CN201985833U - 声光控制触摸延时开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种声光控制触摸延时开关，包括信号采集模块、信号处理模块、触摸片、延时模块；其中，信号采集模块第一输出端连接信号处理模块输入端，信号采集模块第二输出端连接延时模块第二输入端，信号处理模块输出端连接延时模块的第三输入端，触摸片连接延时模块第一输入端。本实用新型具有使用方便、成本低的特点，可应用于教学实验以及楼宇、工厂等实际生产、生活中。

Description

声光控制触摸延时开关

技术领域

本发明涉及开关技术，特别是涉及一种声光控制触摸延时开关。

背景技术

声光控制开关、触摸开关与生活密切相关，常见用于走廊、楼道、地下室、车库等的照明场所。采用无触点电子开关，克服了机械式开关使用寿命短的缺点，使用对人体无害，直接代替开关使用，亦可带动各类负载。

由此可见，在现有技术中，如果在安装有声光控制开关的环境中，当发生不方便或无法通过外部声音控制开关开通与关断的情况时，则声光控制开关失去作用；同理，如果在安装有触摸开关的环境中，当发生不方便或无法通过外部触摸控制开关开通与关断的情况时，触摸开关也失去作用。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提高一种使用方便、成本低的声光控制触摸延时开关。

为了达到上述目的，本实用新型提出的技术方案为：

一种声光控制触摸延时开关，包括用于采集声音信号和光信号的信号采集模块(1)，用于对采集的声音信号进行放大处理的信号处理模块(2)，用于在光信号微弱的情况下通过触摸打开所述声光控制触摸延时开关的触摸片(3)，用于对外部负载进行延时控制的延时模块(4)；其中，信号采集模块(1)的第一输出端(101)连接信号处理模块(2)的输入端(201)，信号采集模块(1)的第二输出端(102)连接延时模块(4)的第二输入端(402)，信号处理模块(2)的输出端(202)连接延时模块(4)的第三输入端(403)，触摸片(3)连接延时模块(4)的第一输入端(401)。

综上所述，本实用新型所述声光控制触摸延时开关，同时实现了声光控制和触摸控制；另外，由于声光控制电路和触摸控制电路都比较简单，所以所述声光控制触摸延时开关成本较低。

附图说明

图1为本实用新型所述声光控制触摸延时开关的组成结构示意图。

图2为本实用新型信号采集电路的组成结构示意图。

图3为本实用新型驻极体的组成结构示意图。

图4为本实用新型信号处理模块的组成结构示意图。

图5为本实用新型延时模块的组成结构示意图。

图6为本实用新型555定时器的组成结构示意图。

图7为本实用新型所述声光控制触摸延时开关实施例的组成结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步地详细描述。

图1为本实用新型所述声光控制触摸延时开关的组成结构示意图。如图1所示，本发明所述声光控制触摸延时开关包括用于采集声音信号和光信号的信号采集模块1，用于对采集的声音信号进行放大处理的信号处理模块2，用于在光信号微弱的情况下通过触摸打开所述声光控制触摸延时开关的触摸片3，用于对外部负载进行延时控制的延时模块4；其中，信号采集模块1的第一输出端101连接信号处理模块2的输入端201，信号采集模块1的第二输出端102连接延时模块4的第二输入端402，信号处理模块2的输出端202连接延时模块4的第三输入端403，触摸片3连接延时模块4的第一输入端401。

总之，信号采集模块采集声音信号和光信号，信号处理模块对声音信号进行放大处理，当外部环境的光线暗到一定程度时，通过外环境中较大的声音信号或人体触摸，打开所述声光控制触摸延时开关，外部负载开始工作；当延时模块延时一定的时间后，所述声光控制触摸延时开关自动关闭，外部负载停止工作。本实用新型所述声光控制触摸延时开关可同时实现声光控制和触摸控制，且成本较低。

图2为本实用新型信号采集电路的组成结构示意图。如图2所示，信号采集模块1包括采集声音信号的声音信号采集电路、采集光信号的感光电路；声音信号采集电路的输出端通过信号采集模块1的第一输出端101连接信号处理模块2的输入端201，感光电路的输出端通过信号采集模块1的第二输出端102连接延时模块4的第三输入端403。其中，声音信号采集电路包括驻极体和第一电阻R1，驻极体的一端连接第一电阻R1的一端，驻极体的另一端接地，第一电阻R1的另一端接电源，驻极体与第一电阻R1相连接的一端作为声音信号采集电路的输出端；感光电路包括第七电阻R7和光敏电阻R9，第七电阻R7的一端连接光敏电阻R9的一端，第七电阻的另一端连接电源，光敏电阻R9的另一端接地，光敏电阻R9与第七电阻R7相连接的一端作为所述感光电路的输出端。

图3为本实用新型驻极体的组成结构示意图。如图3所示，驻极体由一片单面涂有金属的驻极体薄膜与一个上面有若干小孔的背电极构成。驻极体面与背电极相对，中间有一个极小的空气隙，形成一个以空气隙和驻极体作绝缘介质，以背电极和驻极体上的金属层作为两个电极构成一个平板电容器。电容器的两极之间有输出电极。由于驻极体薄膜上分布有自由电荷，当声波引起驻极体薄膜振动而产生位移时，电容两极板之间的距离发生改变，从而引起电容的容量的变化。由于驻极体上的电荷数保持恒定，所以，电容的变化必然引起电容器两端电压的变化，从而输出电信号，实现声/电变换。由于实际电容器的电容量很小，输出的电信号极为微弱，输出阻抗极高，可达数百兆欧以上；因此，它不能直接与放大电路相连接，必须连接阻抗变换器。通常采用专用的场效应管和一个负载复合组成阻抗变换器。电容器的两个电极接在场效应管的栅源极之间，电容两端电压为栅源极偏置电压，偏置电压变化引起场效应管漏源极之间的电流变化，实现了阻抗变换。

实际应用中，为使驻极体输出的声音信号较比大，因此，将声音信号采集电路的输出电压设置为2.5V，通过测试，第一电阻阻值为20kΩ。

实际应用中，光敏电阻的阻值随光线强弱的变化而改变。在正常光照情况下，光敏电阻的阻值为5KΩ。

图4为本实用新型信号处理模块的组成结构示意图。如图4所示，信号处理模块2包括用于对所采集的声音信号进行电流放大的射极跟随器、用于对所采集的声音信号进行电压放大的放大电路，射极跟随器包括三极管Q1和三极管Q1射极电阻R4，放大电路包括三极管Q2、三极管Q2基极分压电阻R2和三极管Q2集电极上拉电阻R3，射极跟随器的基极通过信号处理模块2的输入端201连接信号采集模块的第一输出端101，射极跟随器的射极输出端通过隔直电容C1连接到放大电路三极管Q2的基极，三极管Q2集电极与其上拉电阻R3的连接端作为放大电路的集电极输出端，通过信号处理模块2的输出端202连接延时模块的第三输入端403。

实际应用中，驻极体所采集的声音信号比较微弱，需要对声音信号进行放大处理。由于驻极体输出阻抗高，因此，信号处理模块包括射极跟随器和放大电路。射极跟随器具有输入阻抗高、输出阻抗低的特性，其作为一种电流放大器，具有较强的负载能力。

图5为本实用新型延时模块的组成结构示意图。如图5所示，延时模块4包括555定时器、旁路电阻R5、充电电阻R6和充电电容C2；其中，旁路电阻R5一端连接555定时器的触发输入端，另一端通过所述延时模块4的第三输入端403连接信号处理模块2的输出端202；555定时器触发输入端通过所述延时电路4第一输入端401连接到触摸片3；555定时器复位端通过所述延时电路4的第二输入端402连接到信号采集模块1的第二输出端102；充电电阻R6一端连接555定时器放电端，另一端连接555定时器电源端，555定时器电源端接电源；充电电容C2一端连接555定时器放电端，另一端接地；555定时器阈值输入端连接555定时器放电端，555定时器输出端连接外部负载。

图6为本实用新型555定时器的组成结构示意图。如图6所示，555定时器包括运算放大器C₁、运算放大器C₂、由与非门G₁和与非门G₂组成的基本RS触发器、与非门G₃、反相器G₄、三个5KΩ电阻组成的分压器、放电三极管T_D；其中，555定时器的第1脚为接地端，555定时器的第8脚为电源端，电源端外接电源V_CC，三个5KΩ电阻依次连接在电源端与运算放大器C₁正相端之间、运算放大器C₁正相端与运算放大器C₂反相端之间、运算放大器C₂反相端与接地端之间；运算放大器C₁正相端作为第5引脚，是555定时器的电压控制端，用V_CO表示；运算放大器C₁反相端作为第6引脚，是555定时器的阈值输入端，用V_I1表示；运算放大器C₂正相端作为第2脚，是555定时器的触发输入端，用V_I2表示；运算放大器C₁输出端连接与非门G₁的第一输入端，运算放大器C₂输出端接与非门G₂的第一输入端，非门G₁的输出端连接非门G₂的第二输入端，非门G₂的输出端连接非门G₁的第二输入端，非门G₁的第三输入端连接555定时器的第4脚，与非门G₁和与非门G₂组成的基本RS触发器；555定时器的第4脚作为复位端，用

表示；与非门G₂输出端作为基本RS触发器的输出端连接与非门G₃的第一输入端，555定时器的复位端还连接非门G₃的第二输入端；非门G₃的输出端一方面作为反相器G₄的输入端，另一方面通过一个电阻连接放电三极管T_D基极；反相器G₄的输出端作为第3脚，是555定时器的输出端，用V_O表示；放电三极管T_D集电极作为第7脚，是555定时器的放电端，用V’_O表示，放电三极管T_D发射极接地。

本实用新型中，声光控制触摸延时开关实质上就是一个由555定时器为核心部件的单稳态电路。所谓单稳态电路是指电路的输出信号只能在一种状态下保持稳定，电路的另一种暂时状态无法稳定保持，经过延时后，暂时状态自动恢复到稳定状态。延时时间由外围电阻和电容决定，声音信号和触摸信号持续时间无关。

在由555定时器作为核心部件而组成的单稳态延时电路中，555定时器的功能主要取决于运算放大器C₁、运算放大器C₂，运算放大器C₁和运算放大器C₂的输出控制基本RS触发器和放电三极管T_D的状态。当触发输入端电压与运算放大器C₂的参考电压存在关系

时，运算放大器C₂的输出为高电平，基本RS触发器被置位，放电三极管T_D截止。当阈值输入端与电压运算放大器C₁的参考电压存在关系

时，运算放大器C₁的输出为高电平，基本RS触发器被复位，放电三极管T_D导通。当触发输入端电压与运算放大器C₂的参考电压存在关系

时，且当阈值输入端与电压运算放大器C₁的参考电压存在关系

时，基本RS触发器处于保持状态，放电三极管T_D也处于保持状态。此外，当555定时器的复位端为低电平时，555定时器被强制复位，输出端电压为低电平。

实施例

图7为本实用新型所述声光控制触摸延时开关实施例的组成结构示意图。如图7所示，本实施例中，555定时器第3脚作为输出端通过共射极放大三极管Q3的放大作用，由三极管Q3的集电极控制继电器K1；外部电阻R8通过LED指示阳极串接LED指示灯后，整体与继电器K1并联，同时，继电器K1两端还并联一个反向二极管；进而，由继电器K1控制指示灯的点亮与熄灭。这里，继电器K1为一常开触点。

在环境光线较弱的情况下，当环境声音较小且无人触摸触摸片时，555定时器第2脚作为触发输入端，其高电平大于VCC/3，555定时器处于稳态，555定时器输出端的输出电平为零电平，故LED指示灯不亮。当有人触摸触摸片或者环境声音较高时，触发输入端产生低于VCC/3的低电平脉冲，555定时器中的基本RS触发器被置位，555定时器第3脚输出高电平，该高电平控制继电器K1闭合，LED指示灯被点亮；同时，作为555定时器放电端的第7脚内部放电三极管导通，放电电容C2快速放电，当作为555定时器阈值输入端的第6脚电平下降至小于2VCC/3时，电源又通过充电电阻R6对C2缓慢充电，第6脚电压不断上升；当第6脚电压上升至2VCC/3时，基本RS触发器复位，第3脚输出低电平，该低电平控制继电器K1打开，LED指示灯熄灭，555定时器由暂态恢复至稳态，即LED指示灯延时一定时间后熄灭。

实际应用中，调整充电电阻R6的阻值或充电电容C2的电容量，可以改变LED指示灯的点亮时间。

实际应用中，人体是一个导体，且有相当大的电容，当人触摸开关时，触摸片上的一部分电荷会转移到人体上，从而形成瞬间电流。触摸片可以捕捉到瞬间电流引起的电压降，由此触发单稳态电路并驱动相关器件的导通或关断。人体触摸触摸片的瞬间电流使2脚状态改变，3脚输出高电平，开关打开。另外，为防止人体触摸的瞬间电流被放大电路中的三极管集电极电阻旁路掉，触摸功能无法使用，在放大器输出端与555定时器第2脚之间接一旁路电阻R5，经测试，旁路电阻的电阻为10MΩ。

经实验测得，555定时器第4脚的电压在0.45V以下时，会使555定时器复位；而555定时器第4脚的电压高于1V时，555定时器不会发生复位。为了使555定时器在正常光照下不工作，将555定时器第4脚的电压限制在0.45V以下，考虑到光敏电阻的灵敏度，将第七电阻R7的阻值设置为500kΩ。

综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种声光控制触摸延时开关，其特征在于，所述延时开关包括用于采集声音信号和光信号的信号采集模块(1)，用于对采集的声音信号进行放大处理的信号处理模块(2)，用于在光信号微弱的情况下通过触摸打开所述声光控制触摸延时开关的触摸片(3)，用于对外部负载进行延时控制的延时模块(4)；其中，信号采集模块(1)的第一输出端(101)连接信号处理模块(2)的输入端(201)，信号采集模块(1)的第二输出端(102)连接延时模块(4)的第二输入端(402)，信号处理模块(2)的输出端(202)连接延时模块(4)的第三输入端(403)，触摸片(3)连接延时模块(4)的第一输入端(401)。

2.根据权利要求1所述的声光控制触摸延时开关，其特征在于，所述信号采集模块(1)包括采集声音信号的声音信号采集电路、采集光信号的感光电路；声音信号采集电路的输出端通过所述信号采集模块(1)的第一输出端(101)连接信号处理模块(2)的输入端(201)，感光电路的输出端通过所述信号采集模块(1)的第二输出端(102)连接所述延时模块(4)的第三输入端(403)。

3.根据权利要求2所述的声光控制触摸延时开关，其特征在于，所述声音信号采集电路包括驻极体和第一电阻(R1)，驻极体的一端连接第一电阻(R1)的一端，驻极体的另一端接地，第一电阻(R1)的另一端接电源，驻极体与第一电阻(R1)相连接的一端作为所述声音信号采集电路的输出端，通过所述信号采集模块(1)的第一输出端(101)连接信号处理模块(2)的输入端(201)。

4.根据权利要求2所述的声光控制触摸延时开关，其特征在于，所述感光电路包括第七电阻(R7)和光敏电阻(R9)，第七电阻(R7)的一端连接光敏电阻(R9)的一端，第七电阻的另一端连接电源，光敏电阻(R9)的另一端接地，光敏电阻(R9)与第七电阻(R7)相连接的一端作为所述感光电路的输出端，通过所述信号采集模块(1)的第二输出端(102)连接所述延时模块(4)的第三输入端(403)。

5.根据权利要求1所述的声光控制触摸延时开关，其特征在于，所述信号处理模块(2)包括用于对所采集的声音信号进行电流放大的射极跟随器、用于对所采集的声音信号进行电压放大的放大电路，射极跟随器包括三极管(Q1)和三极管(Q1)射极电阻(R4)，放大电路包括三极管(Q2)、三极管(Q2)基极分压电阻(R2)和三极管(Q2)集电极上拉电阻(R3)，射极跟随器的基极通过所述信号处理模块(2)的输入端(201)连接所述信号采集模块(1)的第一输出端(101)，射极跟随器的射极输出端通过隔直电容(C1)连接到放大电路三极管(Q2)的基极，三极管(Q2)集电极与其上拉电阻(R3)的连接端作为放大电路的集电极输出端，通过所述信号处理模块(2)的输出端(202)连接所述延时模块(4)的第三输入端(403)。

6.根据权利要求1所述的声光控制触摸延时开关，其特征在于，所述延时模块(4)包括555定时器、旁路电阻(R5)、充电电阻(R6)和充电电容(C2)；其中，旁路电阻(R5)一端连接555定时器触发输入端，另一端通过所述延时模块(4)的第三输入端(403)连接所述信号处理模块(2)的输出端(202)；555定时器触发输入端通过所述延时电路(4)的第一输入端(401)连接到所述触摸片(3)；555定时器复位端通过所述延时电路(4)的第二输入端(402)连接到所述信号采集模块(1)的第二输出端(102)；所述充电电阻(R6)一端连接555定时器放电端，另一端连接555定时器电源端，555定时器电源端接电源；充电电容(C2)一端连接555定时器放电端，另一端接地；555定时器阈值输入端连接555定时器放电端，555定时器输出端连接外部负载。

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