Бесконтактный многорежимный выключатель для светодиодной ленты: тест и обзор

Обзор посвящен бесконтактному выключателю для светодиодных лент и других источников света; хотя он может быть использован и для управления любыми устройствами (напрямую или через дополнительную обвязку, в зависимости от требуемого питания).

В обзоре будет рассмотрена конструкция бесконтактного выключателя, показаны осциллограммы работы устройства и продемонстрированы режимы его работы (их может быть шесть!).

Устройство поставляется в бескорпусном виде. И, хотя оно рассчитано на низковольтное питание (до 24 В), для обеспечения техники безопасности настоятельно рекомендуется использовать его в корпусе или кожухе, исключающем случайное прикосновение к токопроводящим частям.

Технические характеристики, конструкция и схемотехника бесконтактного выключателя

Основные технические характеристики приведены в следующей таблице:

* Примечание. Напряжение питания рекомендуется устанавливать не менее 7 В для устойчивой работы линейного стабилизатора на 5 В на плате выключателя.

Выключатель — очень небольшой, по габаритам он вполне помещается на любом пальце мужской руки, кроме мизинца.

На плате имеется два входных контакта, два выходных и четыре контактных площадки для управления режимами (обозначены буквами A — D).

Так выглядит плата в наклонно-диагональном ракурсе:

В центре платы в пластиковом обрамлении находятся приёмный и передающий инфракрасные светодиоды.

Светодиод в прозрачном корпусе — передающий (излучающий), в чёрном корпусе — приёмный.

Внизу под обрамлением светодиодов находится маленький SMD-светодиод, индицирующий неярким синим светом факт включения платы (но не напряжения на нагрузке!). Интересно, что при обнаружении поднесения руки он гаснет; а если руку убрать — снова зажигается (независимо от режима выключателя).

Вид с противоположной диагонали:

При обычном освещении оказалось затруднительно прочесть маркировку элементов.

Но, если дополнительно подсветить достаточно мощным фонариком, то маркировка становится хорошо различима (по крайней мере там, где она есть):

Итак, главная управляющая микросхема с 8-ю выводами пожелала остаться анонимной. :)

Слева от неё расположена микросхема SE8250. Это — линейный стабилизатор на 5 В.

В datasheet на микросхему указано, что напряжение на её входе должно быть, по крайней мере, на 2 В выше выходного. По этой причине не рекомендуется питать плату напряжением ниже 7 В.

На правой стороне платы расположен довольно крупный транзистор NCE3080K (MOSFET). Именно он и управляет включением или выключением нагрузки.

Нагрузку этот транзистор подключает и отключает не со стороны положительного напряжения, а со стороны земли. Это может быть важным, если предполагается подключение какой-то более навороченной схемы, чем просто светодиодная лента.

Максимальный импульсный ток этого транзистора — 80 Ампер! Но, разумеется, включать нагрузку с таким током не рекомендуется: с платы могут испариться печатные проводники. :)

Теперь, для завершения картины, посмотрим на обратную сторону платы:

Проследить путь дорожек металлизации под белым лаком сложно, но можно, если вдруг возникнет такая необходимость.

Принцип действия этого выключателя — точно такой же, как и в датчиках приближения смартфонов: по обратному отражению инфракрасного излучения.

Но, чтобы датчик не срабатывал от посторонних источников света, инфракрасное излучение, исходящее от передающего светодиода, промодулировано.

На последующих осциллограммах, снятых на контактах излучающего ИК-светодиода с помощью осциллографа Fnirsi-1013D, видны характерные особенности модуляции.

На следующей картинке — осциллограмма напряжения на излучающем светодиоде в мелком масштабе (5 мс / деление):

На осциллограмме видно, что излучающие импульсы идут сдвоенными пачками с периодом 50 мс (20 Гц).

Посмотрим в увеличенном виде на одну из пачек импульсов (50 мкс / деление):

Внутри каждой пачки импульсы следуют с частотой около 38 кГц. Вся эта хитрая модуляция помогает устройству выделить отраженный ИК-сигнал из внешнего светового шума.

О регулировке яркости. В случае, если яркость светодиодной линейки требуется установить не на максимальном, а на каком-либо промежуточном уровне, то диммирование осуществляется, разумеется, с помощью ШИМа.

Импульсы ШИМа следуют с высокой частотой (20.8 кГц), благодаря чему мерцание светодиодов не заметно для зрения и не вредит ему, осциллограмма:

На этой позитивной ноте перейдём к следующему разделу обзора: режимам работы бесконтактного выключателя и его испытаниям.

Режимы работы бесконтактного выключателя и его тестирование

Режим работы выключателя задаётся перемычками между контактными площадками A — D на плате. Расстояние между площадками — небольшое, поэтому требуется аккуратность при пайке.

Выключатель запоминает ту конфигурацию, которая была на момент подачи питания. В связи с этим, если требуется конфигурацию поменять, то это надо делать при выключенном питании (иначе новая конфигурация не будет работать).

На странице продавца приведена краткая таблица с возможными конфигурациями выключателя:

Немного комментариев с более подробным описанием режимов.

1-ая конфигурация (без перемычек, т.е. по умолчанию): медленное включение и выключение света. Под медленным имеется в виду интервал около одной секунды.

2-ая конфигурация (перемычка AB): «мгновенное» включение и выключение света.

3-я конфигурация (перемычка CD): светится, только когда рука поднесена и удерживается у датчика.

4-ая конфигурация (перемычка AB+CD). Режим, обратный предыдущему: лента светится постоянно. Гаснет, только когда рука поднесена и удерживается у датчика.

5-ая конфигурация (перемычка ABC): медленное включение и выключение при поднесении руки на короткое время. При длительном удержании руки сначала идёт падение яркости, затем рост, и так циклически повторяется. Яркость фиксируется и запоминается на тот момент, когда рука была убрана.

6-ая конфигурация (перемычка BC): такой же режим, как и предыдущий, но с «мгновенным» включением и выключением по короткому поднесению руки.

Испытания бесконтактного выключателя для светодиодной ленты начались с определения рабочей дистанции включения/выключения.

Дистанция устойчивого управления всей ладонью составила 7.5 см от уровня платы, а на расстоянии 5 см уже можно было управлять одним пальцем. Это — нормально, т.к. здесь не действует принцип «больше — лучше»; для дальних дистанций есть датчики присутствия.

Собственное потребление выключателя составило 6.4 мА при напряжении питания 12 В, так что потреблением в постоянном дежурном режиме можно пренебречь.

Все шесть режимов работы выключателя подтвердились.

Увидеть, как они работают, можно на этом видео:

 На видео, к сожалению, пятый режим показан не полностью: там можно не только снижать яркость, но и увеличивать.

Итоги, выводы, область применения

Рассмотренный бесконтактный выключатель показал себя надёжным и полностью функциональным устройством во всех заявленных режимах.

Заодно, кстати, в обзоре был рассмотрен принцип работы датчика приближения в смартфонах, планшетах и т.п.

Такого рода выключатель — практически вечный, если не нарушать условий эксплуатации. У него нет механических контактов, которые могли бы окислиться или быть «съеденными» искрой, которая проскакивает в обычных выключателях в моменты включения и выключения.

Тем не менее, это не значит, что его надо устанавливать везде, где попало.

В первую очередь, он будет удобен для включения и регулировки местного освещения на рабочем месте.

А наибольшую пользу он принесёт в случаях, когда руки могут быть мокрыми или загрязнёнными, и тогда лучше руками ни к чему не прикасаться. Такие ситуации часто могут встречаться на кухне или в мастерской.

Выключатель может использоваться и не обязательно для управления освещения именно руками. Он может, например, срабатывать от открытия и закрытия дверей.

Стоит выключатель очень недорого. Регулярная цена — $1.36; на распродаже 11.11 — ещё дешевле (в дальнейшем цена может меняться в любую сторону).

Купить протестированный бесконтактный выключатель купить можно на Алиэкспресс, например, у этого продавца.

Там же можно купить упрощённую версию, у которой нет управления режимами, и которая умеет только включать и выключать. Но при этом надо иметь в виду, что у неё не только нет дополнительных режимов, но и меньше допустимая мощность нагрузки (72 Вт).

Всем спасибо за внимание!