CN101771406A - 关态不耗电的触摸开关方案 - Google Patents

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Abstract

关态不耗电的触摸开关方案属于电子开关领域，尤其是触摸式电子开关类。通常使用的触摸式电子开关关态要耗电，浪费大量能源。本发明提供一种关态不耗电的触摸式电子开关方案，应用该方案，可以制作不同功能的关态不耗电的触摸开关。交流电源经整流滤波，提供工作电源。将P型半导体器件的控制极与N型半导体器件的输出极相连，将N型半导体器件的控制极与P型半导体器件的输出极相连，形成一正反馈互补开关电路。在其反馈环路中，插入功能电路，把反馈电量作为功能电路的电源，把功能电路的输出信号，去控制反馈的通断，就形成了具有不同功能的互补开关电路。再在互补开关电路的反馈环路中接入一个触摸电路，提供一个启动信号，就会激励所说的具有不同功能的互补开关电路的翻转。

Description

关态不耗电的触摸开关方案
技术领域
本发明属于电子开关领域，尤其是触摸式电子开关类。
触摸式电子开关的使用场合越来越广泛，尤其是各种电器上，逐渐由轻触开关转向使用触摸开关。
背景技术
目前所应用的触摸开关都是采用低压电路工作，能够识别人体触摸的电路，自从电器电源一接通，这部分电路，包括向这部分电路供电的电源电路都一直在工作，在耗电，这就是待机功耗。而人触摸“关”，其实仅仅是能够识别人体触摸的电路去关掉后级的功能电路而已。如果将能够识别人体触摸的电路的电源关掉，就无法识别人体的触摸信号了。所以，迄今凡是采用触摸方式控制的电器，都有大到四十多瓦，小到两瓦多不等的待机功耗。待机功耗是24小时一直不停地消耗，我国有数以亿计的电器，每年因待机功耗所浪费掉的电能有数百亿度之多。也有众多关于触摸开关的专利发明，仍然存在“关机”耗电的待机功耗问题，如ZL94204138.0“引线式触摸开关”、ZL94220756.4“触摸开关双态调光装置”、ZL94237774.5“电子触摸开关”。迄今仍然没有一种好的解决办法。
发明内容
本发明的目的是提供一种触摸开关方案，它能够实现触摸控制方式，当人体触摸“关”后，电器、包括开关本身都完全不耗电，实现零待机功耗。但是，它仍然敏感人体的“开”触摸，当人体触摸“开”时，它会立即响应，瞬间接通电源，恢复功能电路的工作。
本发明的目的是这样实现的，工频交流电源经过整流滤波的高压直流，提供给本发明的关态不耗电的触摸开关工作电源。将一P型半导体器件的控制极与一N型半导体器件的输出极相连，将所说的N型半导体器件的控制极与所说的P型半导体器件的输出极相连，形成一正反馈互补开关电路。在其反馈环路中，插入功能电路，把反馈电量作为功能电路的电源，把功能电路的输出信号，去控制反馈环路的通断，就形成了具有不同功能的互补开关电路。再在互补开关电路的反馈环路中接入一个触摸电路，提供一个启动信号和一个控制信号，就会激励所说的具有不同功能的互补开关电路的翻转。在没有人体触摸触摸电路的触摸电极时，所说的互补开关电路处于截止状态，这时整个电路完全不耗电。当人体触摸触摸电路的触摸电极时，触摸电路提供一个启动信号，使功能电路获得工作电源，这时，只要将功能电路的输出设置为有利于互补开关电路的正反馈极性，就会使所说的互补开关电路进入饱和导通状态，即“开”状态。这时，只要所说的功能电路的该输出端极性不变，所说的互补开关电路的状态就不会改变，这时所说的功能电路便可以按照常规的低压环境进行工作。所说的功能电路可以是通常的数字电路、模拟电路、单片机电路等。当人体触摸触摸电路的触摸电极时，或者当功能电路程序执行完毕时，功能电路的输出由高电平变为低电平，打破了正反馈环路，使所说的触摸开关变为“关”状态。
在现有各种使用触摸式电源开关的电器中，如果采用本发明的关态不耗电的触摸开关方案，其使用功能和效果不变，但是就能够使现有电器的数瓦至数十瓦的待机功耗降低到零瓦，从而大大节约了电能消耗，也使原电器中长期工作的电路，如电源电路、人体触摸识别电路等的寿命得到延长，提高了电器的可靠性和使用寿命。
附图说明
图1是本发明的关态不耗电的触摸开关方案的原理框图；
图2是本发明的关态不耗电的触摸开关方案的电源电路；
图3是本发明的关态不耗电的触摸开关方案的实施例；
图4是本发明的关态不耗电的触摸开关方案的实施例的替换方案；
图5是本发明的关态不耗电的触摸开关方案应用的一种实施例；
图6是本发明的关态不耗电的触摸开关方案应用的另一种实施例；
图7是本发明的关态不耗电的触摸开关方案应用的又一种实施例；
具体实施方式
下面结合附图中的实施例，详细说明本发明的关态不耗电的触摸开关方案的原理。从图1可以看出，关态不耗电的触摸开关方案，包括电源电路(9)、触摸电极(TK)、稳压滤波电路(4)、功能电路(5)，输出口(OUT)，还包括触发电路(1)、启动电路(2)、P型开关电路(3)、整形电路(8)、N型开关电路(6)、和锁定电路(7)，(TK)电性连接在(1)的输入端，(1)的输出端一路通过(2)连接到(3)的输出端，(1)的输出端的另一路通过(8)整形后，连接到(5)的控制端，(3)的输出通过(4)稳压滤波后向(5)提供电源，(5)的输出端连接到(6)的控制端，(6)的输出端一路连接到(OUT)输出到负载，另一路通过(7)连接到(3)的控制端。图2中，交流电源从(101)、(102)端口接入，经过桥式整流器(103)整流、电容(104)滤波，在电源端(106)得到供关态不耗电的触摸开关工作电源，端口(105)是公共端。图3中，触发电路(1)由触摸电极(TK)即(201)、电阻(202)、二极管(203)、PNP三极管(204)构成，启动电路(2)由二极管(205)构成，P型开关电路(3)由PNP三极管(218)构成，整形电路(8)由电阻(210)、(211)构成，N型开关电路(6)由NPN三极管(216)构成，锁定电路(7)由电阻(217)构成。端口(223)是公共端，与图1中的端口(105)相连。端口(222)是供电端，与图1中的端口(106)相连。功能电路(215)中，(209)是功能电路的电源端，(213)是公共端，(212)是控制端，(214)是输出端。(221)是关态不耗电的触摸开关的负载，可以是灯、LED、小功率电器等，也可以接继电器、光耦合电路等进行功率扩展。其中端口(220)与(222)相连，(219)是输出口(OUT)，与NPN三极管(216)的集电极相连，(201)是触摸电极(TK)。
当(101)、(102)端口接入交流电源后，(214)、(218)、(216)均处于截止状态，(215)没有电源电压而不工作，(221)不得电，所有电路都没有电流流过，所以一点不耗电。当人体触摸(201)使(204)导通，一方面通过(205)、(206)，经过(207)稳压、(208)滤波后，向(215)的供电端(209)提供工作电源使(215)进入工作状态，另一方面(204)导通经过(210)、(211)向(215)的控制端(212)提供触发信号，使其进入预定的初始状态，这时(214)输出高电平，使(216)导通，(216)导通一方面提供(221)做功，另一方面通过(217)使(218)饱和导通。这样，即使(201)没有了人体触摸，(218)饱和导通通过(206)继续向(215)供电，所说的关态不耗电的触摸开关处于“开”状态。当再次触摸(201)时，由于(205)反向偏置而关闭，(204)的导通仅仅通过(210)、(211)向(212)提供触发信号。当(215)得到再次触发信号翻转，或者在(215)执行完毕预定的程序后，使(214)输出低电平，这时(216)、(218)截止，电路完全关闭，回到初始状态，所说的关态不耗电的触摸开关处于“关”状态。
下面是关态不耗电的触摸开关方案结合不同的功能电路而形成的不同的关态不耗电的触摸开关的实施例：
图5是一种功能电路(415)，是采用555时基电路搭接的延时电路。当采用(415)取代图3中的(215)时，所说的关态不耗电的触摸开关就成为关态不耗电的触摸延时开关，(415)的端口(412)接入到(212)位置，(413)接入到(213)位置，(414)接入到(214)位置，(409)接入到(209)位置。这样，当人体触摸(201)时，(204)导通，通过(205)、(206)、(207)、(208)接入(409)，向(415)供电。同时通过(210)、(211)接入(412)使555的复位端置低，端口(414)输出高电平，使(216)、(218)导通，(221)得电。这样，所说的关态不耗电的触摸延时开关处于“开”状态。当人体离开(201)时，复位端由低电平变为高电平，但是开关的状态不变。经过555置位端的电阻向电容充电，使置位端的电压逐渐变高，当置位端的电压超过(209)端口电压的2/3时，电路翻转，端口(414)输出低电平，使(216)、(218)截止，(221)失电，所说的关态不耗电的触摸延时开关处于“关”状态。其所说的关态不耗电的触摸延时开关的开启时间取决于555置位端的电阻与电容的值。
图6是另一种功能电路(515)，当采用(515)取代图3中的(215)时，所说的关态不耗电的触摸开关就成为关态不耗电的单键触摸翻转开关，(515)的端口(512)接入到(212)位置，(513)接入到(213)位置，(514)接入到(214)位置，(509)接入到(209)位置。这样，当人体触摸(201)时，(204)导通，通过(205)、(206)、(207)、(208)接入(509)，向(515)供电。同时(515)内部电路将端口(514)置高电平，使(216)、(218)导通，(221)得电。这时端口(512)的输入不起作用，所说的单键触摸翻转开关处于“开”状态。当人体离开(201)后再次触摸(201)时，通过(210)、(211)接入(512)，使(515)状态翻转，端口(514)输出低电平，使(216)、(218)截止，(221)失电，所说的单键触摸翻转开关处于“关”状态。
图7是又一种功能电路(615)，当采用(615)取代图3中的(215)时，所说的关态不耗电的触摸开关就成为关态不耗电的程序控制开关，(615)的端口(612)接入到(212)位置，(613)接入到(213)位置，(614)接入到(214)位置，(609)接入到(209)位置。这样，当人体触摸(201)时，(204)导通，通过(205)、(206)、(207)、(208)接入(609)，向(615)供电。同时通过(210)、(211)接入(612)，使单片机复位。单片机在执行程序的过程中，维持端口(614)为高电平，开关的状态就不会改变，所说的关态不耗电的程序控制开关处于“开”状态。这时(221)有电，可以带负载，也可以不带负载。单片机的其它端口(616)按照程序去控制相应的电器状态。当程序执行完毕时，程序的最后一条指令置端口(614)低电平，使(216)、(218)截止，(221)失电，所说的关态不耗电的程序控制开关处于“关”状态。
如图4，所说的触发电路(1)中的PNP三极管(204)，可以由P沟道场效应晶体管(304)替换，所说的P型开关电路(3)中的PNP三极管(218)，可以由P沟道场效应晶体管(318)替换，所说的N型开关电路(6)中的NPN三极管(216)，可以由N沟道场效应晶体管(316)替换。

Claims (3)

1.关态不耗电的触摸开关方案，包括电源电路(9)、触摸电极(TK)、稳压滤波电路(4)、功能电路(5)，输出口(OUT)，其特征在于：还包括触发电路(1)、启动电路(2)、P型开关电路(3)、整形电路(8)、N型开关电路(6)、和锁定电路(7)，(TK)电性连接在(1)的输入端，(1)的输出端一路通过(2)连接到(3)的输出端，(1)的输出端的另一路通过(8)整形后，连接到(5)的控制端，(3)的输出通过(4)稳压滤波后向(5)提供电源，(5)的输出端连接到(6)的控制端，(6)的输出端一路连接到(OUT)输出到负载，另一路通过(7)连接到(3)的控制端；
2.根据权利要求1所述的关态不耗电的触摸开关方案，其特征在于：触发电路(1)由触摸电极(TK)即(201)、电阻(202)、二极管(203)、PNP三极管(204)构成，启动电路(2)由二极管(205)构成，P型开关电路(3)由PNP三极管(218)构成，整形电路(8)由电阻(210)、(211)构成，N型开关电路(6)由NPN三极管(216)构成，锁定电路(7)由电阻(217)构成；
3.根据权利要求1所述的关态不耗电的触摸开关方案，其特征在于：所说的触发电路(1)中的PNP三极管(204)，可以由P沟道场效应晶体管(304)替换，所说的P型开关电路(3)中的PNP三极管(218)，可以由P沟道场效应晶体管(318)替换，所说的N型开关电路(6)中的NPN三极管(216)，可以由N沟道场效应晶体管(316)替换。
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