Stikalo na dotik je električna naprava za nadzor razsvetljave, ki se razlikuje od običajne prisotnosti senzorja. V tuji praksi se naprave pravilno imenujejo elektronske. In prav je tako, dosežki polprevodniške elektronike se aktivno uporabljajo v sestavi stikala na dotik.
Glavne značilnosti tipk
na dotik Dotikalna stikala so poimenovana za uporabo kot del senzorja( Eng. - senzor).Zmožen je registrirati toploto roke, označiti dotik, se osredotočiti na zvok. Takšne naprave se imenujejo senzorji prisotnosti, nadzor osvetlitve pa je sekundarni. Pogosteje zapletene elektronske naprave prevzamejo vlogo varnostnikov ali kontrolorjev različnih procesov. Tipičen primer so avtomatska vrata supermarketa.
V senzorskem stikalu senzor fizično ne more ustvariti močnega signala za neposredno krmiljenje. Napetost( ali tok) je v milivoltih( miliamperih).To ni dovolj za prenos signala na bazo tranzistorja. Druga značilnost tipalnih stikal je prisotnost ojačevalnih naprav. Običajno gre za tranzistorje ali druge predstavnike polprevodniške elektronike, kaskadne: prva je zelo občutljiva, vendar majhna, potem bolj groba, vendar je sposobna vleči težko obremenitev. Pogosto se galvanska izolacija vezij uporablja s pomočjo optičnih sklopnikov, kjer se kontrolni signal prenaša preko optičnega sevanja( svetlobe).To ločuje občutljive senzorje od močnostnega dela stikala na dotik.
Sodobno stikalo
Poleg optičnega se uporablja tudi radijski pas. Nato medij za oddajanje postane zrak z uporabo brezžičnih komunikacijskih protokolov WiFi, BlueTooth itd. Struktura vključuje aktivne elemente in potrebuje energijo za njihovo napajanje. Iz baterij se izkaže ali izravnava omrežno napetost in obrezovanje na želeno raven. Najenostavnejši primer bi bil vzporedni stabilizator na zenerjevi diodi. In zelo redko obstaja možnost vgradnje polnopravnega napajalnika.
Glede na tip senzorja se osvetlitev odziva na različne dražljaje. Na primer, ploskajte z rokami, glasovni ukaz, val vaše roke ali SMS iz pametnega telefona. To ni popoln seznam storitev, ki jih najdete v sistemu pametnega doma. V slednjem primeru postane mogoče resnično inteligentno upravljanje elektronskega polnjenja stavb. V nasprotnem primeru se lahko luč vklopi z draženjem in izklopi, na primer s časovnikom. To je neprijetno in ne prispeva k prihrankom energije.
Vrste tipalnih stikal
Touch stikala so oddaljena ali lokalna. V slednjem primeru se nahajata v neposredni bližini stikala za razsvetljavo. V obsegu ene teme ni mogoče podrobno preučiti vseh vrst tipalnih stikal. Za bralca je koristno, da se seznani z alarmnimi sistemi, ki so danes znani.Številna stikala na dotik so si sposodila načelo delovanja s področja zaščite. Pasivni infrardeči senzorji
Sedaj veliko pozornosti namenjamo temi pasivnih infrardečih senzorjev( PIR) v varnostnih sistemih. Ti senzorji se odzivajo na toploto, ki jo oddaja človeško telo. Da bi se izognili lažnim alarmom, se širina aktivnega spektra na obeh straneh obreže. Stikalo se sproži s konično sevanjem telesa s temperaturo okoli 36 stopinj Celzija. Običajno je senzorični sistem sestavljen iz vsaj dveh sprejemnikov optičnega sevanja, da se določi kotni položaj predmeta draženja: oseba vstopi v prostor ali izstopi.
Senzorji za osvetljevanje
V tem primeru so občutljiva območja fotorezistorjev( fototranzistorjev) usmerjena drugače. Potem je signal na njih drugačen, glede na razliko kotnega položaja. S tem dosežemo drugačen cilj: naprava je zasnovana tako, da se odziva le na premikajoče se objekte in tako zmanjša možnost lažnih alarmov. Oseba ponavadi ne ostane mirna, zaskrbljujoča( alarm).Z lahkoto se zaščitite pred takimi sistemi, tako da nosite navadno vesoljsko obleko. Toda v sistemu razsvetljave takšni triki niso pomembni iz očitnega razloga: obiskovalec, nasprotno, želi biti opazen. Zahvaljujoč možnosti določanja smeri, posamezne senzorske naprave delujejo v načinu zatemnitve: valovi bodo v prvi smeri - svetloba postane svetlejša, v drugem pa prigušena( izdelki Leviton).
Stikalo na dotik se nastavi na izbrano vrsto obiskovalcev. Recimo, da oseba, ki sedi v invalidskem vozičku, ne bo opazil otroka, če je senzor previsok. Dovoljen je prostor za razlaganje napisov: mahnite roko skozi okno. To je potrebno, če ne želite porabiti električne energije za hišne ljubljenčke. Kljub prisotnosti volne se vse žive stvari razlikujejo od temperature okolja.
Infrardeči senzorji ne morejo fizično pokriti celotnega prostora. Zaradi nepomembnega razloga so najučinkovitejša stikala na dotik, ki temeljijo na njih, prehod. Nahaja se na začetku in koncu hodnika ali stopnic. Pri odlaganju zamika je možno uporabiti v skladiščnih prostorih, pomožnih prostorih. Resnično koristni senzorski sistemi na pasivnem infrardečem sevanju so povezani z inteligentnim krmilnikom, ki bo štel ljudi, ki so vstopili in zapustili sobo. Seveda bo vsak pameten motiv huliganstva, ki ga bo takšen tandem poskušal zavajati, smiselno dopolniti s stikalom na dotik in krmilnikom s pomožnimi sredstvi.
Uporaba stikala na dotik
Piezo elementi
Piezo elementi v stikalih na dotik so dveh vrst, katerih princip je določen oziroma:
- Piezoresistive effect - spreminjanje upornosti vzorca pod vplivom mehanskih obremenitev.
- Piezoelektrični učinek - nastanek potencialnih razlik na straneh kristala pod mehansko deformacijo. Oba učinka sta bila odkrita v 19. stoletju. Kronologija se ujema s vrstnim redom na seznamu. Piezoresistive senzorska stikala
Piezoresistive Effect( izraz, ki ga je leta 1935 uvedel John V. Cookson z univerze v Wisconsinu, iz grškega piezo-simpatije) opisal Lord Kelvin( Journal of the Royal Society, letnik 8, strani 550-555, 1856-1857), opomba od 17. junija 1857 o proučevanju prevodnosti komercialnih žic za telegraf) na primeru železa, platine in bakra. Morda je izjava o tem, kako povečati odpornost vzorcev v 0,5% kot odziv na močne in številne ovinke po celotni dolžini, le delno pomembna za to temo. Vendar se zgodovinarji ne strinjajo. Lord Thomson je raziskal razloge za razlike v prevodnosti vzorcev, ki se uporabljajo v mornarici, in izpeljal preprosto formulo: dobavitelj bakra je pomemben. Deformacije v manjši meri vplivajo na odpornost, dopustno je zanemariti.
Thomson se je zavedal učinka mehanske napetosti. Na predstavitvi Kraljeve družbe( Baker Lecture, 1856) je poročal o radovednem eksperimentu. Na ramenih merilnega Whitsonovega mostu so bili vključeni vodniki iz bakra ali železa enake dolžine, nekateri vzorci pa so bili raztegnjeni s suspenzijo. Naprava na diagonali je zapisala razliko. Thomson je to pojasnil z mehanskimi deformacijami. Ni pa znano, ali je pojav eksperimenta skladen s preiskavami, izvedenimi glede telegrafskih žic. Poleg tega se bralci lahko seznanijo z vrstnim redom števil sprememb uporov( abscisa) na sliki iz revije IEEE 2009.
Postopek merjenja
Sledili so številna podobna dela. V 19. stoletju so to zapiski Tomlinsona, v 20. stoletju pa Bridgman in Rolnik. Prve zanimive rezultate je leta 1932 pridobil Allen, ki je ugotovil anizotropijo sprememb kristalov cinka, kadmija, antimona, bizmuta in kositra. Kar zadeva druge študije, so Bridgmanove ideje vodile k oblikovanju tenzorskih enačb, ki opisujejo proces. Leta 1938 so se po zaslugi številnih znanstvenikov rodili prvi senzorji. Podobno tistim, ki se danes uporabljajo v talnih lestvicah in deformacijo spremenijo v spremembo upora.Že leta 1950 sta Bardin in Shockley napovedala pomemben piezorezistentni učinek v rednih kristalnih strukturah tri leta pred odkritjem.
V sedanji obliki se je piezorezistentni učinek rodil 30. decembra 1953, zahvaljujoč inženirju s skupnim priimkom Smith iz Bell Laboratories, ki je opisal radovedno vedenje silicijevih kristalov in germanija obeh vrst prevodnosti. Zaradi mehanskih učinkov so vzorci spremenili odpornost. Zahodni Rezervat univerze v Connecticutu se je aktivno zanimal za anizotropne lastnosti polprevodnikov in delo Bardeen in Shockley. Novi senzorji so se pojavili že leta 1950 z občutljivostjo 50-krat večjo kot analogi čistih kovin.
Kulite Semiconductor, ustanovljen leta 1958, je postal prvo podjetje, ki se ukvarja s proizvodnjo piezorezistentnih senzorjev. V sodobnih modelih so gumbi izdelani na osnovi tanke polprevodniške membrane. Ko pritisnete na sredino na robovih je močna napetost, ki spreminja prevodnost mesta. Merjenje se izvede z mostnim tokokrogom ali drugimi metodami. Napetost neuravnoteženosti se ojača in služi za krmiljenje vklopa in izklopa svetlobe. Piezoelektrična stikala
Piezoelektrični učinek so leta 1880 odkrili bratje Jacques in Pierre Curie. Tako kot v prejšnjem primeru je bil pojav napovedan vnaprej. Na podlagi teoretičnega ozadja sta René-Just Gauy in Antoine César Becquerel predlagala možno povezavo med elektriko in mehanskimi deformacijami. Prvi uspešni poskusi so bili narejeni na kristalih kvarca, turmalinu, topazu, sladkornem trsu in segnevite soli. Da, mnoge snovi kažejo piezoelektrične lastnosti:
- Človeške kosti in kite. Molekule DNA
- .
- Dentin in zobna sklenina. Leto kasneje je Gabriel Jonas Lippmann na podlagi osnov termodinamike predlagal obstoj nasprotnega učinka: deformacijo kristalov pod vplivom električnega polja. To domnevo so leta 1882 potrdili Jacques in Pierre Curie, medtem ko so ustvarili piezoelektrometer, ki se uporablja za preučevanje radioaktivnih elementov. Leta 1910 je Voldemar Voigt objavil učbenik o fiziki kristalov.
Učenci so vzbudili veliko pozornost. Leta 1917 se je na podlagi prve svetovne vojne pojavil sonar za podmornice( Paul Langevin), leta 1921 pa se je pojavil prvi kvarčni resonator( Walter Gayton Cady).Razvoj iskanja je privedel do odkritja barijevega titanata leta 1946( Arthur von Hippel).V povojnem obdobju se je pojavilo precej aplikacij piezoelektričnega učinka, toda vsi so bili malo povezani z obravnavano temo. Za krmilne naprave smo opazili dve izmed njih, v obeh primerih uporabimo polimerne folije kot občutljive elemente:
- US3935485 na piezoelektrični tipkovnici. Namen pripomočka ni določen, vendar pa, če pogledamo imena prosilcev( Kureha Kagaku, Kogyo Kabushiki, Kaisha) in leta( 1976), predpostavimo, da je bil sklop namenjen nadzoru avtomatskih montažnih linij na transportnih trakovih.
- Razglašen v US4343975( 1980), lahko vsak vzorec vidi tudi danes na elektronskih tehtnicah v trgovini. To je osvetljena tipkovnica, zaradi katere je delo operaterja veliko lažje.
