So bauen Sie einen Berührungsschalter selbst: Beschreibung des Geräts und Schaltplan

Die Elektroniktechnologie deckt einen breiten Bereich des Haushalts ab. Es gibt praktisch keine Einschränkungen. Selbst die einfachsten Funktionen des Lampenschalters für Haushaltsleuchten werden heutzutage immer häufiger von Sensorschaltern übernommen und nicht von technologisch veralteten Handschaltern.

Elektronische Geräte gelten in der Regel als komplexe Konstruktionen. Dennoch ist es, wie die Praxis zeigt, gar nicht so schwer, einen Sensor-Lichtschalter mit eigenen Händen zu bauen. Minimale Erfahrung im Bau elektronischer Geräte reicht dafür völlig aus.

Wir schlagen vor, sich mit dem Aufbau, den Funktionsmöglichkeiten und den Anschlussregeln eines solchen Schalters vertraut zu machen. Für Heimwerker haben wir drei funktionsfähige Schaltpläne für den Zusammenbau des intelligenten Geräts vorbereitet, die zu Hause umgesetzt werden können.

Aufbau des Sensor-Lichtschalters

Der Begriff 'Sensor' trägt eine recht breite Definition in sich. Im Wesentlichen ist darunter eine ganze Gruppe von Sensoren zu verstehen, die auf die unterschiedlichsten Signale reagieren können.

Bei Schaltern – Geräten mit Schaltfunktion – wird der Sensoreffekt jedoch meist als Effekt betrachtet, der von der Energie eines elektrostatischen Feldes herrührt.

So etwa ist die Konstruktion eines Lichtschalters zu verstehen, der auf einem Sensormechanismus basiert. Ein leichtes Berühren der Vorderseite mit der Fingerkuppe schaltet die Beleuchtung im Haus ein.

Einem normalen Benutzer genügt es, mit den Fingern ein solches Kontaktfeld zu berühren, und als Antwort wird das gleiche Schaltergebnis erzielt wie bei einem standardmäßigen, gewohnten Kippschalter.

Der innere Aufbau der Sensorausrüstung unterscheidet sich jedoch erheblich von einem einfachen Handschalter.

In der Regel besteht eine solche Konstruktion aus vier Arbeitselementen:

• Schutzplatte;
• Kontaktsensor;
• elektronische Platine;
• Gehäuse des Geräts.

Die Vielfalt der Geräte auf Sensorbasis ist groß. Es werden Modelle mit den Funktionen gewöhnlicher Schalter hergestellt. Und es gibt fortschrittlichere Entwicklungen – mit Helligkeitsreglern, die die Umgebungstemperatur überwachen, Jalousien an den Fenstern hochziehen und andere.

Konstruktiv sieht der Sensor-Schalter wie folgt aus: 1 – Schutzplatte aus gehärtetem Glas; 2 – Platine zur Platzierung der Sensorelemente; 3 – Pertinax-Platte mit der Leiterplatte der Geräteelektronik; 4 – Gehäuse (Chassis) des Schalters (+)

Nicht nur lassen sich all diese Schaltertypen mit einer leichten Berührung bedienen, es gibt auch Schalter mit Fernbedienung. Das heißt, Sie können die Leuchte ausschalten oder die Helligkeit der Lampen verringern, ohne unnötige Bewegungen wie den Weg vom Ruheplatz zum Schalter machen zu müssen.

Optionen und Funktionen des Geräts

Eine gesonderte Betrachtung verdienen zweifellos Schalter mit Timer.

Hier sind traditionelle Merkmale vorhanden, wie:

• geräuschloser Betrieb;
• interessantes Design;
• sichere Verwendung.

Darüber hinaus kommt eine weitere nützliche Funktion hinzu – der integrierte Timer. Mit seiner Hilfe erhalten Sie die Möglichkeit, den Schalter programmgesteuert zu bedienen. Zum Beispiel, um Ein- und Ausschaltzeiten in einem bestimmten Zeitbereich festzulegen.

Eine einzigartige Variante der Schalterentwicklung mit integrierter Timer-Funktionalität. Mit solchen Geräten eröffnen sich Möglichkeiten zur Steuerung der Beleuchtung zu genau festgelegten Zeiten. Die Stromersparnis ist offensichtlich.

In der Regel verfügen solche Geräte nicht nur über einen Timer, sondern auch über ein weiteres Zubehör – zum Beispiel einen akustischen Sensor.

In dieser Variante fungiert das Gerät als Bewegungs- oder Geräuschcontroller. Es genügt, eine Stimme zu erheben oder in die Hände zu klatschen, und die Lampen der Leuchte in der Wohnung leuchten hell auf.

Übrigens gibt es für den Fall zu hoher Helligkeit eine weitere Funktion – Dimmerregelung. Mit Dimmer ausgestattete Sensorschalter ermöglichen es, die Lichtintensität zu steuern.

Eine Modifikation von Sensoreinrichtungen – der akustische Schalter. Er funktioniert nach einer etwas anderen Methode, ist aber ebenfalls ein Gerät, das Sensortechnologien unterstützt. In diesem Fall fungiert ein empfindliches Mikrofon als Sensorelement.

Allerdings gibt es einen Nachteil bei solchen Entwicklungen. Dimmer unterstützen in der Regel nicht die Verwendung von Leuchtstoff- und LED-Lampen in Leuchten. Aber die Behebung dieses Mangels ist wahrscheinlich nur eine Frage der Zeit.

Weitere Informationen zu den Varianten “intelligenter” Lichtschalter finden Sie in diesem Artikel.

Anschlussregeln des Geräts

Die Montagetechnik solcher Geräte ist trotz der perfekten Konstruktionen traditionell geblieben, wie es für Standardlichtschalter vorgesehen ist.

Normalerweise befinden sich auf der Rückseite des Gehäuses zwei Anschlussklemmen – die Eingangsklemme und die Lastklemme. Bei Geräten ausländischer Produktion werden sie mit den Markierungen «L-in» und «L-load» bezeichnet.

Die Anschlusstechnik der Geräte unterscheidet sich kaum vom Standard. Die wichtigsten Arbeitsklemmen: L1 (Load) – die Leitung zum Anschluss der Spannungsphase; L (In) – die Leitung zur Ausgangsspannung unter Last; COM – der Terminal zur Kopplung der Geräte (+).

Diese Bezeichnungen sollten auch für ungeübte Benutzer verständlich sein. Es wird jedoch auf jeden Fall empfohlen, vor der Installation das Gerätehandbuch zu konsultieren. Die Schaltung im Gerät erfolgt über die Phasenleitung.

Das heißt, am Eingang «L-in» wird die Phase angelegt – der Phasenleiter wird angeschlossen. Und von der Leitung «L-load» wird die Spannung für die Last abgenommen – insbesondere für die Lampe des Leuchtmittels.

Inzwischen können die Konstruktionen von Sensorschaltern den Anschluss mehrerer unabhängiger Lasten vorsehen. Bei solchen Geräten erhöht sich die Anzahl der Anschlussklemmen.

Zusätzlich zum Anschluss der Eingangsspannung «L-in» sind bereits zwei oder sogar drei Öffnungen für die Last «L-load» vorhanden. Meist werden sie wie folgt gekennzeichnet: «L1-load», «L2-load» usw.

Vollständige Aufstellung des Schalters: 1 – Anschluss der Lastausgänge; 2 – Schutzabdeckung; 3 – Federmechanismus zur Befestigung der Leiter; 4 – Herstellerinformationen; 5 – brandsicheres Gehäuse; 6 – Doppelkontrollschnittstelle; 7 – Schraubenloch (+).

Die Montage von Sensorschaltern unterscheidet sich tatsächlich ebenfalls kaum von der Standardvariante. Die Konstruktion der Schalter ist für die Unterbringung in herkömmlichen Unterputzdosen ausgelegt. Die Befestigung des Chassis des Arbeitsmechanismus des Geräts erfolgt in der Regel mit Schrauben.

Sensor-Schalter mit eigenen Händen

Einen Sensorschalter für den Haushalt zu erwerben, ist natürlich kein Problem. Allerdings beginnen die Kosten dieser, gewissermaßen intelligenten, Geräte bei 15 bis 20 €. Und das ist der Preis für nicht die ausgereiftesten Konstruktionen. Daher stellt sich logischerweise die Frage: Kann man eine sensorische Lichtschaltung selbst herstellen?

Für Menschen, die zumindest ein wenig mit der Theorie der Elektrotechnik vertraut sind, ist der Bau eines Schalters mit Sensor eine durchaus machbare Arbeit. Es gibt zahlreiche Schaltungslösungen hierfür.

Schaltplan des Sensor-Schalters mit Trigger

Betrachten Sie eine der zahlreichen Lösungen, die Sie selbst für den Einsatz zu Hause realisieren können.

Eine solche Konstruktion mit zwei Sensorschaltern wird auf dem Markt ab 16 € pro Stück geschätzt. Wenn man die Fähigkeiten hat, kann man so etwas immer selbst bauen. Dabei sind die Kosten für die Bauteile etwa fünfmal niedriger.

Der in der Amateurfunkpraxis weit verbreitete Mikroschaltkreis der Serie K561TM2 ist das Hauptelement des selbstgebauten Sensorschalters.

Der Mikroschaltkreis K561TM ist ein Flip-Flop, dessen Zustand durch Anlegen eines Steuersignals an seinen Eingang geändert werden kann. Diese Eigenschaft wird erfolgreich zur Realisierung der Schalterfunktion genutzt.

Die Eingangsschaltung ist mit einem zusätzlichen Feldeffekttransistor V11 aufgebaut, der eine hohe Eingangsempfindlichkeit bietet und zusätzlich den Eingang gut vom Ausgang isoliert.

Das Sensorelement E1 der Schaltung wird als Metallplatte gefertigt und über einen Widerstand mit hohem Widerstandswert an den Eingang des Feldeffekttransistors angeschlossen. Dadurch wird die Sicherheit des Geräts für den Benutzer im Hinblick auf eine mögliche Stromschlaggefahr gewährleistet.

Schaltung des Geräts zum Selbstbau. Es werden lediglich ein Mikroschaltkreis, ein paar Transistoren und ein Thyristor benötigt, um einen vollwertigen Sensorschalter zu montieren. Das Gerät funktioniert genauso gut wie ein industrielles (+)

Der Ausgangsteil der Schaltung ist mit einer Kombination aus Bipolartransistor VT2 und Stromthyristor VS1 aufgebaut. Der Transistor verstärkt das vom Mikroschaltkreis kommende Signal, und der Thyristor übernimmt die Rolle des Schalters. In den Thyristorkreis wird das zu steuernde Beleuchtungsgerät eingeschaltet.

Die Schaltung funktioniert folgendermaßen:

1. Der Benutzer berührt die Metallplatte (Sensor).
2. Statische Elektrizität gelangt an den Eingang VT.
3. Der Feldeffekttransistor schaltet den Flip-Flop um.
4. Das Ausgangssignal des Flip-Flops wird von VT2 verstärkt und öffnet den Thyristor.
5. Die Lampe im Thyristorkreis leuchtet auf.

Wenn der Benutzer den Sensor erneut berührt, wiederholen sich alle Vorgänge, jedoch mit umgekehrter Umschaltung der Modi. Alles einfach und effektiv.

Eine solche Schaltungslösung kann zur Steuerung von Leuchten verwendet werden, bei denen die Gesamtleistung der Glühlampen 60 W nicht übersteigt.

Wenn leistungsstärkere Beleuchtungsgeräte geschaltet werden müssen, kann der Thyristor mit einem großen Kühlkörper ergänzt werden. Als Metall für den Sensor wird die Verwendung von Materialien empfohlen, die den Strom gut leiten. Die optimale Variante ist versilbertes Kupfer.

Schaltplan auf Basis eines Infrarotsensors

Eine Schaltung eines Lichtschalters ist für den Selbstbau verfügbar, bei dem ein IR-Sensor als Sensor verwendet wird. Auch hier werden gängige und preiswerte elektronische Komponenten verwendet.

Nach dem Grad der Ausführungskomplexität ist diese Variante für Elektroniker geeignet, die gerade erst ihre Karriere beginnen.

Eine weitere Schaltungslösung für ein berührungsempfindliches Schaltgerät. Sie hat ebenfalls ein Minimum an elektronischen Bauteilen, erfordert aber eine sorgfältige Abstimmung, um die Arbeitsqualität zu gewährleisten. Hier ist eine fundierte Erfahrung eines Elektronikers erforderlich (+).

Als Basiselektronik in dieser Lösung dienen zwei integrierte Schaltkreise und die folgenden Bauteile:

• normale Leuchtdiode — HL1;
• Infrarot-Leuchtdiode — HL2;
• Fotodetektor — U1;
• Relais — K1.

Auf Basis des Inverter-ICs DD1 ist ein Impulsgenerator aufgebaut, und auf Basis des ICs DD2 arbeitet ein Systemzähler.

Unter bestimmten Umständen, zum Beispiel wenn ein biologisches Objekt in den Erfassungsbereich der Infrarot-LED gelangt, löst das Paar aus IR-LED und Fotodetektor aus. Am Transistor VT1 entsteht ein Steuersignal, das das Relais K1 einschaltet. Die Lampe im Stromkreis von K1 leuchtet auf.

Wenn im Erfassungsbereich des Infrarotsensors keine Bewegung von Objekten festgestellt wird, zählt der Zähler nach 20 Minuten Leerlauf ausreichend Impulse von der blinkenden LED HL1, um das Relais abzuschalten. Die Lampe schaltet sich aus. Die Wartezeit (in diesem Fall 20 Minuten) wird durch die Wahl der Schaltungselemente bestimmt.

Einfachster Schaltplan mit Transistoren und Relais

Eine maximal vereinfachte Lösung – eine Schaltung zum Selbstbau eines berührungsempfindlichen Geräts, die unten dargestellt ist.

Eine auf ein Minimum vereinfachte Schaltung zum Selberbauen eines berührungsempfindlichen Schalters. Dennoch wird bei genauer Auswahl der Funkkomponenten ein recht effizienter und zuverlässiger Betrieb des Geräts gewährleistet.

Hier ist praktisch jeder Relaistyp zulässig. Das Hauptkriterium ist der Betriebsspannungsbereich von 6-12 Volt und die Fähigkeit, eine Last im 220-Volt-Netz zu schalten.

Das Sensorelement wird durch Ausschneiden aus einem Blatt folienbeschichtetem Getinax hergestellt. Transistoren können ebenfalls in jeder beliebigen Serie verwendet werden, die in ihren Parametern den angegebenen entsprechen, z. B. die gängigen KT315.

Im Wesentlichen handelt es sich bei dieser einfachen Schaltung um einen gewöhnlichen Signalverstärker. Bei Berührung der Sensoroberfläche entsteht an der Basis des Transistors VT1 ein Potenzial, das ausreicht, um den Emitter-Kollektor-Übergang zu öffnen.

Anschließend öffnet sich der Übergang VT2 und die Versorgungsspannung wird an die Spule des Relais K1 angelegt. Dieses Gerät spricht an, seine Kontaktgruppe schließt, was zum Einschalten der Leuchte führt.

Wenn Sie keine Lust haben zu experimentieren und das Gerät selbst zusammenzubauen, können Sie einen fertigen Schalter kaufen und selbst installieren. Alle notwendigen Informationen zur Auswahl und zum Anschluss eines Sensorschalters finden Sie hier.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Diese Übersicht ermöglicht es, sich näher mit Lichtschaltern vertraut zu machen, die in der Gesellschaft schnell an Beliebtheit gewinnen.

Berührungsempfindliche Schalter der Produktmarke Livolo – was sind das für Konstruktionen und wie attraktiv sind sie für den Endnutzer? Ein Videoleitfaden zu den neuen Schaltertypen hilft, Antworten auf Fragen zu finden:

Abschließend zum Thema der Sensorschalter ist die rege Entwicklung im Bereich der Entwicklung und Produktion von Schaltern für den privaten und industriellen Gebrauch zu erwähnen.

Lichtschalter, scheinbar die einfachsten Konstruktionen, sind bereits so perfekt, dass man das Licht nun mit einem sprachlichen Code-Befehl steuern und dabei vollständige Informationen über den Zustand der Raumluft erhalten kann.

Haben Sie Ergänzungen oder Fragen zum Zusammenbau eines Sensorschalters? Sie können Kommentare zum Beitrag hinterlassen, an Diskussionen teilnehmen und Ihre eigenen Erfahrungen mit solchen Geräten teilen. Das Kontaktformular befindet sich im unteren Bereich.