CN204009472U - 一种电容触控智能主控台系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电容触控智能主控台系统，包括：电源变压器、主控制板、多媒体板、电容触控板和数码显示控制板，所述电源变压器输出端连接所述主控制板，所述主控制板与所述电容触控板和所述数码显示控制板连接；所述主控制板包括供电电路、主控单片机、输出电压电路和接口电路，所述接口电路包括485通讯接口、数码显示接口和电容触控接口，所述供电电路与所述主控单片机连接，所述主控单片机与所述输出电压电路和接口电路连接。本实用新型采用电容感应识别和单片机智能控制，集成度高，硬件结构简单、成本低廉、无机械触点，无使用寿命期限。

Description

一种电容触控智能主控台系统

技术领域

本实用新型涉及一种智能主控台，具体涉及一种电容触控智能主控台系统，为实验室设备提供智能控制和数据交换，达到智能教学目的。

背景技术

目前我国教学用主控设备面板都在采用铝塑板或塑料板张贴PVC面纸，在PCB板上安装轻触按键，然后固定在铝塑板或塑料板上，再在板上贴上PVC面纸，完成这个工序非常繁琐，而且定位要准确，给维修带来不便。由于轻触按键机械触点的寿命短，设备使用过程中，经常会有不触发或误触发，使用不到一年90％以上的产品会出现一个或多个轻触按键接触不良或损坏现象，使设备无法正常使用。

实用新型内容

本实用新型针对上述存在的技术问题，提出了一种电容触控智能主控台系统，解决由于采用机械触点造成的使用寿命短，容易发生误触发的问题。

本实用新型的技术方案为：一种电容触控智能主控台系统，包括：电源变压器、主控制板、电容触控板和数码显示控制板，所述电源变压器输出端连接所述主控制板，所述主控制板与所述电容触控板和所述数码显示控制板连接；所述主控制板包括供电电路、主控单片机、输出电压电路和接口电路，所述接口电路包括485通讯接口、数码显示接口和电容触控接口，所述供电电路与所述主控单片机连接，所述主控单片机与所述输出电压电路和接口电路连接，所述单片机内部设置时钟电路，所述输出电压电路包括直流电压电路、交流电压电路和高压输出电路。

进一步地，所述主控单片机采用宏晶STC15F2K16S2的单片机。

进一步地，所述数码显示控制板由3片74HC595驱动16位数码管显示，每四个数码显示管为一组分别对交流电压、直流电压、高压和时钟进行显示。

进一步地，所述单片机与电容触控板采用IIC通讯方式。

进一步地，所述直流电压电路的输出电压采用PWM调制方式，单片机输出0-5vPWM信号，通过LM358整形放大，控制开关模块LM2576，输出1.2-30v可调电压，通过直流电压数码显示管上显示输出电压，在输出电压端用康铜丝作为电流取样，经过LM358整形后输入到单片机的AD转换端口。

进一步地，所述交流电压电路包括输入变压器、大电流复合晶体管ULN2003、继电器和放大器LM358，所述输入变压器绕组采用3组，0-1-3，0-4-12，0-16，所述大电流复合晶体管ULN2003通过控制所述继电器输出交流电压，输出电压端用康铜丝作为电流取样，经过LM358整形后输入到单片机的AD转换端口。

进一步地，所述主控台系统还包括多媒体控制板，所述多媒体控制板的主芯片采用宏晶STC15W408S。

进一步地，所述电容触控板包括玻璃面板和电容感应PCB板，所述玻璃面板正面设置丝印，所述玻璃面板的反面粘贴电容感应PCB线路板。

进一步地，所述电容触控板上设置弧度滑动和上下调节两种电压调节方式。

本实用新型具有以下优点：

1、采用电容感应识别和计算技术，采用PCB走线作为触摸感应按键，采用弧形滑条调节电压，替代电位器调节，无机械触点，无使用寿命期限；集成度高，模块化设计，成本低廉，提高生成效率，减少产品故障率；

2、采用玻璃面板，只需轻轻用手指触控，不用产生压力驱动，因其他同类设备采用铝塑板或塑料板上面粘贴PVC面纸，由于人工操作不标准，外观很不美观，而且时间久了PVC面纸失去粘性，自动脱落，而采用钢化玻璃加丝印，没有组件的结构合并，外观美观，成本更低；

3、可调直流电压输出采用开关电源，负载能力强，普通线性电源在直流3A输出时压降超过3v，而本实用新型压降不到1v，在2A输出时几乎没压降，大电流输出时无需加装散热片，比线性电源加散热片温度更低；

4、采用单片机智能控制，硬件结构简单、成本低廉、软件便于升级和维护。

附图说明

图1是本实用新型提出的一种电容触控智能主控台系统结构图；

图2是本实用新型提出的所述电容触控板主面板结构示意图；

图3是本实用新型提出的所述直流电压电路结构图；

图4是本实用新型提出的所述主控单片机结构图；

图5是本实用新型提出的所述交流电压电路结构图；

图6是本实用新型提出的供电电路结构图；

图7是本实用新型提出的所述电容感应触控板与数码显示电路接口电路图；

图8是本实用新型提出的所述485通信接口电路图；

图9是本实用新型提出的所述数码管显示电路结构图。

具体实施方式

参见图1至图9，其中图1是本实用新型提出的一种电容触控智能主控台系统结构图，图2是本实用新型提出的所述电容触控板主面板结构示意图；图3是本实用新型提出的所述直流电压电路结构图；图4是本实用新型提出的所述主控单片机结构图；图5是本实用新型提出的所述交流电压电路结构图；图6是本实用新型突出的供电电路结构图；图7是本实用新型提出的所述电容感应触控板与数码显示电路接口电路图；图8是本实用新型提出的所述485通信接口电路图；图9是本实用新型提出的所述数码管显示电路结构图。

如图1至图9所示，一种电容触控智能主控台系统，包括：电源变压器、主控制板、电容触控板和数码显示控制板，所述电源变压器输出端连接所述主控制板，所述主控制板与所述电容触控板和所述数码显示控制板连接；所述主控制板包括供电电路、主控单片机、输出电压电路和接口电路，所述接口电路包括485通讯接口、数码显示接口和电容触控接口，所述供电电路与所述主控单片机连接，所述主控单片机与所述输出电压电路和接口电路连接，所述单片机内部设置时钟电路，所述输出电压电路包括直流电压电路、交流电压电路和高压输出电路。

所述主控单片机采用宏晶STC15F2K16S2的单片机。

所述数码显示控制板由3片74HC595驱动16位数码管显示，每四个数码显示管为一组分别对交流电压、直流电压、高压和时钟进行显示。

所述单片机与电容触控板采用IIC通讯方式。

操作面板上不同的触控键调节输出电压，电压值和过载保护标识显示在面板背面的数码管上。主板单片机通过串口控制SN75176和各个学生台实现485通讯，为了保证通讯成功和质量，预防485通讯某个从机故障拉死485通讯线，本实用新型485通讯采用光耦隔离，使通讯更加可靠。

所述直流电压电路的输出电压采用PWM调制方式，单片机输出0-5vPWM信号，通过LM358整形放大，控制开关模块LM2576，输出1.2-30v可调电压，通过直流电压数码显示管显示输出电压，在输出电压端用康铜丝作为电流取样，经过LM358整形后输入到单片机的AD转换端口，实现过流保护。

所述交流电压电路包括输入变压器、大电流复合晶体管ULN2003和继电器，所述输入变压器绕组采用3组，0-1-3，0-4-12，0-16，所述大电流复合晶体管ULN2003通过控制所述继电器输出交流电压，输出电压端用康铜丝作为电流取样，经过LM358整形后输入到单片机的AD转换端口。

单片机检测到高压和大电流触控信号，输出通过ULN2003控制相应继电器输出，高压输出在数码显示上显示电压值。

所述主控台系统还包括多媒体控制板，所述多媒体控制板的主芯片采用宏晶STC15W408S。

所述电容触控板包括玻璃面板和电容感应PCB板，所述玻璃面板正面设置丝印，所述玻璃面板的反面粘贴电容感应PCB线路板。

本实用新型的电容感应控制板采用钢化玻璃面板加丝印，表面平整，经久耐用。

所述电容触控板上设置数码显示区域、电压输出调节区域、控制学生台区域和多媒体控制区域，所述数码显示区域包括直流电压显示区、交流电压显示区、高压显示区和时钟显示区，所述控制学生台区域设置复位、电压调节及学生组，所述多媒体控制区域包括电源输出触点和信号控制触点，所述多媒体控制区域包括DVD、功放、投影机和显示台、展示台和电脑，银幕驱动器、窗帘驱动器及功放音量调节的电源控制。

所述电容触控板上设置弧度滑动和上下调节两种电压调节方式。

通过面板上的+-感应触控键调节和弧形滑动两种调节方式调节电压。弧度滑动是根据手指在面板上弧形滑条滑动的位置不同，主板单片机读取不同的电容感应触控值来设别，通过计算并控制可调的交直流电压值，此电压值通过数码显示管进行显示。

电源变压器输出12v/1A供给主控制板，主控制板供电电路通过整流、滤波后的电压给主控制板上的继电器供电，滤波后经过LM7805稳压后供给主控制板单片机和其他IC电源。

本实用新型实施例中，单片机与电容触控板采用集成电路总线方式实现数据通信，当检测到有触控信号，单片机识别并计算，控制相应的电路工作。

本实用新型实施例中，单片机检测到电容触控信号后，大电流复合晶体管ULN2003控制5个继电器输出分辨率1v叠加的0-30v交流电压，在交流电压显示表上显示交流输出电压，输出端采用康铜丝作为电流取样，通过LM358整形，单片机AD转换，达到过流保护功能。

本实用新型实施例中，将多种媒体设备集中控制，单独使用一块线路板，多媒体控制板的主芯片采用宏晶STC15W408S，实现电源控制和信号控制及多媒体音量遥控控制，实现多媒体智能教学，多媒体电源与主控制板连接，操作本实用新型面板上相对应的触控键可控制多媒体电源，把DVD、电脑、展示台等其他教学设备音视频输出信号接入本实用新型主控制板上，通过主控制板VGA转视频和视频转VGA输出到投影机，将DVD、电视机等媒体的遥控器的音量键对着本实用新型主控台按下，本实用新型即可读入并保存遥控码，触摸电容触控板上的触控键，本实用新型发射红外遥控码去遥控多媒体设备，达到智能教学的目的。

所述主控制板上设置时钟电路，所述时钟电路为定时器，通过电容触控板上的时钟显示模块进行显示。所述时钟电路用于设置开机后默认1小时自动关机的功能。由于多媒体教学有时间限制，本实用新型设置默认一小时自动关机，并切断所有控制的电源，防止老师因特殊情况离开主控台而忘掉关机。

本实用新型实施例中，通过手指在玻璃面板上操作，通过电容感应触控替代轻触按键进行输出控制，通过“＋-”直流电压输出触摸对输出直流1.2v-30v连续可调的开关电源，调节电压的分辨率为0.1v，输出电流为最小值到3A可调，通过直流电压显示模块进行数码显示；通过“＋-”交流电压输出触摸输出交流0-30v可调电压，可调电压分辨率为1v，输出交流电流为最小值到8A可调，通过交流电压显示模块进行数码显示；通过“＋-”高压输出触摸输出高压0v-240v-300v，输出电流100MA，通过高压输出显示模块进行数码显示；通过“＋-”9v输出触摸输出9v/40A大电流，输出时间在8-20s任意调节。

输出电压电路上设置过载保护电路，电压输出端用康铜丝作为电流采样，采样信号送至LM358整形、放大后送至单片机进行AD转换，并进行监测与计算，如果达到所设置的电流过载保护值，单片机开启保护功能，保护后按下复位键立刻复位，具有数码显示电压值和过载标识。

对于控制学生台上的交流电压和直流电压有两种调节方式，可以采用上下触摸调节，也可以用手指在玻璃面板上弧度滑动调节，弧度滑动调节是根据手指在面板上弧形滑条滑动的位置不同，主控制板单片机读取不同的电容感应触控值来设别，通过计算并控制可调的交直流电压值，此电压值在相应的数码管上显示，实用方便，调节速度快。

本实用新型实施例中，整个系统采用玻璃面板，电容感应技术，实现感应触控，替代机械轻触按键，因为采用PCB焊盘作为感应识别按键，没有轻触按键，原理上不会有寿命期限，不会因为机械触点接触不良造成不触发或误触发。

电容触控板上不同的触控键调节输出电压，电压值和过载保护标识显示在面板背面的数码管上。主控制板单片机通过串口控制SN75176和各个学生台实现485通讯，为了保证通讯成功和质量，预防485通讯某个从机故障拉死485通讯线，本实用新型485通讯采用光耦隔离，使通讯更加可靠。

所述主机和从机通讯中，本实用新型作为主机，采用485通讯，可控制其他从机设备和实验室学生实验台，并将从机设备信息反馈到本实用新型上，使老师对学生实验结果了如指掌，达到智能教学目的。

本实用新型具有以下优点：

1、采用电容感应识别和计算技术，采用PCB走线作为触摸感应按键，采用弧形滑条调节电压，替代电位器调节，无机械触点，无使用寿命期限；集成度高，模块化设计，成本低廉，提高生成效率，减少产品故障率；

2、采用玻璃面板，只需轻轻用手指触控，不用产生压力驱动，因其他同类设备采用铝塑板或塑料板上面粘贴PVC面纸，由于人工操作不标准，外观很不美观，而且时间久了PVC面纸失去粘性，自动脱落，而采用钢化玻璃加丝印，没有组件的结构合并，外观美观，成本更低；

3、可调直流电压输出采用开关电源，负载能力强，普通线性电源在直流3A输出时压降超过3v，而本实用新型压降不到1v，在2A输出时几乎没压降，大电流输出时无需加装散热片，比线性电源加散热片温度更低；

4、采用单片机智能控制，硬件结构简单、成本低廉、软件便于升级和维护。

以上对本实用新型所进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式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 (9)

1.一种电容触控智能主控台系统，其特征在于，包括：电源变压器、主控制板、多媒体板、电容触控板和数码显示控制板，所述电源变压器输出端连接所述主控制板，所述主控制板与所述电容触控板和所述数码显示控制板连接；所述主控制板包括供电电路、主控单片机、输出电压电路和接口电路，所述接口电路包括485通讯接口、数码显示接口和电容触控接口，所述供电电路与所述主控单片机连接，所述主控单片机与所述输出电压电路和接口电路连接，所述单片机内部设置时钟电路，所述输出电压电路包括直流电压电路、交流电压电路和高压输出电路。

2.根据权利要求1所述的一种电容触控智能主控台系统，其特征在于，所述主控单片机采用宏晶STC15F2K16S2的单片机。

3.根据权利要求1所述的一种电容触控智能主控台系统，其特征在于，所述数码显示控制板由3片74HC595驱动16位数码管显示，每四个数码显示管为一组分别对交流电压、直流电压、高压和时钟进行显示。

4.根据权利要求1所述的一种电容触控智能主控台系统，其特征在于，所述单片机与电容触控板采用IIC通讯方式。

5.根据权利要求1所述的一种电容触控智能主控台系统，其特征在于，所述直流电压电路的输出电压采用PWM调制方式，单片机输出0-5vPWM信号，通过LM358整形放大，控制开关模块LM2576，输出1.2-30v可调电压，通过直流电压数码显示管上显示输出电压，输出电压端用康铜丝作为电流取样，经过LM358整形后输入到单片机的AD转换端口。

6.根据权利要求1所述的一种电容触控智能主控台系统，其特征在于，所述交流电压电路包括输入变压器、大电流复合晶体管ULN2003和继电器，所述输入变压器绕组采用3组，0-1-3，0-4-12，0-16，所述大电流复合晶体管ULN2003通过控制所述继电器输出交流电压，输出电压端用康铜丝作为电流取样，经过LM358整形后输入到单片机的AD转换端口。

7.根据权利要求1所述的一种电容触控智能主控台系统，其特征在于，所述主控台系统还包括多媒体控制板，所述多媒体控制板的主芯片采用宏晶STC15W408S。

8.根据权利要求1所述的一种电容触控智能主控台系统，其特征在于，所述电容触控板包括玻璃面板和电容感应PCB板，所述玻璃面板正面设置丝印，所述玻璃面板的反面粘贴电容感应PCB线路板。

9.根据权利要求1所述的一种电容触控智能主控台系统，其特征在于，所述电容触控板上设置弧度滑动和上下调节两种电压调节方式。