CN202261220U - 一种单线制电子触摸开关 - Google Patents

Abstract

一种单线制电子触摸开关，电子触摸开关包括触摸感应模块、电源模块、开关驱动模块和负载检测模块，触摸感应模块用于接收电容式触摸开关输入的触摸感应信号，并根据触摸感应信号控制开关驱动模块动作，以导通负载的供电回路，电源模块给触摸感应模块供电，负载检测模块检测开关驱动模块输出电压，并反馈给触摸感应模块。本实用新型可以带动各种负载，负载范围更广，负载可以为电感性、电容性、纯阻性及高频开关电源负载，。本实用新型中还设有负载检测电路，为开关提供负载检测，如开关无负载，在面板上可以看到该路背景指示灯不亮，而且触摸无作用，同时可以判定该路负载是否损坏（开路）。在无负载情况下，可以准确判定触摸位置，更具人性化。

Description

一种单线制电子触摸开关

技术领域

    本实用新型公开一种触摸开关，特别是一种单线制电子触摸开关。

背景技术

    目前，市场上的交流电开关多数为机械按键式开关。存在机械磨损、以及开关时出现火花等问题，对于某些场合，如：易燃、易爆、煤气泄漏房间等不适用。在此情形下，出现了电子式开关，开关过程中，不再出现火花等危险情况。目前的电子开关普遍不具有输出检测功能，当输出过压、过载时，容易产生危险，存在安全隐患。

发明内容

针对上述提到的现有技术中的电子开关存在安全隐患的缺点，本实用新型提供一种新的单线制电子触摸开关，其在开关驱动模块输出端连接有负载检测模块，用于检测负载电压，同时将检测信号输出给触摸感应模块。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：一种单线制电子触摸开关，电子触摸开关包括触摸感应模块、电源模块、开关驱动模块和负载检测模块，触摸感应模块用于接收电容式触摸开关输入的触摸感应信号，并根据触摸感应信号控制开关驱动模块动作，以导通负载的供电回路，电源模块给触摸感应模块供电，负载检测模块检测开关驱动模块输出电压，并反馈给触摸感应模块。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：

所述的触摸感应模块设有一个以上电容式触摸开关接口。

所述的开关驱动模块设有一个以上，触摸感应模块分别输出控制信号控制各个开关驱动模块。

所述的负载检测模块设有一路以上，每一路负载检测模块检测一个开关驱动模块的输出电压，并反馈给触摸感应模块。

所述的负载检测模块采用串联连接的分压电阻，分压电阻一端连接在开关驱动模块输出端，分压电阻另一端接地，分压电阻的公共端与触摸感应模块连接。

所述的触摸感应模块采用触摸感应芯片。

所述的电子触摸开关中还包括馈电单元，馈电单元包括稳压二极管和整流单元，稳压二极管连接在开关驱动模块上，稳压二极管输出给整流单元进行整流，整流单元输出连接至电源模块上。

所述的电源模块包括整流桥、变压器、开关管、RC振荡单元和稳压芯片，外接交流电源经整流桥整流后输入变压器的初级线圈一端，开关管连接在变压器的初级线圈另一端和地之间，RC振荡单元连接在开关管的控制端上，变压器次级线圈输出给稳压芯片，经稳压芯片稳压后输出给触摸感应模块供电。

所述的电源模块还包括反馈单元，反馈单元包括光耦和稳压二极管，稳压二极管连接在变压器次级线圈上，采样变压器次级线圈的输出电压，并将采样结果输出给光耦内的发光二极管，光耦内的光敏三极管输出至开关管的控制端上，控制开关管的通断。

所述的开关驱动模块包括双向可控硅和光耦，触摸感应模块输出控制信号给光耦，经光耦输出控制双向可控硅的通断，双向可控硅控制导通负载的供电回路。

所述的触摸开关还包括状态指示模块，状态指示模块包括三个红色LED和三个白色LED，六个LED分别连接在触摸感应模块的输出端上。

本实用新型的有益效果是：本实用新型可以带动各种负载，负载范围更广，负载可以为电感性、电容性、纯阻性及高频开关电源负载，如节能灯、开关电源、交流电机、LED新光源、普通日光灯等等，其克服了传统开关的负载范围小，负载能力弱的缺点。本实用新型设有负载检测模块，用于检测负载电压等，已达到过压、过载保护。同时，本实用新型中使用开关电源作为电源模块，利用它的高效率，可以减轻自身功耗，带动更小功率的负载，如LED灯等。另外，本实用新型中使用低功耗类LDO稳压芯片、触摸芯片等，可以降低整体功耗，总功耗小于2.2mW（没有背光指示灯下测得），单路静态总功耗小于10mW（有指示灯下测得）。本实用新型简化电路，提升电源利用率。本实用新型使用双路不同稳压值的LDO（U2=3.0V，U3=3.3V），馈电电源及开关电源分开供电，单路导通时，不会影响其余负载的功耗，真正起到靠自身导通馈电自行供电需求。本实用新型将馈电低频滤波与高频开关电源分开使用不同滤波电路，消除通电时复位时间的影响，电路更稳定，更安全。本实用新型中还设有负载检测电路，为开关提供负载检测，如开关无负载，在面板上可以看到该路背景指示灯不亮，而且触摸无作用，同时可以判定该路负载是否损坏（开路）。在无负载情况下，可以准确判定触摸位置，更具人性化。

下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型电路方框图。

图2为本实用新型电路原理图。

图3为本实用新型触摸感应模块部分电路原理图。

图4为本实用新型开关电源模块部分电路原理图。

图5为本实用新型稳压模块部分电路原理图。

图6为本实用新型开关驱动模块部分电路原理图。

图7为本实用新型状态指示模块部分电路原理图。

图8为本实用新型负载检测模块部分电路原理图。

具体实施方式

本实施例为本实用新型优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本实用新型保护范围之内。

请参看附图1和附图2，本实用新型主要包括触摸感应模块、电源模块、开关驱动模块和负载检测模块，触摸感应模块用于接收电容式触摸开关输入的触摸感应信号，并根据触摸感应信号控制开关驱动模块动作，以导通负载的供电回路，电源模块给触摸感应模块供电，负载检测模块检测开关驱动模块输出电压，并反馈给触摸感应模块。

请结合参看附图1、附图2和附图3，本实施例中，触摸感应模块的核心器件为触摸感应芯片U4，本实施例中，触摸感应芯片U4采用型号为ADPT008的触摸感应芯片，其包括有8路触摸感应输入和8个I/O口，且具有数据处理能力，触摸感应芯片U4为低功耗触摸器件，静态功耗小于5uA，具体实施时，也可以采用其他类似功能的芯片替换。本实施例中，触摸感应模块上设有一个以上电容式触摸开关接口，可用于连接电容式触摸开关，本实施例中，每个电容式触摸开关接口上串接一个电容，可以起到滤波作用减少50~100Hz电源杂波干扰，具体实施时，电容式触摸开关可集成在本实用新型内，也可以设置在本实用新型外部，通过接口与本实用新型连接。本实施例中，触摸感应芯片U6的灵敏度调节接口上连接有调节电容C9，通过改变电容C9的大小，可调节触摸感应芯片U4对电容式触摸开关感应的灵敏度。本实施例中，以采用其中3路为例进行具体说明，即在触摸感应芯片U4上连接有三个电容式触摸开关，同时触摸感应芯片U4输出三路控制信号，控制三个开关驱动模块工作，具体实施时，可以根据实际需要进行增减，可以仅设置一路，也可以设置两路或其他多路，当其仅设置一路时，本实用新型为节能型单线制单路电容感应式触摸开关，当其设置两路以上是，本实用新型则为节能型单线制多路电容感应式触摸开关。本实施例中，触摸感应芯片U4输出端上分别连接有一个三极管，触摸感应芯片U4分别输出信号至三极管Q2、三极管Q3和三极管Q4的基极，三极管Q2、三极管Q3和三极管Q4的发射极分别接地，三极管Q2、三极管Q3和三极管Q4的集电极分别与一个开关驱动模块的控制输入端连接，触摸感应芯片U4通过三极管控制开关驱动模块工作。

请结合参看附图1、附图2、附图4和附图5，本实施例中，电源模块主要包括开关电源部分和稳压模块部分，电源模块包括整流桥BD1、变压器T、开关管Q1、RC振荡单元和稳压芯片U2、稳压芯片U3，整流桥BD1连接在本实用新型的市电输入接口上，本实施例中，整流桥BD1一端连接在市电火线输入接口上，另一端连接在第一路开关驱动模块的负载连接端上，当本实用新型的第一路开关驱动模块处于断开状态时，220V交流直接加在整流桥BD1上，经整流桥BD1整流后，输出高压直流电，本实施例中，变压器T和开关管Q1组成高频开关电源，整流桥BD1整流后的高压直流电直接输入至变压器T的初级线圈的一端，变压器T的初级线圈的另一端通过开关管Q1接地，本实施例中，电阻R4和电容C2组成RC振荡单元，RC振荡单元一端连接在变压器T的一个线圈上，该线圈的另一端接地，RC振荡单元另一端连接在开关管Q1的控制端上，控制开关管Q1的通断，从而实现高压直流电通过变压器T，经过变压器T转换成5V低压电源，然后经过二极管D3整流后输入给稳压芯片U2和稳压芯片U3，经稳压芯片U2和稳压芯片U3稳压后输出给触摸感应芯片U4供电。本实施例中，稳压芯片U2和稳压芯片U3采用低压差、低功耗的LDO器件，以降低稳压电路中的静态功耗，本实施例中，稳压芯片U2采用型号为HI7130的稳压芯片，稳压芯片U3采用型号为HI7133的稳压芯片，具体实施时，也可以采用类似功能的其他芯片替换。本实施例中，电源模块中还包括有整流桥BD2，整流桥BD2一端连接在第二路开关驱动模块的负载连接端上，整流桥BD2另一端连接在第三路开关驱动模块的负载连接端上，整流桥BD2与整流桥BD1并联，整流桥BD2的输出端也连接在变压器T上，当第二路开关驱动模块或第三路开关驱动模块中有一路导通时，外接市电通过整流桥BD2进行整流，进行供电。本实施例中，整流桥BD1和整流桥BD2与变压器T之间串接有电阻R1，电阻R1与变压器T的公共端和地之间连接有电容C1，电阻R1和电容C1组成RC滤波电路，能滤除整流桥BD1和整流桥BD2输出的高频干扰。本实施例中，稳压芯片U2和稳压芯片U3的输出经过电阻R7输入至触摸感应芯片U4的振荡信号输入端，电阻R7为触摸感应芯片U4的振荡电阻。本实施例中，电源模块中还包括有反馈单元，反馈单元主要包括光耦OP0和稳压二极管D2，稳压二极管D2连接在变压器T次级线圈上，即稳压芯片U2和稳压芯片U3的输入引脚上，用于采样变压器T次级线圈的输出电压，并将采样结果输出给光耦OP0内的发光二极管，当采样结果高于稳压二极管D2的击穿电压时，稳压二极管D2导通，使光耦OP0内的发光二极管发光，同时使光耦OP0的次级，即光耦OP0内的光敏三极管也导通，光耦OP0内的光敏三极管输出至开关管Q1的控制端上，光耦OP0内的光敏三极管导通，将开关管Q1的控制端电位拉低，控制开关管Q1断开，实现输出高压保护。

请结合参看附图1、附图2和附图6，本实施例中，开关驱动模块设有三个，每个开关驱动模块的电路结构都相同，本实施例中，仅以第一路开关驱动模块为例，对其电路进行具体说明。本实施例中，第一路开关驱动模块主要包括光耦OP1和双向可控硅T1，光耦OP1的初级一端通过限流电阻R5和电容C11接地，另一端连接到三极管Q4的集电极上，光耦OP1的次级连接在双向可控硅T1的控制端上，通过双向可控硅控制负载的回路通断。光耦OP1是过零触发光耦隔离驱动器，使用此器件可使电流过零时才接通负载，降低电子开关的干扰噪声，延长负载寿命及对电子开关的电流冲击损害。

请结合参看附图1、附图2和附图7，本实用新型中，还包括有状态指示模块，本实施例中，状态指示灯采用双色LED，其中包括三个红色LED和三个白色LED，三个白色LED分别通过一个限流电阻连接在触摸感应芯片U4的一个输出端上，用于指示一路开关驱动模块的工作状况，当触摸感应芯片U4的一个输出端上的开关驱动模块为导通时，触摸感应芯片U4对应的I/O口输出低电平，则相应的LED点亮，当触摸感应芯片U4对应的I/O口输出高电平时，相应的LED熄灭，相应的开关驱动模块导通工作。三个红色LED分别连接在触摸感应芯片U4的控制信号输出端上。同时，状态指示灯还可以作为背景灯使用，不仅可以指示相应的开关驱动模块的工作状况，还能在黑暗中，指示本实用新型所在位置。本实用新型采用双色LED灯，当相应的负载通电时，显示一种颜色的LED，当相应的负载断电时，显示另一种颜色的LED。

本实用新型中还包括馈电单元，本实施例中的馈电单元包括稳压二极管ZD1、稳压二极管ZD2、稳压二极管ZD3和整流单元，稳压二极管ZD1连接在双向可控硅T1的控制端上，稳压二极管ZD2连接在双向可控硅T2的控制端上，稳压二极管ZD3连接在双向可控硅T3的控制端上，每个稳压二极管分别输出给整流单元，本实施例中，整流单元包括二极管D5、二极管D6和二极管D7，其中，二极管D5与稳压二极管ZD1的输出端连接，二极管D6与稳压二极管ZD2的输出端连接，二极管D7与稳压二极管ZD3的输出端连接，二极管D5、二极管D6和二极管D7的输出分别连接至稳压芯片U3的输入引脚上，在本实用新型中的电子开关接通时，高压电源降低后，电源模块部分无法正常工作时，可以通过馈电模块继续为触摸感应芯片U4提供工作电流。

请结合参看附图1、附图2和附图8，本实用新型中还包括负载检测模块，负载检测模块采用串联连接的分压电阻，本实施例中，负载检测模块分为三路，分别检测一个开关驱动模块的输出，本实施例中，以第一路为例，进行具体说明，第一路分压电阻包括依次串联连接的电阻R10、电阻R34和电阻R28，电阻R10连接在开关驱动模块输出端，电阻R28接地，电阻R34和电阻R28的公共端与触摸感应模块的一个I/O口连接，将检测信号传输给触摸感应模块。负载检测模块还能为开关提供负载检测，如开关无负载，在面板上可以看到该路背景指示灯不亮，而且触摸无作用，同时可以判定该路负载是否损坏（开路）。在无负载情况下，可以准确判定触摸位置，更具人性化。

本实施例中，触摸开关包括4个外接接口，其中一个可用于与交流市电的火线连接，另外三个接口分别与一个负载连接，与火线连接的输入接口分别与每个开关驱动模块中的光耦的次级的一端连接，每个开关驱动模块中的光耦的次级的另一端分别与一个和负载连接的输出接口连接。

本实用新型在使用时，将火线连接在本实用新型的与火线连接的输入接口上，另外三个接口上分别连接一个负载，当负载不导通时，外接市电通过整流桥BD1整流后，再经过开关电源部分变压后输出给稳压芯片U2和稳压芯片U3，由稳压芯片U2和稳压芯片U3给触摸感应芯片U4供电。当有触摸开关输入控制信号给触摸感应芯片U4时，触摸感应芯片U4输出相应的控制信号，使相应的开关驱动模块中的光耦导通，光耦驱动相应的开关驱动模块中的双向可控硅导通，双向可控硅接通火线与对应的负载，使对应的负载上电，同时，相应的状态指示灯熄灭，实现开关控制。

本实用新型可以带动各种负载，负载范围更广，负载可以为电感性、电容性、纯阻性及高频开关电源负载，如节能灯、开关电源、交流电机、LED新光源、普通日光灯等等，其克服了传统开关的负载范围小，负载能力弱的缺点。本实用新型设有负载检测模块，用于检测负载电压等，已达到过压、过载保护。同时，本实用新型中使用开关电源作为电源模块，利用它的高效率，可以减轻自身功耗，带动更小功率的负载，如LED灯等。另外，本实用新型中使用低功耗类LDO稳压芯片、触摸芯片等，可以降低整体功耗，总功耗小于2.2mW（没有背光指示灯下测得），单路静态总功耗小于10mW（有指示灯下测得）。本实用新型简化电路，提升电源利用率。本实用新型使用双路不同稳压值的LDO（U2=3.0V，U3=3.3V），馈电电源及开关电源分开供电，单路导通时，不会影响其余负载的功耗，真正起到靠自身导通馈电自行供电需求。本实用新型将馈电低频滤波与高频开关电源分开使用不同滤波电路，消除通电时复位时间的影响，电路更稳定，更安全。本实用新型中还设有负载检测电路，为开关提供负载检测，如开关无负载，在面板上可以看到该路背景指示灯不亮，而且触摸无作用，同时可以判定该路负载是否损坏（开路）。在无负载情况下，可以准确判定触摸位置，更具人性化。

以上对本实用新型实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种单线制电子触摸开关，其特征是：所述的电子触摸开关包括触摸感应模块、电源模块、开关驱动模块和负载检测模块，触摸感应模块用于接收电容式触摸开关输入的触摸感应信号，并根据触摸感应信号控制开关驱动模块动作，以导通负载的供电回路，电源模块给触摸感应模块供电，负载检测模块检测开关驱动模块输出电压，并反馈给触摸感应模块。

2.根据权利要求1所述的单线制电子触摸开关，其特征是：所述的触摸感应模块设有一个以上电容式触摸开关接口。

3.根据权利要求1所述的单线制电子触摸开关，其特征是：所述的开关驱动模块设有一个以上，触摸感应模块分别输出控制信号控制各个开关驱动模块。

4.根据权利要求3所述的单线制电子触摸开关，其特征是：所述的负载检测模块设有一路以上，每一路负载检测模块检测一个开关驱动模块的输出电压，并反馈给触摸感应模块。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的单线制电子触摸开关，其特征是：所述的负载检测模块采用串联连接的分压电阻，分压电阻一端连接在开关驱动模块输出端，分压电阻另一端接地，分压电阻的公共端与触摸感应模块连接。

6.根据权利要求1至4中任意一项所述的单线制电子触摸开关，其特征是：所述的电子触摸开关中还包括馈电单元，馈电单元包括稳压二极管和整流单元，稳压二极管连接在开关驱动模块上，稳压二极管输出给整流单元进行整流，整流单元输出连接至电源模块上。

7.根据权利要求1至4中任意一项所述的单线制电子触摸开关，其特征是：所述的电源模块包括整流桥、变压器、开关管、RC振荡单元和稳压芯片，外接交流电源经整流桥整流后输入变压器的初级线圈一端，开关管连接在变压器的初级线圈另一端和地之间，RC振荡单元连接在开关管的控制端上，变压器次级线圈输出给稳压芯片，经稳压芯片稳压后输出给触摸感应模块供电。

8.根据权利要求7所述的单线制电子触摸开关，其特征是：所述的电源模块还包括反馈单元，反馈单元包括光耦和稳压二极管，稳压二极管连接在变压器次级线圈上，采样变压器次级线圈的输出电压，并将采样结果输出给光耦内的发光二极管，光耦内的光敏三极管输出至开关管的控制端上，控制开关管的通断。

9.根据权利要求1至4中任意一项所述的单线制电子触摸开关，其特征是：所述的开关驱动模块包括双向可控硅和光耦，触摸感应模块输出控制信号给光耦，经光耦输出控制双向可控硅的通断，双向可控硅控制导通负载的供电回路。

10.根据权利要求1至4中任意一项所述的单线制电子触摸开关，其特征是：所述的触摸开关还包括状态指示模块，状态指示模块包括三个红色LED和三个白色LED，六个LED分别连接在触摸感应模块的输出端上。

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