Бесконтактный датчик XK-GK-4010A для управления включением освещения

Небольшой обзор бесконтактного датчика для управления различными нагрузками, хотя основное применение это все таки управление включением освещения.


Некоторое время назад, а если быть точнее, то 6 лет назад я делал домой кухонную мебель и встал вопрос удобного управления освещением. Дело в том что кухня, это то место, где включать свет приходится не только мокрыми, а иногда и грязными руками, например при разделке мяса, соответственно обычные выключатели не так удобны.

Второй причиной было то, что хотелось иметь скрытые выключатели и тогда у меня все получилось. Помог мне в этом мой тезка из беларуси, который выложил в интернете статью о таков выключателе (если не путаю, это она). Я списался с автором и потом по моей просьбе он доработал схему. Сейчас эта схема имеет уже другой вид, но об этом я расскажу позже.
Работает все это почти нормально, опять же, почему именно «почти» я также буду рассказывать в ходе обзора, так сказать — в контексте.

Фотографии делались почти 6 лет назад, 4 сентября (можно сказать годовщина), качество мрак а доступа к выключателям чтобы переснять у меня увы нет.
Как можно понять, была небольшая платка с микроконтроллером и парой светодиод-фототранзистор.
Все это устанавливалось внутри фальшпанели на кухне, для чего было высверлено углубление диаметром 35мм и глубиной около 8мм при помощи сверла Форстнера, затем сделан паз для проводов, фрезера у меня тогда не было потому делал при помощи лома и такой-то матери, получилось грубо и криво :(


Но когда все собрано, то почти ничего и не видно. Снаружи только собственно светильник и пара отверстий, они видны вверху снимка.
Из двух выключателей один работает почти отлично, второй относительно быстро перестал нормально себя вести и реагирует только на что-то более отражающее чем рука.


В свете того, что в ближайшее время мне предстоит похожий процесс сборки кухни и установки выключателей я взял для обзора готовый вариант. Он продается как поштучно, так и по 5-10шт, в моем случае это лот 5 штук.


Мелкие и аккуратные платки, количество сходится, пока вопросов нет :)


Размеры печатной платы 40х10мм, высота около 8-8.5мм.
Плата рассчитана на установку в профиль для светодиодных лент, правда модуль собственно датчика при этом немного выходит за плоскость рассеивателя, что немного портит вид. Кроме того следует быть внимательным так как лента подключается аккуратно только одной стороной, если установить наоборот, то полярность подключения будет неправильной. Ничего не сгорит, но придется подключать проводочками крест накрест.


Конструкция предельно проста, небольшая платка, на ней фотодатчик на отражение, микроконтроллер, стабилизатор питания и полевой транзистор для коммутации нагрузки.
В описании заявлено питание 12 Вольт, ток нагрузки до 3 Ампер, при этом мощность нагрузки указана 36-72 Ватта что намекает и о 24 Вольта питании.
Более детальный осмотр выявил, что стабилизатор на входе рассчитан на 40 Вольт, а ключевой транзистор на 30, потому диапазон питания скорее 12-24 Вольта, но больше я бы не подавал. А вот меньше подавать можно, плата нормально работает примерно от 6-7 Вольт.


Микроконтроллер HT68F002, стабилизатор SE8550, полевой транзистор AO3400, максимальный ток коммутации 5.8 Ампера.

Снизу платы компонентов нет, соответственно можно клеить на двухсторонний скотч как светодиодную ленту.


Ссылки на даташиты я привел выше, но посчитал что возможно кому-то пригодится и схема устройства, благо она простая.



Измерять здесь особо нечего, ток потребления заявлен 10мА, реально около 1мА, при включении/выключении подскакивает до 7-10мА.
Но посмотрел осциллографом что творится на выходе управления светодиодом датчика. Режим работы светодиода импульсный, это сделано для того чтобы схема была экономичной так как при непрерывном питания ток потребления был бы порядка 60мА.
Частота включения светодиода около 33 Гц, время свечения 230мкС.


Принцип работы предельно прост, поднесли руку, свет включился, поднесли еще раз, выключился. Следует понимать, что это не датчик движения, ему все равно, ведете вы руку или нет, он реагирует на отражение.
На плате есть место для перемычки помеченное как J1 R0, она подключена к выводы 5 микроконтроллера. При установке перемычки отключается триггерный режим и нагрузка включается пока есть срабатывание датчика.
Также имеется синий светодиодик который светит в выключенном состоянии, очень удобно.


Но как говорится — лучше один раз показать, потому сделал несколько gif-ок для демонстрации.

Обычное внешнее освещение, все работает очень даже удобно, хотя замечал что как-то выключатель сработал сам по себе, даже не понял от чего.
Дальность срабатывания зависит от внешней засветки и при обычных условиях составляет 6-8см.


Засветка от светодиодной ленты практически не влияет на дальность срабатывания.


А вот настольная лампа с галогенкой полностью блокирует его работу. Дело в том, что здесь используется ИК диапазон и нет ни АРУ, ни отсечки непрерывной засветки ни несущей частоты как у ИК фотоприемником для обычного дистанционного управления.
Человек который давно выкладывал свою разработку, сейчас перешел на модель с ИК фотоприемником, а не обычным фототранзистором, такая схема лишена подобного недостатка, но фотоприемник имеет больше размер.

Также работу блокирует засветка от своего светодиода, именно по этой причине у меня стал плохо работать один из моих датчиков, в ДСП были сделаны отверстия, но видимо из-за чего-то через время одна из плат немного поднялась и теперь чтобы включить надо поднести что-то отражающее свет, например металлическую крышку.


Отчасти решить проблемы можно сужением диаграммы направленности фотодиода, например банальным кусочком термоусадки.


Схема начинает работать корректно, но все равно остается проблема при прямой яркой засветке, например у меня когда солнце светит прямо на столешницу, то свет может самопроизвольно включаться/выключатся.


Есть еще одна «особенность», это не поломка, просто она есть. Если поднести руку на определенное расстояние, то выключатель начинает включаться/выключаться. Почему так, не знаю, это происходит даже если к нему ничего не подключено и закрыт светодиод индикации состояния.


И так, что можно сказать в данном случае.
Для начала хорошее. Все работает, датчик включается и выключается, потребляет мало, влазит в стандартный алюминиевый профиль, собран относительно аккуратно.
Но есть и плохое. Из-за того что схема очень проста, есть влияние внешней засветки светильниками с большой отдачей в ИК диапазоне, т.е. обычные лампы накаливания.

У меня как-то была идея простой реализации защиты от указанных выше проблем, разделить фототранзистор и микроконтроллер конденсатором чтобы отсечь постоянное напряжение, а чтобы отсечь помехи, светодиодом передавать простенький код, соответственно когда есть нормальное отражение и микроконтроллер видит что код правильный то включает освещение. Но так как я не программист, то реализовать не смог.
Также еще есть вариант подобного выключателя на дискретных компонентах, если не путаю, то с использованием микросхемы DTMF декодера.

Коротко — применять можно, работает, но при установке следует учитывать «нюансы» описанные выше.

На этом у меня все, надеюсь что этот короткий обзор все таки был полезен.