用于控制照明开关的非接触式传感器

简单介绍一款用于控制各种负载的非接触式传感器，不过它最主要的用途还是控制照明开关。


前些时候，准确地说是6年前，我在家里做厨房家具，遇到了如何方便控制照明的问题。厨房这个地方，开灯时手不光可能是湿的，有时还会弄脏，比如切肉的时候，所以普通开关用起来不太方便。

第二个原因是我想要隐藏式开关，当时也确实做成了。这要感谢一位和我同名的白俄罗斯网友，他在网上发布了一篇介绍这种开关的文章（如果我没记错，就是这篇）。我联系了作者，后来他还应我的要求改进了电路。现在这套电路已经是另一种样子了，不过我以后再讲。
这一切基本上工作正常。至于为什么说“基本上”，我也会在评测过程中结合具体情况说明。

照片是将近6年前拍的，9月4日（也算是周年纪念吧）。画质惨不忍睹，而且很遗憾，我现在没法接触到开关，无法重新拍摄。
可以看出，这是一块带有微控制器和一对LED—光电晶体管的小电路板。
整套装置安装在厨房的假面板内。为此，我用福斯特钻头钻了一个直径35 mm、深约8 mm的凹槽，然后开出走线槽。当时我没有铣刀，只好靠蛮力和一通咒骂来干，结果又粗糙又歪 :(


不过装好之后，几乎什么都看不见。外面只有灯具本身和两个小孔，它们在照片上方。
两个开关中，一个几乎完美工作，另一个没过多久就开始不正常，只能对比手更能反光的东西作出响应。


考虑到我近期也要经历类似的厨房组装和开关安装过程，我买了一个现成版本来评测。它既可以单个购买，也有5～10个一组的套装；我买的是5个装。


电路板小巧整洁，数量也对得上，目前没什么问题 :)


电路板尺寸为40×10 mm，高度约8～8.5 mm。
这块板设计用于安装在LED灯带型材中，不过传感器模块会稍微凸出扩散罩表面，影响美观。另外安装时要注意，灯带只能从正确的一侧连接。如果装反，连接极性就会错误。不会烧坏什么东西，但得把导线交叉接好。


结构非常简单：一块小电路板，上面有反射式光电传感器、微控制器、电源稳压器，以及用于切换负载的MOSFET。
说明中标称供电电压为12 V，负载电流最高3 A，同时标注负载功率为36～72 W，这也暗示它可以用24 V供电。
仔细检查后发现，输入端稳压器的额定电压为40 V，而开关晶体管的额定电压为30 V，因此供电范围更可能是12～24 V，但我不建议再往上加。电压低一些倒是可以，电路板在约6～7 V时也能正常工作。


微控制器是HT68F002，稳压器是SE8550，MOSFET是AO3400，最大开关电流为5.8 A。

电路板底面没有元件，因此可以像LED灯带一样用双面胶粘贴。


上面已经给出了数据手册链接，不过我想，电路原理图可能也会对某些人有用，好在它很简单。



这里没什么特别值得测的。标称静态电流为10 mA，实际约1 mA，开关动作时会升到7～10 mA。
不过我用示波器看了看传感器LED控制端的信号。LED采用脉冲方式工作，这样可以降低电路功耗；如果持续点亮，电流会达到约60 mA。
LED的闪烁频率约为33 Hz，点亮时间为230 µs。


工作原理非常简单：把手伸过去，灯亮；再伸一次，灯灭。要注意，这不是运动传感器，它不在乎你的手有没有移动，只对反射光作出响应。
电路板上留有一个标记为J1 R0的跳线位置，它连接到微控制器的5号引脚。 安装跳线后，触发模式会关闭；只要传感器检测到触发，负载就会保持开启。
另外还有一颗蓝色指示灯，关闭状态下也会亮着，非常方便。


俗话说，百闻不如一见，所以我做了几个 GIF 动图来演示。

在普通环境光下使用起来确实很方便，不过我注意到有一次开关自己触发了，我也没弄明白是什么原因。
触发距离取决于环境光照，在一般条件下为 6-8 cm。
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LED灯带的光几乎不会影响触发距离。
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但带卤素灯泡的台灯会完全干扰它的工作。这是因为它使用红外波段，既没有自动增益控制，也没有连续光照抑制，更没有像普通遥控器的红外接收头那样使用载波频率。
很久以前分享这款设计的人，现在改用红外接收头，而不是普通光电晶体管。这样的电路没有上述缺点，不过红外接收头体积更大。

自身 LED 的光也会干扰工作。我的一个传感器后来变得不太灵敏，正是这个原因。刨花板上原本开了孔，但不知为何，过了一段时间，其中一块电路板稍微翘了起来。现在要想让它开启，必须拿一个能反光的东西靠近，比如金属盖子。
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在一定程度上，可以通过缩小光电二极管的接收角来解决这些问题，比如简单地套一小段热缩管。


这样电路就能正常工作了，但强光直射的问题仍然存在。比如太阳光直射我的桌面时，灯可能会自行开关。


还有一个“特点”，这不算故障，只是它确实存在。如果把手放到某个距离，开关就会开始反复开关。不知道为什么，即使没有连接任何东西，而且状态指示 LED 也被遮住了，还是会这样。
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那么，简单总结一下。
先说优点：一切都能正常工作，传感器可以开关，功耗低，能装进标准铝型材，做工也算比较整齐。
缺点也有。由于电路非常简单，容易受到红外辐射较强的灯具影响，也就是普通白炽灯。

我曾经想过一个简单的办法来解决上面提到的问题：用电容隔开光电晶体管和微控制器，以滤除直流电压；为了抑制干扰，再让 LED 发送一段简单的编码。这样，只有在反射正常且微控制器确认编码正确时，才会开启照明。但我不会编程，所以没能实现。
另外还有一种采用分立元件的类似开关方案。如果我没记错的话，它使用了 DTMF 解码芯片。

简而言之：可以用，确实能工作，但安装时要考虑上面提到的“注意事项”。

这次就写到这里，希望这篇简短的评测多少能帮到大家。