь новенькое и интересное. В результате совместных усилий представителей этих двух направлений появились на свет более подуманные переключатели. Их также непросто сломать, зато починить будет несколько сложнее. Один из самых современных и актуальных на сегодняшний день вариантов - сенсорные выключатели света. Сенсорный выключатель и выглядит несколько по-другому, и принцип работы имеет иной. Корпус такого переключателя лишен привычных кнопок. Зато оснащен специальной сенсорной панелью, которая всем нам хорошо знакома в результате долгого пользования сотовыми телефонами с чувствительными экранами. Безусловно, сенсорный выключатель смотрится гораздо более современно и технологично, чем любые другие, более традиционные модели. Именно поэтому его часто применяют при создании минимальных интерьеров и помещений в стиле хай-тек. В суперсовременных пространствах таким переключателям самое место. Хотя это вовсе не означает, что все остальные интерьеры в рамках других стилистических направлений навсегда лишены подобного чуда техники. Просто расположены они будут в менее заметных и бросающихся в глаза местах. Стоит отметить, что кроме внешней привлекательности эти переключатели обладают рядом других преимуществ. Среди них имеются модели, которые больше напоминают небольшие портативные компьютеры, чем обычные регуляторы электрического света. Некоторые варианты могут не только включать и гасить свет, но контролировать его яркость, а также управлять его интенсивностью в соответствии с заранее заданной программой, благодаря наличию специального таймера.
Выключатели света сегодня имеют много разновидностей, начиная с обычного одноклавишного и до новых систем с голосовым управлением и подсветкой. Однако монтаж выключателя имеет общую схему, причем сам процесс достаточно простой. Никакой нужды в специалисте нет, всю работу можно проделать собственноручно. Особенно, если речь идет о замене вышедшего из строя прибора. Достаточно только демонтировать старый и установить новый. Выключатели света устанавливаются обычно в тех местах, где хочет этого сам хозяин помещения. Как правило, это стены квартиры или дома. Перед тем, как установить выключатель света, нужно соблюсти ряд правил. Меры безопасности
Подключение проводовКогда вся система проверена, можно начинать работу. Сначала вычищается пространство, куда планируется монтаж выключателя. Надо убрать грязь, краску, остатки различных строительных материалов. Новый выключатель уже должен быть куплен. Перед монтажом его надо аккуратно вскрыть. Именно внутри расположены проводки, которые подсоединяются на нужное место. Лишние провода нужно срезать. От стены надо оставить проводки длиной не более 12-15 см. Это оптимальная длина для удобства мастера. Если проводов окажется слишком много, они просто не поместятся внутрь коробки. Чтобы подключить провода, надо снять часть изоляции. Экспериментально доказано, что достаточно убрать слой длиной около 2,5 см. Если снимать больше, то есть риск однажды коснуться оголенного провода. В работе преимущественно используются плоскогубцы. Когда изоляция снята, надо согнуть концы проводков в форме буквы L. После этого нужно правильно подсоединить провода к клеммам. Универсальное правило, которое стоит запомнить всем новичкам - самый светлый из проводов обычно обозначает фазу. В большинстве случаев фаза - белый или коричневый провод, заземление - провод желтого или зеленого цвета, а черный или синий - это ноль. Используя отвертку, надо крепко зажать провода в выключателе. При этом желательно, чтобы все оголенные части оказались внутри. После закрепления надо проверить надежность и качество работы. Установка выключателяКогда основная работа по подсоединению сделана, осталось понять, как правильно установить выключатель. Это не так сложно, как кажется, особенно с современными материалами.
Высота установки выключателяМногие задаются вопросом, на какой высоте устанавливать выключатель. На самом деле, это вопрос удобства самого пользователя. Потому что высота не имеет никакого отношения к мощности или другим характеристикам. В последнее время выключатели монтируют примерно на высоте одного метра от пола. Ранее их устанавливали на уровне глаз. Место для прибора учитывается так, чтобы его можно было достать, не поднимая руки. Комфорт - основной критерий современных систем. Если выбранное место соответствует мерам безопасности, то оно подходит. Нельзя располагать выключатели рядом с водой и близко от источников огня. В остальном никаких требований нет. 2.1. Виды и типы сенсорных выключателей:Типы выключателейВсе выключатели можно условно разделить на два типа: встроенные и наружные. Наружные имеют открытую проводку, видимую глазу. Встроенные содержат проводку под слоем штукатурки и других материалов. Проще установить выключатель наружный, однако принцип монтажа в обоих случаях примерно тот же. Даже разновидности выключателей с подсветкой и реостатами имеют ту же схему установки, за исключением ряда деталей. Скрытые выключатели могут потребовать алебастровой смеси. Сложные системы, которые работают от голоса или по хлопку, имеют точную инструкцию, в которой учтены все мелочи. Разобраться в таких указаниях может даже новичок. Зная азы, можно встраивать любые выключатели. Выключатели различаются по способу коммутации - у них могут быть винтовые или безвинтовые зажимы. В первом случае провода зажимаются между пластин при помощи винта. Минус такого вида соединения - возможное ослабление контакта со временем, по-этому периодически приходится подкручивать винты. Безвинтовой зажим значительно ускоряет процесс монтажа, и за счет конструкции механизма, обеспечивается надежный контакт провода с токопроводящей арматурой. По способу монтажа, выключатели бывают внешние (накладные) и внутренние (встроенные). Внешние выключатели устанавливают при открытой проводке или в тех случаях, когда отсутствует возможность установки внутренних. У внутренних выключателей, механизм утоплен в стену, применяются при скрытой проводке, в настоящее время это основной тип выключателей, устанавливаемых домах.По типу выключения/включения выключатели делятся на:
Виды сенсорных выключателей:Емкостные выключатели Такой тип очень сильно привлекает внимание домохозяек, руки которых всегда испачканы или несут членам семьи гору тарелок. Принцип работы устройства заключается в поднесении руки к активной поверхности, за которой размещается чувствительный элемент. В результате свет либо гасится, либо включается. К поверхности некоторых видов емкостных выключателей требуется легкое прикосновение. Инфракрасные датчики Данный вид также называют датчиками присутствия, движения или сенсорными инфракрасными выключателями. Эти устройства реагируют только на технические приборы и теплые тела, испускающие тепловое изучение в подходящем охвате спектра. При этом объект непременно должен быть движущимся: люди, животные либо пронесенный рядом нагретый чайник. Основа такого датчика состоит из чувствительного элемента, который называют пироприемником. Он представляет собой полупроводниковое устройство, которое чувствует только инфракрасное излучение. Чтобы пироприемник лучше улавливал лучи спектра, его окружают собирающей пластиковой линзой. Блоки этих линз разбивают находящееся перед датчиком пространство на чувствительные и нечувствительные области. Как правило, угол «обзора» устройства становит по 180˚ во всех плоскостях. Как и любой сенсорный прибор, инфракрасный датчик имеет три главных элемента. Работает он следующим путем: движущийся объект, который излучает тепло, попадает в область «обзора» линзы прибора, а далее на клеммах реагирующего элемента образуется напряжение. Преобразователь усиливает полученный сигнал, а коммутатор подает сигнал включать свет. Чтобы контролировать правильную работу устройства, применяется особый прибор, который регулирует задержку выключения аппарата. В промышленной сфере такие датчики иногда идут в комплекте с преобразователями ЩМ120 или другими моделями этого семейства. Инфракрасные выключатели отличаются своим разнообразием. Существуют довольно простые приборы, которые обычно устанавливают на месте простого выключателя, хотя их «обзор», безусловно, далек от идеального. К достоинствам простых устройств относится удобство и простота их использования, а также лаконичное дополнение практически любого интерьера. Более сложные варианты имеют лучший угол обзора, обычно подбираются в точном соответствии со стилем интерьера и производятся из более дорогостоящих материалов. Способов использования инфракрасных выключателей может быть огромное количество. В доме датчики движения выполняют функцию выключателей, особенно в тех помещениях, где вы часто находитесь с занятыми руками (коридор, лестница). Также удобно их эксплуатировать в подвалах, ванных комнатах и кладовых. Датчики освещенности По своей конструкции такие выключатели напоминают инфракрасные аналоги, которые реагируют на движения, но в основе их деятельности лежат фотодиоды, реагирующие на световое излучение определенной части спектра. Особенность таких устройств заключается в том, что они выключаются при попадании на них лучей света, а не наоборот. Данное качество дает возможность успешно применять такие датчики для освещения фасадов: при наступлении темноты фасадные фонари будут автоматически включаться, а на рассвете – выключаться. Самым простым прибором такого вида является энергосберегающая лампа, обладающая вмонтированным датчиком. Датчики объема Такие устройства имеют принцип действия, похожий на принцип работы радара, который используют сотрудники ДПС для определения скорости движущейся машины. Датчики объема излучают довольно слабые импульсы высоких частот, которые не отличаются направленностью. Импульсы отбиваются от различных предметов, пола, стен и потолка. При этом датчик не делает никаких вычислений, а только образовывает общую картину отраженных сигналов и «проглядывает» ее с некоторым интервалом. Если картинка изменяется, датчик дает «распоряжение» включить свет. Также датчик объема состоит из таких элементов: чувствительный элемент, коммутатор, преобразователь. Внешний вид датчика движения и датчика объема аналогичный, за исключением линзы, которая в последнем варианте заменена на непрозрачный колпачок из пластмассы. Стоит сказать, что данный вид датчиков встречается достаточно редко.
Сенсорный выключатель - это полупроводниковое устройство, которое в зависимости от положения дистанционно удаленного от него объекта наблюдения управляет состоянием подключенной к нему внешней электронной цепи при помощи встроенного коммутационного элемента. В большинстве случаев с бытовыми сенсорными выключателями, объектом наблюдения является человеческая рука. Особенностью сенсорного выключателя является то, что никаких механических усилий к сенсорному выключателю применять не нужно - достаточно лишь слегка коснуться рукой специальной контактной пластины - сенсора. Конструкция сенсорного выключателя состоит из трех основных частей чувствительного элемента, полупроводниковой схемы анализа и управления и коммутационной силовой части. При приближении объекта воздействия к зоне контроля чувствительного элемента вырабатывается определенный сигнал, который превращается в электрический сигнал достаточной мощности, чтобы сработала коммутация. Именно она производит замыкание или размыкание цепи постоянного или переменного тока. Рассмотрим работу сенсорного выключателя на примере простой схемы. Основа устройства - это эмиттерный повторитель, собранный на двух транзисторах. В эмиттер второго транзистора включено электромагнитное реле. Когда мы касаемся сенсора, переменное напряжение, наводимое в теле человека комнатной проводкой, передается через конденсатор на базу составного транзистора, в свою очередь он открывается и срабатывает реле, которое коммутирует необходимую нагрузку. Диод необходим, как защита от бросков напряжения, конденсатор сглаживает пульсации. Реле можно использовать любое маломощное с напряжением питания соответствующим питанию схемы. Устройство работает от напряжения - 9В, при токе потребления в момент срабатывания нагрузки - 20 мА. Все чаще в квартирах и частных домах можно встретить сенсорные электровыключатели. Очень популярными производителями являются atmega, basalte, gira, mentor, vimar, etren, шнайдер. Вся продукция выполнена по последним тенденциям модного дизайна и отличается своей долговечностью и функциональностью. Для ванных комнат просто незаменимы влагозащищенные сенсорные микровыключатели 220 в (минимум 24 вольта). Эти механизмы также могут использоваться и для лампочек, и для настольных ламп, в помещениях, где повышенный уровень влажности, скажем в квартирах близ побережья, либо во влажных районах страны, где обычные диммеры не всегда справляются с задачей, либо если розетки не могут снабдить электричеством подключенные аппараты. Умный дом чаще всего оснащен именно такими устройствами, т.к. такой выключатель подходит для светодиодных ламп с низкой потребностью в электроэнергии, и для ламп накаливания, которые работают для сети 220в, с тем как кнопочные должны быть оснащены специальными механизмами защиты. Очень популярными моделями для такого варианта интерьера стали концевые выключатели. Зачастую бытовые электрические сенсорные сверхчувствительные выключатели бесконтактные либо дистанционные со специальным пультом. Но в зависимости от комнаты, установки нужно тщательно продумывать, какие будут практичнее. Допустим, накладные удобнее всего использовать в прихожей, в ванной комнате пульт ни к чему, а для гостиной лучше приобрести элитные модели, которые дополнят интерьер и подчеркнут статус хозяев дома, кухонные выключатели не должны реагировать на температуру окружающей среды. Помимо бесконтактных устройств есть еще и псевдосенсорные. Они работают на микроконтроллере, и внешне очень похожи на сенсорные, но у них немного разнятся возможности. Такие устройства нельзя настроить на бесконтактную работу, но зато они выключают свет с пультом. В основном, минимальное требование сети — 12в.ЗАКЛЮЧЕНИЕСобрана и исследована система, состоящая из усилителя и сенсорного выключателя, проведены анализы её функционирования и исследование работы системы. Радиовыключатели позволяют создавать интеллектуальную систему освещения дома или квартиры на базе существующей электропроводки, на сегодняшний день сенсорные выключатели предназначены для частного использования.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
|
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Урок по физике в 8-м классе на тему: "Свет. Источники света. Распространение света" Обучающая: показать на конкретных примерах роль света в жизни человека; сформировать представление о естественных и искусственных... | | Планирование по физике в 12 "А,Б" классе. Заочное обучение. I полугодие:... Электромагнитная природа света. Закон прямолинейного распространения света. Скорость света. Закон отражения света |
 | Тест по физике для 8 класса Тема: Источники света. Распространение света к В трудах какого учёного были обнаружены первые высказывания о прямолинейном распространении света? | | Закон независимости световых лучей. Закон прямолинейного распространения... Направление светового луча совпадает с направлением распространения света. Или, проще говоря, световой луч можно представить как... |
| План-конспект урока дисперсия света. Спектральные аппараты Обучающая: Повторить, обобщить систематизировать знания учащихся по теме «Волновые свойства света» посредствам решения качественных... | | Урок1 Тема урока Свет. Источники света. Прямолинейное распространение... Научить определять условия образования тени и полутени на основе закона прямолинейного распространения света |
| Цель урока: Формирование у учащихся представление о световых явлениях... Свет. Источники света. Прямолинейное распространение света. Солнечные и лунные затмения | | Темы вашего учебного проекта Семь чудес света (или Семь чудес света Древнего Мира) — знаменитый список самых прославленных достопримечательностей античной культуры.... |
| Темы вашего учебного проекта Семь чудес света (или Семь чудес света Древнего Мира) — знаменитый список самых прославленных достопримечательностей античной культуры.... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Познакомить учащихся с историей развития взглядов на природу света, привести их к выводу о законе прямолинейного распространения... |
| Конспект урока по физике в 11 классе. Тема урока «Волновые свойства света» Цели урока Обучающая: Повторить, обобщить систематизировать знания учащихся по теме «Волновые свойства света» посредствам решения качественных... | | Изучение регулятора света на базе транзистора Но регуляторы яркости света помогают настроить свет так, чтобы не яркий, не тусклый свет не могли навредить. Регуляторы яркости света... |
| Тема: «Урок-путешествие к семи чудесам Света» Цель: познакомить учащихся с чудесами Света, повторяя при этом уже изученный материал | | Исследовательская работа по теме «Семь чудес света» Чудес Света обладают удивительным техническим уровнем. Они описаны древними историками и путешественниками, в том числе и «отцом... |
| Урок-лекция Как, используя интерференцию света, разложить световое излучение в спектр? Что такое поляризация волны? Какие приборы делают световую... | | Тема «Отражение света» Образовательная – сформировать понятие отражения света, раскрыть сущность законов отражения |
