Бесконтактный многорежимный выключатель для светодиодной ленты: тест и обзор

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.

Содержание

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).

Подключение одноцветной светодиодной ленты — самое простое подключение!

Перед тем как начать клеить ленту к поверхности, рекомендуем сначала проверить её работоспособность, подключив её к рабочему блоку питания.

Если все вас устраивает — приступаем к работе!

Берем нужный нам отрезок светодиодной ленты, аккуратно отматываем, не перегибаем. Если лента без силиконовой заливки — разматываем очень аккуратно, чтобы не повредить светодиоды.

Резать светодиодную ленту нужно только в специально обозначенных местах (кратность резки у разных лент может отличатся). Важно разрезать ленту так, чтобы на обоих отрезках остались площадки для припаивания. Во избежании короткого замыкания резать ленту нужно в выключенном состоянии.

Если лента в силиконовой заливке (герметичная), то перед тем как паять — надрезаем силиконовый слой и аккуратно снимаем его как показано на рисунке ниже:

Спаивать (соблюдая полярность!) отрезки между собой нужно в тех же местах, где мы резали светодиодную ленту. Для удобства рекомендуем использовать паяльник с тонким наконечником.

Место спайки желательно защитить от внешних воздействий. Можно использовать пистолет с термоклеем. Соединение будет более прочным и защищено от попадания влаги и пыли.

Еще раз проверьте Вашу «цепочку» на работоспособность! Если все правильно сделали — Вы увидите вот такой результат:

Как подключить к светодиодной ленте

В светодиодных лентах могут использовать два типа осветительных приборов, такие как:

1. Трехцветные RGB лампы, которые при смешивании позволяют получить белый цвет. При отдельном включении с их помощью создают разнообразные цветовые эффекты.

2. Люминофорные лампы, которые подразумевают использование вторичного излучения желтого слоя-люминофора. Он при этом освещается при помощи мощного синего светодиода.

В зависимости от схемы ленты светодиодов, способ подсоединения к ней может быть разным. Стоит обратить в таком случае на два распространенных варианта:

• подсоединение одноканальных диммеров после блока питания в белых монокристаллических лентах;

• подсоединение трехканальных устройств с отдельным управлением каналов для RGB-лент.

Внимание! Выбор схемы подключения регулятора напрямую зависит от того, какой тип диодной ленты.

Выбор провода

Перед тем, как подключить светодиодную ленту в квартире или доме, необходимо выбрать провод. Если блок питания или контроллер расположен рядом с лентой, то провод выбирается по допустимому нагреву, сечением 0,5мм при мощности до 100Вт, 0,75мм до 140Вт и 1мм до 150Вт. Если лента на напряжение 24V, то мощность увеличивается в 2 раза.

Кроме этого, необходимо учесть падение напряжения в длинных проводах. Если произвести подключение светодиодной ленты к блоку питания слишком тонким и длинным проводом, то к ленте дойдет не 12V, а 10 или 8. Эти данные можно взять из таблицы, где на пересечении мощности и длины провода указано необходимое сечение.

Соединение

На всех низковольтных лентах и с питанием 220В промаркированы места, где можно обрезать и делать соединения. Нельзя пытаться соединения делать пайкой. Самый правильный способ использовать для этих целей коннектор – пластиковую коробочку, куда вкладывается зачищенная лента с контактами. Благодаря нему обеспечивается надежный электрический контакт, прочное и изолированное соединение.

Использование коннектора для соединений

Под все стандарты лент выпускаются коннекторы соответствующего размера, например, z10/2 обеспечивает соединение лент шириной 10 мм. Число 2 обозначает двухстороннюю группу контактов, фиксирующих соединение участков цепи с двух сторон без болтового соединения или пайки.

Перед тем, как концы ленты вставить в коннектор, контактные дорожки надо зачистить от лакированного покрытия. Для этих целей удобно использовать мелкий надфиль, мелко-абразивную наждачную бумагу или простой монтажный ножик.

Вставляя ленту, убедитесь, что полярности совпадают, на коннекторе «+» красный, дорожки ленты имеют знак «–», плюсовая дорожка определяется по обозначению «12». Лента вставляется под специальные пазы, после чего крышку можно защелкивать.

Второй отрезок ленты вставляется точно так же, но с другой стороны. Подключите ленту к блоку питания напряжением 220/12В или 220/24В и проверьте работоспособность. Соединение можно осуществлять с помощью одностороннего коннектора: на одной стороне вставляется лента, с другой стороны – провода к источнику питания. Это очень удобная технология.

Что нужно для подключения светодиодной ленты на 12 В.

Как правило, большинство светодиодных лент рассчитаны на напряжение 12 В постоянного тока, а в квартиру или частный дом приходит напряжение 230 В переменного тока. То есть для организации корректной работы светодиодной ленты, необходимо устройство определённой мощности способное преобразовать напряжение 230 В переменного тока в напряжение 12 В постоянного тока, таким устройством, как раз и является блок питания. В свою очередь, блоки питания подбираются под напряжение и мощность светодиодной ленты с определённым запасом, как правило 15-20%. Однако мощность светодиодной ленты напрямую зависит от количества и мощности светодиодов установленных на 1 м ленты, ну и собственного от полной длинны LED ленты.

Блок питания, светодиодная лента, провода. Кликабельно.

В результате, для подключения светодиодной ленты на 12 В необходимы:

• светодиодная лента на 12 В;
• блок питания на 12 В, рассчитанный на мощность светодиодной ленты +15-20%;
• проводники, для осуществления необходимых подключений.

Подключение к БП или контроллеру

Обычно для работы светодиодных лент используется блок питания (контроллер) на 12 В. Заводские блоки питания, как правило, уже имеют коннектор для подключения. Такие коннекторы в большинстве случаев подключаются без пайки по вышеописанной технике.

Если требуется соединение светодиодных лент с блоком питания без коннектора, необходимо самостоятельно изготовить провода для подключения.

Для этого необходимы:

• Провода нужной длины;
• Силовой разъём с винтовыми зажимами (если блок питания не имеет встроенного);
• Коннектор для подключения блока к ленте.

Порядок изготовления и подключения:

1. Уложить концы проводов в коннектор, и плотно защёлкнуть крышку. В некоторых случаях для обжима нужно использовать пассатижи.
2. Зачистить концы проводов от изоляции, и ровно вставить в отверстия силового разъёма. Далее нужно зафиксировать провода винтовыми зажимами, плотно придерживая их для предотвращения смещения.
3. Подключить изготовленный кабель к светодиодной ленте, соблюдая полярность.

Для параллельного соединения желательно использовать специальный контроллер. Если лента уже имеет провода для подключения, достаточно соединить их с блоком питания соблюдая полярность с помощью винтовых зажимов или пайки.