Berührungsschalter

Ein Berührungsschalter ist ein elektrisches Gerät zur Steuerung der Beleuchtung, das sich vom üblichen Vorhandensein eines Sensors unterscheidet. In der ausländischen Praxis werden Geräte zu Recht als elektronische Geräte bezeichnet. Zu Recht werden die Errungenschaften der Halbleiterelektronik aktiv in die Zusammensetzung des Berührungsschalters einbezogen.

Hauptmerkmale der

-Berührungsschalter Die Berührungsschalter werden zur Verwendung als Teil des Sensors( Eng. - Sensor) benannt. Kann die Wärme der Hand registrieren, die Berührung markieren, auf den Klang fokussieren. Solche Geräte werden Präsenzsensoren genannt und die Beleuchtungssteuerung für sie ist sekundär. Häufiger übernehmen komplexe elektronische Geräte die Rolle von Sicherheitspersonal oder Controller verschiedener Prozesse. Ein typisches Beispiel sind die automatischen Türen eines Supermarktes.

Bei einem Sensorschalter ist der Sensor physisch nicht in der Lage, ein starkes Signal zur direkten Steuerung zu erzeugen. Der Spannungspegel( oder Stromwert) ist in Millivolt( Milliampere) angegeben. Dies reicht nicht einmal aus, um ein Signal an die Basis des Transistors zu senden. Das zweite Merkmal der Berührungsschalter ist das Vorhandensein von Verstärkungsgeräten. In der Regel handelt es sich dabei um Transistoren oder andere Vertreter der Halbleiterelektronik, die in Kaskade geschaltet werden: Der erste ist hochempfindlich, jedoch stromsparend und dann gröber, kann jedoch eine schwere Last ziehen. Oft wird die galvanische Trennung von Stromkreisen mit Hilfe von Optokopplern verwendet, bei denen das Steuersignal durch optische Strahlung( Licht) übertragen wird. Dadurch werden die empfindlichen Sensoren vom Leistungsteil des Berührungsschalters getrennt.

-Schalter Neben dem optischen wird auch eine Funkfrequenz verwendet. Dann wird das Broadcast-Medium mithilfe der drahtlosen Kommunikationsprotokolle WiFi, BlueTooth usw. zur Luft. Die Struktur enthält aktive Elemente, und sie benötigen Energie, um sie anzutreiben. Es fällt aus Batterien heraus oder glättet die Netzspannung und stellt auf das gewünschte Maß ein. Das einfachste Beispiel wäre ein Stabilisator vom parallelen Typ an einer Zenerdiode. Und sehr selten besteht die Möglichkeit, ein vollwertiges Schaltnetzteil einzubetten.

Je nach Sensortyp reagiert die Beleuchtung auf unterschiedliche Reize. Zum Beispiel, klatschen Sie in die Hände, einen Sprachbefehl, eine Handbewegung oder eine SMS von einem Smartphone. Dies ist keine vollständige Liste der im Smart Home-System gefundenen Dienste. Im letzteren Fall wird es möglich, die elektronische Gebäudeausstattung wirklich intelligent zu verwalten. Ansonsten kann das Licht durch einen Reizstoff eingeschaltet und beispielsweise durch einen Timer ausgeschaltet werden. Das ist unpraktisch und trägt nicht zur Energieeinsparung bei.

Verschiedene Touch-Schalter Die

-Touch-Schalter sind Remote oder Local. Im letzteren Fall befinden sie sich in unmittelbarer Nähe des geschalteten Beleuchtungsstromkreises. Im Umfang eines Themas gibt es keine Möglichkeit, alle Arten von Berührungsschaltern detailliert zu untersuchen. Für den Leser ist es hilfreich, sich mit den heute bekannten Alarmsystemen vertraut zu machen. Viele Berührungsschalter haben das Wirkprinzip aus dem Schutzbereich übernommen.

Passive Infrarotsensoren

Nun wird dem Thema Passive Infrarotsensoren( PIR) in Sicherheitssystemen viel Aufmerksamkeit gewidmet. Diese Sensoren sprechen auf Wärme an, die vom menschlichen Körper abgegeben wird. Um Fehlalarme zu vermeiden, wird die Breite des aktiven Spektrums auf beiden Seiten beschnitten. Der Schalter wird durch die Spitzenstrahlung des Körpers mit einer Temperatur von etwa 36 Grad Celsius ausgelöst. Normalerweise besteht das sensorische System aus mindestens zwei Empfängern optischer Strahlung, um die Winkelposition des Irritationsobjekts zu bestimmen: Eine Person betritt den Raum oder tritt aus.

In diesem Fall sind die empfindlichen Bereiche von Fotowiderständen( Fototransistoren) unterschiedlich ausgerichtet. Dann ist das Signal an ihnen anders, beurteilt anhand der Differenz der Winkelposition. Dadurch wird ein anderes Ziel erreicht: Das Gerät reagiert nur auf sich bewegende Objekte und minimiert so die Gefahr von Fehlalarmen. Die Person bleibt normalerweise nicht ruhig und alarmiert( Alarm).Es ist leicht, sich vor solchen Systemen durch Tragen eines gewöhnlichen Raumanzugs zu schützen. Im Lichtsystem sind solche Tricks jedoch aus naheliegenden Gründen nicht relevant: Der Besucher möchte im Gegenteil bemerkt werden. Dank der Möglichkeit, die Richtung zu bestimmen, arbeiten die einzelnen Sensorgeräte im Dimmer-Modus: Sie werden in die erste Richtung winken - das Licht wird heller, im zweiten wird es gedämpft( Leviton-Produkte).

Der Berührungsschalter ist so eingestellt, dass er bei den ausgewählten Besuchern ausgelöst wird. Angenommen, eine Person sitzt im Rollstuhl, ein Kind wird nicht wahrgenommen, wenn der Sensor zu hoch hängt. Erlaubt, den Raum mit erklärenden Inschriften zu versehen: Bewegen Sie Ihre Hand durch das Fenster. Dies ist erforderlich, wenn Sie keinen Strom für Haustiere ausgeben möchten. Trotz der Anwesenheit von Wolle unterscheiden sich alle Lebewesen in der Temperatur von der Umgebung.

Infrarotsensoren können den gesamten Raum nicht physisch erfassen. Aus trivialen Gründen sind die effektivsten Berührungsschalter die Pass-Through-Funktion. Am Anfang und Ende des Flurs oder der Treppe platziert. Wenn die Verzögerung abgeschaltet wird, ist es möglich, sie in Lagerräumen oder in Gebrauchsräumen zu verwenden. Die wirklich nützlichen Sensorsysteme für passive Infrarotstrahlung werden mit einer intelligenten Steuerung gekoppelt, die die Personen zählt, die den Raum betreten und verlassen haben. Natürlich wird jeder raffinierte Rowdytum-Motiv wie ein Tandem zu täuschen versuchen. Es ist sinnvoll, den Berührungsschalter und den Controller mit Hilfsmitteln zu ergänzen.

Piezo-Elemente

Piezo-Elemente in Berührungsschaltern sind zwei Typen, deren Prinzip jeweils festgelegt ist:

• Piezoresistiver Effekt - Ändern des Widerstands der Probe unter Einwirkung mechanischer Belastungen.
• Piezoelektrischer Effekt - die Bildung von Potentialunterschieden auf den Kristallflächen unter der Einwirkung mechanischer Verformung.

Beide Effekte wurden im 19. Jahrhundert entdeckt. Die Chronologie stimmt mit der Reihenfolge in der Liste überein.

Piezoresistive Sensorschalter

Piezoresistive Effect( Begriff eingeführt 1935 von John V. Cookson von der University of Wisconsin, aus dem griechischen Piezo-Crush), von Lord Kelvin beschrieben( Journal der Royal Society, Band 8, Seiten 550-555, 1856-1857).Anmerkung vom 17. Juni 1857 über die Untersuchung der Leitfähigkeit von kommerziellen Drähten für den Telegraphen am Beispiel von Eisen, Platin und Kupfer. Vielleicht ist eine Aussage zum Thema, die Probenresistenz bei starken und zahlreichen Biegungen über die gesamte Länge innerhalb von 0,5% zu erhöhen, nur ein Teil der Relevanz für das Thema. Aber Historiker sind anderer Meinung. Lord Thomson untersuchte die Gründe für die Unterschiede in der Leitfähigkeit der in der Marine verwendeten Proben und leitete eine einfache Formel ab: Der Kupferlieferant ist wichtig. Verformungen beeinflussen den Widerstand in geringem Maße, es ist zulässig, dies zu vernachlässigen.

Thomson war sich der Auswirkungen mechanischer Spannungen bewusst. Bei der Verleihung des Royal Society Prize( Baker Lecture, 1856) berichtete er über ein merkwürdiges Experiment. Auf den Schultern der Whitson-Messbrücke befanden sich Leiter aus Kupfer oder Eisen gleicher Länge, aber einige Proben wurden durch Suspensionen gedehnt. Das Gerät auf der Diagonale zeichnete den Unterschied auf. Thomson erklärte dies durch mechanische Verformungen. Es ist jedoch nicht sicher bekannt, ob das Auftauchen des Experiments mit den Untersuchungen in Bezug auf Telegraphendrähte übereinstimmt. Darüber hinaus können sich die Leser mit der Reihenfolge der Anzahl der Widerstandsänderungen( Abszissenachse) in der Abbildung aus den IEEE-Proceedings für 2009 vertraut machen.

Es folgten zahlreiche Arbeiten ähnlicher Art. Im 19. Jahrhundert waren dies Notizen von Tomlinson und im 20. Jahrhundert Bridgman und Rolnik. Die ersten interessanten Ergebnisse wurden im Jahr 1932 von Allen erzielt, der die Anisotropie der Änderungen in Kristallen von Zink, Cadmium, Antimon, Wismut und Zinn feststellte. Bei anderen Studien führten Bridgmans Ideen zur Erstellung von Tensorgleichungen, die den Prozess beschreiben. Dank der Bemühungen vieler Wissenschaftler wurden im Jahr 1938 die ersten Sensoren geboren. Wie die, die heute in Bodenwaagen verwendet werden und die Verformung in eine Widerstandsänderung umwandeln. Bardin und Shockley prognostizierten bereits 1950 einen deutlichen piezoresistiven Effekt in regelmäßigen Kristallstrukturen drei Jahre vor der Entdeckung.

In seiner jetzigen Form wurde der piezoresistive Effekt am 30. Dezember 1953 geboren, dank des Ingenieurs mit dem gemeinsamen Nachnamen Smith von Bell Laboratories, der das merkwürdige Verhalten von Siliziumkristallen und Germanium beider Leitfähigkeitstypen beschrieb. Aufgrund mechanischer Einwirkungen veränderten die Proben den Widerstand. Der Master der University of Connecticut Western Reservation interessierte sich aktiv für die anisotropen Eigenschaften von Halbleitern und die Arbeit von Bardeen und Shockley. Neue Sensoren erschienen bereits 1950 mit einer 50-fach höheren Empfindlichkeit als Analoga von reinen Metallen.

Kulite Semiconductor, gegründet 1958, war das erste Unternehmen, das piezoresistive Sensoren herstellte. In modernen Modellen werden Knöpfe auf Basis einer dünnen Halbleitermembran erstellt. Wenn Sie auf die Mitte an den Rändern drücken, entsteht eine starke Spannung, die die Leitfähigkeit der Stelle ändert. Die Messung wird durch die Brückenschaltung oder andere Verfahren durchgeführt. Die Unsymmetriespannung wird verstärkt und dient zum Steuern des Ein- und Ausschaltens des Lichts. Piezoelektrische Sensorschalter

Der piezoelektrische Effekt wurde 1880 von den Brüdern Jacques und Pierre Curie entdeckt. Wie im vorigen Fall wurde das Phänomen vorhergesagt. Basierend auf dem theoretischen Hintergrund schlugen René-Just Gauy und Antoine César Becquerel einen möglichen Zusammenhang zwischen Elektrizität und mechanischen Verformungen vor. Die ersten erfolgreichen Experimente wurden mit Quarzkristallen, Turmalin, Topas, Zuckerrohr und Segnevitsalz durchgeführt. Ja, viele Substanzen weisen piezoelektrische Eigenschaften auf:

1. Menschliche Knochen und Sehnen.
2. DNA-Moleküle.
3. Dentin und Zahnschmelz.

Ein Jahr später schlug Gabriel Jonas Lippmann auf der Grundlage der Thermodynamik die Existenz eines gegenteiligen Effekts vor: Verformung von Kristallen unter der Wirkung eines elektrischen Feldes. Diese Vermutung wurde im Jahre 1882 von Jacques und Pierre Curie bestätigt, als sie ein Piezoelektrometer entwickelten, um radioaktive Elemente zu untersuchen.1910 wurde von Voldemar Voigt ein Lehrbuch über die Physik von Kristallen veröffentlicht.

Der Effekt löste eine starke Aufmerksamkeit der Wissenschaftler aus.1917 erschien vor dem Hintergrund des Ersten Weltkriegs ein Sonar für U-Boote( Paul Langevin) und 1921 der erste Quarzresonator( Walter Gayton Cady).Die Entwicklung der Suche führte 1946 zur Entdeckung des Bariumtitanats( Arthur von Hippel).In der Nachkriegszeit kam es zu zahlreichen Anwendungen des piezoelektrischen Effekts, die jedoch alle wenig mit dem behandelten Thema zu tun hatten. Bei den Steuergeräten stellen wir zwei davon fest, wobei in beiden Fällen Polymerfolien als empfindliche Elemente verwendet werden:

1. US3935485 auf der piezoelektrischen Tastatur. Der Zweck der Vorrichtung ist nicht spezifiziert, aber wenn man die Namen der Antragsteller( Kureha Kagaku, Kogyo Kabushiki, Kaisha) und das Jahr( 1976) betrachtet, wird davon ausgegangen, dass die Montage automatisierte Montagelinien auf Förderbändern steuern sollte.
2. In US4343975( 1980) deklariert, kann heute noch jeder eine Probe auf einer elektronischen Waage in einem Geschäft sehen. Dies ist eine Tastatur mit Hintergrundbeleuchtung, die dem Bediener die Arbeit wesentlich erleichtert.