Бесконтактный многорежимный выключатель для светодиодной ленты: тест и обзор

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Обзор | Комфортный дом и бытовая техника

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:

Максимальная мощность нагрузки120 Вт
Максимальный ток нагрузки 5 А
Собственный потребляемый токНе более 10 мА
Принцип действияИнфракрасное излучение и обнаружение отражения
Дальность действия10 — 80 мм (рекомендуется до 50 мм)
Напряжение питания *5 — 24 В (постоянный ток)
Габариты50 * 12 * 7.9 мм

* 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.

Реклама. ООО «АЛИБАБА.КОМ (РУ)» ИНН 7703380158

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).

При тестировании бесконтактного выключателя использовался осциллограф Fnirsi 1013D (обзор).

Всем спасибо за внимание!

Реклама:
Реклама. ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН: 7703380158 erid: 2SDnjcYQCmN

11 комментариев

M
Пошел наполнять корзину, 11.11 куплю. Люблю максимально простые(читай надёжные), универсальные и очень полезные устройства! Спасибо за обзор!
DAY_MEN
На каком расстоянии сенсор обнаруживает движуху? Сможет миниатюрный PIR заменить?
Hans-Kristian
Он реагирует не на движение, а на статическое расположение какого-либо предмета в зоне действия (около 8 см). На посторонние источники IR излучения не реагирует.
n
Сгорел такой от статического разряда. Подскажите, что могло сгореть? не хочется менять всю плату.
Hans-Kristian
Скорее всего, сгорел контроллер (который без маркировки!). MOSFET статикой сжечь трудно — он мощный и с защитой.
Но ремонтировать плату при такой её цене нет никакого смысла, дешевле и удобнее будет новую заказать.
n
Спасибо! я так и сделал, но хочется научиться выявлять убитый элемент чтобы его например заменить с донора
I
Очень хороший обзор. Будет ли работать этот датчик, находясь в алюминиевом профиле с рассеивателем (подстветка кухонного гарнитура)?
w
Мне пришлось прорезать окошко в рассеивателе.
w
Здравствуйте!
Жаль что нет маркировки основной микрухи. Но ваша информация о модуляции на ИК-светодиоде — бесценна, спасибо! :)
Хочу придумать, как пару диодов заменить на, например, esp8266. Или еще на что-нить, чтобы включать/выключать/диммировать удалённо, автоматизировать и т.д. Как я понимаю, нужно будет аналогичную модуляцию организовать.
У вас нет наработок в этом плане?
w
PS Понятно, что логичнее напрямую реализовать все на том же ESP… Но я что программист, что схемотехник тот еще, так что готовое изделие использовать — в какой-то степени проще :)

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Лекарство от шума: обзор тихой механической клавиатуры Zone51 Garnet

Предпочитаете механические клавиатуры, но бесите своим щелканьем всех окружающих? Присмотритесь к Zone51 Garnet — механической клавиатуре формата 98% с тихими переключателями КТТ Peach...

Кошки на Луне и другие выдумки Google: к чему ведёт развитие ИИ?

В наш век информации Google стал синонимом знания. Мы привыкли доверять ему поиск ответов на любые вопросы, от рецептов яблочного пирога до сложных научных концепций. Но что, если этот цифровой...

Воздух против камня: какой марсианский образец ценнее для науки?

Марс, наш загадочный сосед по космосу, уже не одно десятилетие будоражит умы учёных и любителей фантастики. Мы изучаем его поверхность, бурим скважины, ищем следы воды… Но что, если ключ к...

Почему такси обычно жёлтого цвета?

Каждый день на дорогах можно заметить большое количество автомобилей такси. И действительно, мы сразу обращаем на них внимание. Всё из-за цвета данных машин. В большинстве стран они окрашены в...

Китайский «Космический дракон» раскрыл пасть: загадочный объект на орбите взбудоражил экспертов

В бескрайних просторах космоса, где россыпь звезд завораживает своей недосягаемостью, Китай уверенно прокладывает собственный путь, поражая мир дерзкими проектами и передовыми технологиями....

Виды челноков в швейной машине: как они различаются и какой выбрать?

Нужно ли говорить, что сердце любой швейной машинки — это её челнок? Этот крошечный механизм определяет качество стежка, скорость работы и общий комфорт шитья. В этой статье мы...