CN102394623A

CN102394623A - 电子式触摸开关

Info

Publication number: CN102394623A
Application number: CN201110275288XA
Authority: CN
Inventors: 黄宇嵩
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-09-16
Filing date: 2011-09-16
Publication date: 2012-03-28

Abstract

本发明是关于一种电子式触摸开关。该触摸开关由12V直流电源DC、两个触摸电极、CMOS逻辑电路、电平放大及执行电路和工作状态指示电路组成。电子式触摸开关是利用电子方式取代机械开关的一种装置，电子式触摸开关是利用电子方式取代机械开关的一种装置，通过轻轻地触摸触摸电极即可控制电路的工作状态。本发明所述的电子式触摸开关能克服机械式开关存在体积大、按触力大、切换速度低、触点易产生火花、不防抖动、易磨损等各种缺陷。该触摸开关的核心元件采用CMOS集成电路CD4011，输出电路除驱动继电器外，还可用于驱动光、电、可控硅等控制电路。

Description

电子式触摸开关

技术领域

本发明属于电子技术应用领域，是关于一种电子式触摸开关。

背景技术

电子式触摸开关在电器、仪表及自动化控制方面广泛使用。机械式开关的缺点是：按触力大、切换速度慢、触点易产生火花、不防抖易磨损、且体积大。为了克服现有机械式开关存在的种种缺陷，研究制作一种通用型的电子式触摸开关很有必要。

本发明所述的电子式触摸开关可以很好的克服机械式开关存在的种种缺陷。电子式触摸开关是利用电子方式取代机械开关的一种装置，通过轻轻地触摸触摸电极即可控制电路的工作状态。本发明所述的电子式触摸开关能克服机械式开关存在体积大、按触力大、切换速度低、触点易产生火花、不防抖动、易磨损等种种缺陷。该触摸开关的核心元件采用CMOS集成电路CD4011，输出电路除驱动继电器外，还可用于直接驱动光、电、可控硅等控制电路。

以下详细说明本发明所述的电子式触摸开关在制作过程中所涉及的有关技术内容。

发明内容

发明目的及有益效果：电子式触摸开关是利用电子方式取代机械开关的一种装置，通过轻轻地触摸触摸电极即可控制电路的工作状态。本发明所述的电子式触摸开关能克服机械式开关存在体积大、按触力大、切换速度低、触点易产生火花、不防抖动、易磨损等各种缺陷。该触摸开关的核心元件采用CMOS集成电路CD4011，输出电路除驱动继电器外，还可用于驱动光、电、可控硅等控制电路。

技术特征：电子式触摸开关，由12V直流电源DC、两个触摸电极、CMOS逻辑电路、电平放大及执行电路和工作状态指示电路组成，其特征包括：

CMOS逻辑电路：由二输入端四与非门集成电路IC1、两个触摸电极SA1和SA2、电阻R1和电阻R2组成，二输入端四与非门集成电路IC1的型号为CD4011，二输入端四与非门集成电路IC1的9脚接电阻R1的一端和触摸电极SA1的一端，电阻R1的另一端接电路正极VCC，触摸电极SA1的另一端接电路地GND，二输入端四与非门集成电路IC1的13脚接电阻R2的一端和触摸电极SA2的一端，电阻R2的另一端接电路正极VCC，触摸电极SA2的另一端接电路地GND，二输入端四与非门集成电路IC1的14脚接电路正极VCC，二输入端四与非门集成电路IC1的7脚接电路地GND，二输入端四与非门集成电路IC1的10脚与12脚相连，二输入端四与非门集成电路IC1的8脚与11脚相连；

电平放大及执行电路：由PNP型晶体管VT1、继电器J、保护二极管D1组成，PNP型晶体管VT1的基极接二输入端四与非门集成电路IC1的11脚，PNP型晶体管VT1的发射极接继电器J线圈的一端和保护二极管D1的正极，继电器J线圈的另一端和保护二极管D1的负极接电路正极VCC，PNP型晶体管VT1的集电极接电路地GND。

其他部分电路的组成及元器件相互间的连接特征

工作状态指示电路：由红色发光二极管LED和电阻R3组成，红色发光二极管LED的负极接PNP型晶体管VT1的发射极，红色发光二极管LED的正极接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接电路正极VCC。

12V直流电源DC的正极与电路正极VCC相连，12V直流电源DC的负极与电路地GND相连。

电路工作原理：电子式触摸开关的电路图很简单，只用了8只元件，该电路的核心是一个二输入端四与非门集成电路IC1。CMOS集成电路只要求一个非常微弱的电流即可控制，这种电路的高灵敏度使触摸操作成为可能。二输入端四与非门集成电路IC1的9脚13脚与电路地GND分别接于开与关触摸金属片。逻辑状态通过两个电阻R1和R2连接到电路正极VCC，这两只电阻阻值非常大(9MΩ)。皮肤的电阻通常比9.1MΩ要低得多，所以手指触摸能够改变二输入端四与非门集成电路IC1的输出状态。为了能够驱动大功率电器，实现开关的功能，二输入端四与非门集成电路IC1输出的高电平，最后由一个PNP型晶体管VT1驱动继电器J。

附图说明

附图1是本发明提供一个电子式触摸开关的实施例电路工作原理图。

具体实施方式

按照说明书附图1所示电路工作原理图和附图说明及以下所述的技术要求实施，即可实现本发明。

元器件的参数及选择要求

IC1为二输入端四与非门集成电路，型号选用CD4011；

VT1为PNP型晶体管，型号可选用2SC9012或BC327等型号；

Dl为保护二极管，型号选硅开关二极管1N4148；LED为红色发光二极管；

电阻选用功率为1/8W金属膜电阻，电阻R1和电阻R2的阻值均为9.1MΩ；电阻R3的阻值均为1KΩ；

两个触摸电极SA1和SA2可分别用两块尺寸10mm×10mm的金属片制作；

J为12V继电器，触点功率为250V/2A，继电器的额定功率不应该超过是250V/2A，否则需要增加功率一级放大电路；

本实施例的直流电源DC的工作电压为12V。

制作与电路调试

电子式触摸开关上两个触摸电极SA1和SA2均由两块小金属片相距1mm，用铆钉分别固定在绝缘板上。为了使电子式触摸开关能在有强电力设备的附近可靠工作，为了避免或减轻电磁干扰，两个触摸电极SA1和SA2的引线尽量远离二输入端四与非门集成电路IC1的引脚，建议电路板外面套用金属外壳，且金属外壳应与电路地GND连接。

IC1是CMOS集成电路，它很容易因静电放电而损坏。焊接时应避免接触CMOS集成电路IC1的引脚，在制作时一定要保持人体和电路板接保护地线。必要时可以使用IC插座，以防止在焊接过程中IC1被静电所损坏。注意：CMOS集成电路IC1没有使用到的引脚必须全部接地。

如果电路工作不正常，首先应检查电路焊接是否存在连接错误；其次检查电路的所有外部连接是否有错误，任何错误均会导致电路工作失常；第三是确保IC1插入后IC1插座任何引脚没有发生弯曲，检查其它元件是否损坏或性能变差。

当电路接通12V直流电源后，轻轻触摸电路板上的触摸电极SA1的瞬间，应该能听到继电器J开关触点闭合声音，同时红色发光二极管LED应被点亮；若摸触摸触电极SA2，应该能听到继电器J开关触点发出释放声音，红色发光二极管LED应熄灭。

继电器线圈在工作时的最大工作电流约24mA。

Claims

1.一种电子式触摸开关，由12V直流电源DC、两个触摸电极、CMOS逻辑电路、电平放大及执行电路和工作状态指示电路组成，其特征包括：

CMOS逻辑电路由二输入端四与非门集成电路IC1、两个触摸电极SA1和SA2、电阻R1和电阻R2组成，二输入端四与非门集成电路IC1的型号为CD4011，二输入端四与非门集成电路IC1的9脚接电阻R1的一端和触摸电极SA1的一端，电阻R1的另一端接电路正极VCC，触摸电极SA1的另一端接电路地GND，二输入端四与非门集成电路IC1的13脚接电阻R2的一端和触摸电极SA2的一端，电阻R2的另一端接电路正极VCC，触摸电极SA2的另一端接电路地GND，二输入端四与非门集成电路IC1的14脚接电路正极VCC，二输入端四与非门集成电路IC1的7脚接电路地GND，二输入端四与非门集成电路IC1的10脚与12脚相连，二输入端四与非门集成电路IC1的8脚与11脚相连；

电平放大及执行电路由PNP型晶体管VT1、继电器J、保护二极管D1组成，PNP型晶体管VT1的基极接二输入端四与非门集成电路IC1的11脚，PNP型晶体管VT1的发射极接继电器J线圈的一端和保护二极管D1的正极，继电器J线圈的另一端和保护二极管D1的负极接电路正极VCC，PNP型晶体管VT1的集电极接电路地GND。

2.根据权利要求1所述的电子式触摸开关，其特征是：工作状态指示电路由红色发光二极管LED和电阻R3组成，红色发光二极管LED的负极接PNP型晶体管VT1的发射极，红色发光二极管LED的正极接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接电路正极VCC。

3.根据权利要求1所述的电子式触摸开关，其特征是：12V直流电源DC的正极与电路正极VCC相连，12V直流电源DC的负极与电路地GND相连。

4.根据权利要求1所述的电子式触摸开关，其特征是：两个触摸电极为触摸电极SA1和触摸电极SA2，分别用两块尺寸10mm×10mm的金属片制作。