CN207369007U - 触摸开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种触摸开关，解决了传统机械式开关容易产生无效操作并且使用寿命短的问题，其技术方案要点是，包括用于检测手部的靠近或远离以输出触摸感应信号的电容感应传感器、耦接于电容感应传感器并响应于触摸感应信号进行导通或者关断的开关电路、耦接于开关电路并响应于开关电路的导通或者关断的触发电路，本实用新型的触摸开关，当人体的手部靠近电容感应传感器时，能够使开关电路导通，进而使触发电路能够输出电信号；相较于机械式控制开关，响应更加迅速，同时人们无需直接按下开关，只需用手轻轻触碰，便能使开关触发，以输出电信号，从而降低了产生无效操作的概率；同时还能有效避免金属簧片因为发生氧化而导致接触不良的现象。

Description

触摸开关

技术领域

本实用新型涉及控制开关，特别涉及触摸开关。

背景技术

随着社会的发展，越来越多的机械式控制开关被广泛应用，然而机械式控制开关需要其内部的簧片动作并且相互接触后，才能产生电信号。而在实际操作过程中，往往需要按下足够大的键程，才能使控制开关触发，若未达到相应的键程，则容易产生无效操作，即控制开关无法被触发，较为不便；同时随着使用时间的增加，机械式控制开关内的金属簧片的表面容易氧化，造成接触不良，严重影响控制开关的正常使用，因此还存在一定的改进空间。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种触摸开关，只需轻触开关表面便能实现触发并输出电信号。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种触摸开关，包括用于检测手部的靠近或远离以输出触摸感应信号的电容感应传感器、耦接于电容感应传感器并响应于触摸感应信号进行导通或者关断的开关电路、耦接于开关电路并响应于开关电路的导通或者关断的触发电路；

当电容感应传感器检测到手部靠近时，所述开关电路导通，以使触发电路输出电信号。

采用上述方案，电容感应传感器能够在人们不按压触摸开关的情况下，通过其内部的感应电容侦测人体手部的靠近或远离，进而判断触摸开关是否需要触发；当人体的手部靠近电容感应传感器时，能够使开关电路导通，进而使触发电路能够输出电信号，以供与触摸开关输出端相连的执行元件接收；相较于现有的机械式控制开关，响应更加迅速，同时人们无需直接按下开关，只需用手轻轻触碰，便能使开关触发，以输出电信号，从而降低了产生无效操作的概率；同时还能有效避免金属簧片因为发生氧化而导致接触不良的现象。

作为优选，所述开关电路还耦接有响应于开关电路的导通状态以进行提示的指示电路。

采用上述方案，通过指示电路能有效对开关电路的导通与关断状态进行相应的指示，从而使人们能够清楚地了解触摸开关当前是否正处于触发状态，更加人性化；通过开关电路能够同时控制触发电路输出电信号以及指示电路进行提示，使得两者的动作能够同步进行，同时增加了响应速度。

作为优选，所述指示电路为发光报警器。

采用上述方案，发光报警较为醒目，使人能够清楚地识别，同时以发光的形式进行指示，能够有效降低对周围人以及环境的影响。

作为优选，还包括用于检测红外线是否被隔断以输出红外线检测信号的红外线检测电路，所述红外线检测电路上耦接有响应于红外线检测信号的控制电路；

当红外线检测电路检测到红外线被隔断时，所述控制电路工作，以控制触发电路能够输出电信号；反之，所述控制电路切断触发电路，以使触发电路无法输出电信号。

采用上述方案，由于电容感应传感器较为灵敏，容易导致触摸开关误触发；通过红外线检测电路的设置，使得人们在操作触摸开关前必须先执行一个操作，即用手隔断由红外线检测电路所发出的红外线，并使控制电路工作，才能使触摸开关在受到触摸后能够顺利地输出电信号；若未执行隔断红外线的操作，则触发电路始终处于切断状态，以使触摸开关无法输出电信号，从而降低了发生误操作的风险，更加人性化。

作为优选，所述控制电路还耦接有响应于红外线检测信号进行动作以使控制电路保持自锁状态并使触发电路保持输出电信号状态的自锁电路。

采用上述方案，若未设置自锁电路，当触摸开关与红外线检测电路相距较远时，想要单独一人在隔断红外线的情况下去触发触摸开关，较为困难；通过设置自锁电路，使得人们用手隔断红外线以后，能够直接远离红外线检测电路去控制触摸开关触发，而无需始终将手保持在隔断红外线的状态，更加人性化。

作为优选，所述控制电路还耦接有用于切断控制电路以使自锁电路复位并使触发电路恢复被切断状态的复位电路。

采用上述方案，通过复位电路能有效切断控制电路，以使自锁电路复位，从而使触发电路恢复至被切断状态。

作为优选，所述控制电路还耦接有响应于红外线检测信号进行延时并在经过预设时长后控制复位电路动作以使自锁电路复位的延时电路。

采用上述方案，通过延时电路能够使复位电路在经过预设时长后自动控制自锁电路复位，既能为人们操作触摸开关提供了充分的时间，又能使复位电路自动解除控制电路的自锁状态，以使触发电路恢复至被切断状态，增加了操作便利性。

作为优选，所述开关电路包括电阻R3、R4和NPN型的三极管Q1；电阻R4的一端耦接于电压VCC，另一端耦接于三极管Q1的集电极；三极管Q1的基极通过电阻R3耦接于电容感应传感器的输出端以接收触摸感应信号，发射极接地；

所述触发电路包括电阻R11、R12、R13、电容C4、二极管D14、NPN型的三极管Q5和场效应管Q4，所述电阻R11和R13的阻值一致，所述场效应管Q4为绝缘栅增强型P-MOS；电阻R11的一端耦接于电压VIN，另一端通过电阻R13耦接于三极管Q5的集电极；三极管Q5的基极通过电阻R12耦接于电阻R4和三极管Q1的连接点，发射极接地；电容C4的一端耦接于电阻R11和电阻R13的连接点，另一端耦接于三极管Q5的发射极；场效应管Q4的栅极耦接于电阻R11和电阻R13的连接点，源极耦接于电压VIN，漏极耦接于二极管D14的阳极，二极管D14的阴极用于输出电信号。

采用上述方案，使得整个电路更加简单，应用更加便捷，提高了可实施性，同时简单的电路更加容易维修以及维护，进一步提高方案的可行性。

作为优选，还包括第一电路板、第二电路板与壳体，所述第一电路板架空于第二电路板的上方；所述电容感应传感器固定于第一电路板远离第二电路板的板面上，所述开关电路以及触发电路均固定于第二电路板靠近第一电路板的板面上；所述第一电路板与第二电路板均容置于壳体内，所述壳体包括端盖以及环设于端盖外边缘的围板，所述第一电路板上具有电容感应传感器的板面抵接于端盖的内端面。

采用上述方案，通过将电容感应传感器单独安装于第一电路板上，并使第一电路板架空于第二电路板的上方，能够使第一电路板上的电容感应传感器更加容易地抵接于端盖的内端面，从而使人们在操作触摸开关时，只需直接触碰端盖的外端面，便能使触摸开关输出电信号，从而延长了电容感应传感器的使用寿命；而环设于端盖外边缘的围板能够将第一电路板及第二电路板包围住，从而将第一电路板与第二电路板完全容置于壳体的容腔内，以起到保护作用。

作为优选，所述第一电路板与第二电路板之间通过硬导线连接。

采用上述方案，硬导线既能起到连接作用，以将第一电路板上的电容感应传感器与第二电路板上的开关电路连接在一起，又能起到支撑作用，使得第一电路板能够稳固地架空于第二电路板的上方，更加人性化。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：电容感应传感器能够在人们不按压触摸开关的情况下，通过其内部的感应电容侦测人体手部的靠近或远离，进而判断触摸开关是否需要触发；当人体的手部靠近电容感应传感器时，能够使开关电路导通，进而使触发电路能够输出电信号，以供与触摸开关输出端相连的执行元件接收；相较于现有的机械式控制开关，响应更加迅速，同时人们无需直接按下开关，只需用手轻轻触碰，便能使开关触发，以输出电信号，从而降低了产生无效操作的概率；同时还能有效避免金属簧片因为发生氧化而导致接触不良的现象。

附图说明

图1为本实施例的电路示意图；

图2为本实施例的电路示意图；

图3为本实施例的电路示意图；

图4为本实施例的爆炸图；

图5为本实施例的结构示意图。

图中：1、电容感应传感器；2、开关电路；3、触发电路；4、指示电路；5、红外线检测电路；6、控制电路；7、自锁电路；8、复位电路；9、延时电路；10、第一电路板；11、第二电路板；12、壳体；13、端盖；14、围板；15、硬导线；16、发射模块；17、接收模块。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

本实施例公开的一种触摸开关，如图1所示，包括用于检测手部的靠近或远离以输出触摸感应信号的电容感应传感器1、耦接于电容感应传感器1并响应于触摸感应信号进行导通或者关断的开关电路2、耦接于开关电路2并响应于开关电路2的导通或者关断的触发电路3；当电容感应传感器1检测到手部靠近时，开关电路2导通，以使触发电路3输出电信号。

其中，如图2所示，电容感应传感器1包括型号为BS83A02-4的MCU和感应电容C1，感应电容C1的一端耦接于电压VCC，另一端接地；MCU的VCC端耦接于电压VCC，VSS端与NC端均接地；MCU的KEY2端输出相应的触摸感应信号至开关电路2。通过将手指靠近感应电容C1或者触碰感应电容C1，能够被MCU侦测到，从而通过KEY2端输出相应的触摸感应信号。

另外，电容感应传感器1还可直接采用型号为LJC30A3-H-J/EZ的电容式接近开关。

至于电容感应传感器1在受到外界触发后所输出的信号状态，可通过在其输出端外接反相器实现切换；在本实施例中，当电容感应传感器1的感应面侦测到手指靠近或者触摸时，其能输出低电平的触摸感应信号；反之，电容感应传感器1输出高点平的触摸感应信号。

如图1所示，开关电路2包括电阻R3、R4和NPN型的三极管Q1；电阻R4的一端耦接于电压VCC，另一端耦接于三极管Q1的集电极；三极管Q1的基极通过电阻R3耦接于电容感应传感器1的输出端以接收触摸感应信号，发射极接地。其中，电阻R3与R4均起到限流作用。

触发电路3包括电阻R11、R12、R13、电容C4、二极管D14、NPN型的三极管Q5和场效应管Q4。场效应管Q4为绝缘栅增强型P-MOS，电阻R11的一端耦接于电压VIN，另一端通过电阻R13耦接于三极管Q5的集电极；三极管Q5的基极通过电阻R12耦接于电阻R4和三极管Q1的连接点，发射极接地；电容C4的一端耦接于电阻R11和电阻R13的连接点，另一端耦接于三极管Q5的发射极；场效应管Q4的栅极耦接于电阻R11和电阻R13的连接点，源极耦接于电压VIN，漏极耦接于二极管D14的阳极，二极管D14的阴极用于输出电信号。其中二极管D14的阴极即为触摸开关的电信号输出端，其可外接其他用电设备或者电路，并作为信号触发端使用。

其中，电阻R11和R13的阻值一致，并且两者构成了分压电路。电阻R12起限流作用；电容C4为旁路电容，能够起到滤波作用。而二极管D14能够起单向导通的作用，防止触摸开关输出的电信号倒流。

开关电路2还耦接有响应于开关电路2的导通状态以进行提示的指示电路4。指示电路4为发光报警器，其包括发光二极管D1、D2、D3、电阻R5、R6和NPN型的三极管Q2，电阻R6的一端耦接于电压VIN0，另一端耦接于发光二极管D1的阳极，发光二极管D1的阴极耦接于发光二极管D2的阳极，发光二极管D2的阴极耦接于发光二极管D3的阳极，发光二极管D3的阴极耦接于三极管Q2的集电极，三极管Q2的基极通过电阻R5耦接于电阻R4和三极管Q1的连接点，发射极接地。

如图3所示，还包括用于检测红外线是否被隔断以输出红外线检测信号的红外线检测电路5，该红外线检测电路5优选采用对射式光电隔离开关，即包括呈相对设置的发射模块16与接收模块17，其中发射模块16用于发射红外线，接收模块17用于接收红外线，并根据是否接收到红外线而输出相应的红外线检测信号。在本实施例中，当接收模块17能够接收到由发射模块16所发出的红外线时，其能输出低电平的红外线检测信号；反之，当接收模块17无法接收到红外线，其输出高电平的红外线检测信号。

如图3所示，红外线检测电路5上耦接有响应于红外线检测信号的控制电路6，控制电路6包括继电器K、NPN型的三极管Q5和续流二极管D4，继电器K的线圈的一端耦接于电压V1，另一端耦接于三极管Q5的集电极，三极管Q5的基极耦接于接收模块17的输出端以接收红外线检测信号；续流二极管D4与继电器K的线圈反并联。继电器K的常开触点K-1串联于二极管D14的输出回路。当红外线检测电路5检测到红外线被隔断时，控制电路6工作，以控制触发电路3能够输出电信号；反之，控制电路6切断触发电路3，以使触发电路3无法输出电信号。

如图3所示，控制电路6还耦接有响应于红外线检测信号进行动作以使控制电路6保持自锁状态并使触发电路3保持输出电信号状态的自锁电路7，自锁电路7为继电器K的常开触点K-2，其两端分别耦接于三极管Q5的集电极与发射极。

如图3所示，控制电路6还耦接有用于切断控制电路6以使自锁电路7复位并使触发电路3恢复被切断状态的复位电路8。控制电路6还耦接有响应于红外线检测信号进行延时并在经过预设时长后控制复位电路8动作以使自锁电路7复位的延时电路9。

其中延时电路9包括得电延时型的时间继电器KT、继电器K的常开触点K-3和续流二极管D5，时间继电器KT的线圈的一端耦接于电压V2，另一端通过继电器K的常开触点K-3接地，续流二极管D5与时间继电器KT的线圈反并联。复位电路8为时间继电器KT的延时断开瞬时闭合常闭触点KT-1，其一端耦接于三极管Q5的发射极与继电器K的常开触点K-2的连接点，另一端接地。

如图4和图5所示，还包括第一电路板10、第二电路板11与壳体12，其中第一电路板10与第二电路板11均呈圆盘状设置，且第一电路板10的直径小于第二电路板11的直径。同时第一电路板10架空于第二电路板11的上方，且两者的圆心位于同一直线上。更具体地，第一电路板10与第二电路板11之间通过硬导线15连接，硬导线15间隔分布于第一电路板10的外边缘。电容感应传感器1固定于第一电路板10远离第二电路板11的板面上，开关电路2以及触发电路3均固定于第二电路板11靠近第一电路板10的板面上。

第一电路板10与第二电路板11均容置于壳体12内，壳体12包括端盖13以及环设于端盖13外边缘的围板14，两者共同构成了容腔。第一电路板10上具有电容感应传感器1的板面抵接于端盖13的内端面。

触摸开关的具体工作原理如下：

在触发触摸开关以前，需要进行一下确认，即先用手隔断由发射模块16所发出的红外线，使得接收模块17无法接收到，从而输出高电平的红外线检测信号至三极管Q5的基极，使三极管Q5导通，继电器K的线圈得电吸合，其对应的常开触点K-1、K-2与K-3全都闭合，使得触发电路3能够具备输出电信号的条件。同时继电器K的线圈通过常开触点K-2的闭合而自锁，并且时间继电器KT的线圈也得电吸合，开始进入计时状态。

若在时间继电器KT的预设时间周期内，通过手指触碰端盖13的外端面，能够使抵接于端盖13内端面的电容感应传感器1侦测到手指的靠近，从而通过电阻R3输出低电平的触摸感应信号至三极管Q1的基极，使三极管Q1截止，从而使输入至三极管Q5与Q2基极的信号均为高电平，使得三极管Q5与Q2全都导通。

此时，电阻R11与R13开始分压，由于电阻R11与R13的阻值一致，使得两者连接点的电压为VIN的一半，从而使场效应管Q4的源极电压高于其栅极电压，进而使场效应管Q4导通，并通过电压VIN输出电信号，以供外部电路使用。同时，发光二极管D1、D2和D3全都发光进行提示。

若超出了时间继电器KT的预设时间周期，则时间继电器KT的延时断开瞬时闭合常闭触点KT-1断开，以切断继电器K的供电回路，使继电器K的线圈失电复位，其对应的常开触点K-1、K-2与K-3全都断开，以解除继电器K的自锁状态，并且触发电路3被切断，使其无法输出电信号；同时时间继电器KT的线圈被切断，其对应的延时断开瞬时闭合常闭触点KT-1立刻闭合。

若在操作触摸开关以前，未用手隔断红外线，则接收模块17能够接收到由发射模块16所发出的红外线，使得接收模块17能够输出低电平的红外线检测信号至三极管Q5的基极，使三极管Q5截止，继电器K的线圈处于失电状态，其对应的常开触点K-1断开，以切断触发电路3，使得触发电路3无法输出电信号。

当触摸开关处于正常状态，即人们没有用手指触摸或者靠近端盖13的外端面，则电容感应传感器1无法侦测到手指的靠近，从而通过电阻R3输出高电平的触摸感应信号至三极管Q1的基极，使三极管Q1导通，以将电阻R4的电位拉低，从而使输入至三极管Q5与Q2基极的信号均为低电平，使得三极管Q5与Q2全都截止。

此时，电阻R11与R13不进行分压，使得输入至场效应管Q4栅极的电压与其源极相一致，均为VIN，进而使场效应管Q4截止，使得触发电路3无法输出电信号。同时发光二极管D1、D2和D3均不发光。

Claims (10)

1.一种触摸开关，其特征是：包括用于检测手部的靠近或远离以输出触摸感应信号的电容感应传感器(1)、耦接于电容感应传感器(1)并响应于触摸感应信号进行导通或者关断的开关电路(2)、耦接于开关电路(2)并响应于开关电路(2)的导通或者关断的触发电路(3)；

当电容感应传感器(1)检测到手部靠近时，所述开关电路(2)导通，以使触发电路(3)输出电信号。

2.根据权利要求1所述的触摸开关，其特征是：所述开关电路(2)还耦接有响应于开关电路(2)的导通状态以进行提示的指示电路(4)。

3.根据权利要求2所述的触摸开关，其特征是：所述指示电路(4)为发光报警器。

4.根据权利要求1至3任一项所述的触摸开关，其特征是：还包括用于检测红外线是否被隔断以输出红外线检测信号的红外线检测电路(5)，所述红外线检测电路(5)上耦接有响应于红外线检测信号的控制电路(6)；

当红外线检测电路(5)检测到红外线被隔断时，所述控制电路(6)工作，以控制触发电路(3)能够输出电信号；反之，所述控制电路(6)切断触发电路(3)，以使触发电路(3)无法输出电信号。

5.根据权利要求4所述的触摸开关，其特征是：所述控制电路(6)还耦接有响应于红外线检测信号进行动作以使控制电路(6)保持自锁状态并使触发电路(3)保持输出电信号状态的自锁电路(7)。

6.根据权利要求5所述的触摸开关，其特征是：所述控制电路(6)还耦接有用于切断控制电路(6)以使自锁电路(7)复位并使触发电路(3)恢复被切断状态的复位电路(8)。

7.根据权利要求6所述的触摸开关，其特征是：所述控制电路(6)还耦接有响应于红外线检测信号进行延时并在经过预设时长后控制复位电路(8)动作以使自锁电路(7)复位的延时电路(9)。

8.根据权利要求1所述的触摸开关，其特征是：所述开关电路(2)包括电阻R3、R4和NPN型的三极管Q1；电阻R4的一端耦接于电压VCC，另一端耦接于三极管Q1的集电极；三极管Q1的基极通过电阻R3耦接于电容感应传感器(1)的输出端以接收触摸感应信号，发射极接地；

所述触发电路(3)包括电阻R11、R12、R13、电容C4、二极管D14、NPN型的三极管Q5和场效应管Q4，所述电阻R11和R13的阻值一致，所述场效应管Q4为绝缘栅增强型P-MOS；电阻R11的一端耦接于电压VIN，另一端通过电阻R13耦接于三极管Q5的集电极；三极管Q5的基极通过电阻R12耦接于电阻R4和三极管Q1的连接点，发射极接地；电容C4的一端耦接于电阻R11和电阻R13的连接点，另一端耦接于三极管Q5的发射极；场效应管Q4的栅极耦接于电阻R11和电阻R13的连接点，源极耦接于电压VIN，漏极耦接于二极管D14的阳极，二极管D14的阴极用于输出电信号。

9.根据权利要求1所述的触摸开关，其特征是：还包括第一电路板(10)、第二电路板(11)与壳体(12)，所述第一电路板(10)架空于第二电路板(11)的上方；所述电容感应传感器(1)固定于第一电路板(10)远离第二电路板(11)的板面上，所述开关电路(2)以及触发电路(3)均固定于第二电路板(11)靠近第一电路板(10)的板面上；所述第一电路板(10)与第二电路板(11)均容置于壳体(12)内，所述壳体(12)包括端盖(13)以及环设于端盖(13)外边缘的围板(14)，所述第一电路板(10)上具有电容感应传感器(1)的板面抵接于端盖(13)的内端面。

10.根据权利要求9所述的触摸开关，其特征是：所述第一电路板(10)与第二电路板(11)之间通过硬导线(15)连接。