Переключатель — это электромеханическое устройство, которое может замыкать и размыкать электрическую цепь. Простой переключатель состоит из двух металлических или других проводящих материалов, которые подключены к электрической цепи.
Когда контакты соприкасаются, цепь замыкается, что способствует протеканию тока по ним. Когда они разделены, цепь разомкнута. Существует много типов переключателей, используемых в электрических и электронных схемах.
Некоторыми из наиболее часто используемых переключателей являются ползунковый переключатель, тумблер, флип-переключатель, кнопочный переключатель, поворотный переключатель и т.д.
Все вышеупомянутые переключатели являются механическими переключателями и должны приводиться в действие вручную. Реле — это тип механического переключателя, которым можно управлять с помощью электрических сигналов.
Беспроводной переключатель — это тип переключателя, который можно использовать для управления электрическими приборами без физического контакта. Наиболее распространенным типом беспроводной связи между коммутатором и устройством является радиочастотная передача.
В этом мини-проекте мы собрали простой беспроводной переключатель, в котором используются простые компоненты для выполнения действия переключения. Принципиальная схема, описание схемы и работа описаны ниже.
Принципиальная электрическая схема
Требуемые компоненты:
- Операционный усилитель CA3140 – 1 шт.
- Фототранзистор (L14F1) – 1 шт.
- ИК-светодиод – 1
- BC547 — 1
- 1N4007 – 1
- Реле 12 В – 110 кОм POT – 1
- 3,3 МОм – 1
- 3,3 кОм – 1
- 470 Ом – 1
Описание компонентов
CA3140
Это операционный усилитель BiMOS, который сочетает в себе функции технологий Bipolar и MOS. Входной каскад CA3140 — MOSFET (в частности, PMOS), а выходной каскад — биполярный.
Входной и выходной каскады совместимы с высоким напряжением. Минимальное и максимальное рабочее напряжение питания 4В и 36В соответственно.
Некоторые области применения CA3140 — усилители выборки и хранения, генераторы функций, источники питания, компараторы, фильтры, все устройства для операционных усилителей и т.д.
Фототранзистор (L14F1)
L14F1 — фототранзистор Дарлингтона. У него узкий угол приема.
ИК-светодиод
ИК-светодиод — это особый тип светодиода, который излучает инфракрасные лучи. Он излучает лучи с длиной волны, превышающей длину волны видимого света. Следовательно, излучение не видно человеческому глазу. ИК-приемники или фототранзисторы используются для обнаружения ИК-лучей от ИК-светодиода.
Схема беспроводного коммутатора
Операционный усилитель BiMOS разработан как компаратор. CA3140 представляет собой ИС с 8 выводами. Контакты 7 и 4 являются контактами питания и подключены к источнику питания и земле соответственно.
Контакты 2 и 3 являются входными контактами. Контакт 2 является инвертирующим входом и подан на контакт потенциометра 10 кОм. Другие клеммы POT подключены к Vcc и Gnd для завершения делителя напряжения.
Неинвертирующий вывод (вывод 3) операционного усилителя подключен к коллектору фототранзистора (L14F1). Резистор 100 кОм включен между Vcc и коллектором фототранзистора.
Эмиттер фототранзистора соединен с землей. ИК-светодиод подключен перед фототранзистором с токоограничивающим резистором (470 Ом).
Контакт 6 CA3140 является выходным контактом. Он подключен к базе транзистора (BC547) через резистор 3,3 кОм. Конденсатор емкостью 470 мкФ подключен от базы BC547 к земле.
Эмиттер транзистора соединен с землей. Один конец катушки реле подключен к коллектору BC547, а другой конец подключен к источнику питания 5В.
Диод (1N4007) подключается к клеммам катушки реле для блокировки обратного тока. Контакты реле подключены к нагрузке и сети переменного тока.
Работа беспроводного переключателя
Целью этого мини-проекта является создание беспроводного переключателя, который будет включать и выключать любой электроприбор без физического контакта с переключателем.
Конструкция очень проста, так как используется очень мало компонентов. Работа беспроводного переключателя объясняется ниже.
Данный проект работает по принципу обнаружения света. ИК-светодиод непрерывно излучает инфракрасное излучение. Эти излучения падают на фототранзистор и обеспечивают ток базы фототранзистора, который включит транзистор.
Пока транзистор включен, вход на неинвертирующем выводе (вывод 3) операционного усилителя CA3140, который действует как компаратор, меньше, чем у инвертирующего вывода (вывод 2).
Выход операционного усилителя низкий. В результате транзистор (BC547), подключенный к выходной клемме (вывод 6), закрыт. Реле не запитано, и нагрузка остается выключенной.
Когда происходит прерывание света, падающего на фототранзистор, между ИК-светодиодом и фототранзистором, ток базы на фототранзистор не будет поступать, и в результате он отключится.
Поскольку фототранзистор выключен, вход на неинвертирующую клемму операционного усилителя будет выше, чем на инвертирующую клемму. Следовательно, выход операционного усилителя высок.
Это включит транзистор BC547, и реле запитается. Нагрузка, подключенная к обмоткам реле, включается.
На заметку
Контакты реле подключены к сети. При работе с сетью переменного тока необходимо соблюдать предельную осторожность. В качестве нагрузки можно использовать любой электроприбор, и в зависимости от нагрузки важен номинальный ток реле. Эта схема может использоваться для беспроводного включения или выключения устройств без физического контакта с переключателем.
С Уважением, МониторБанк