介紹4款實(shí)用的觸摸開(kāi)關(guān)電路,它們都是用于白熾燈的開(kāi)啟與關(guān)閉,圖1~圖4電路中,虛線左部是普通照明線路,右部是觸摸開(kāi)關(guān)電路。由圖可見(jiàn),開(kāi)關(guān)與照明線路的連接只有兩根引線,因此可以直接取代普通機(jī)械撥動(dòng)式開(kāi)關(guān),而不必更改室內(nèi)電源布線。前三個(gè)電路的觸發(fā)原理都是利用人體的泄漏電流,最后一個(gè)電路則是利用人體感應(yīng)的雜波信號(hào)觸發(fā)電路工作。
圖1是雙觸摸電極開(kāi)關(guān),其中M1為“開(kāi)”電極片,M2為“關(guān)”電極片,通過(guò)觸摸M1與M2可以方便自如地開(kāi)燈與關(guān)燈。
雙觸摸電極開(kāi)關(guān)電路原理圖
平時(shí)晶閘管VS關(guān)斷,電燈H不亮,220V交流電經(jīng)VD1~VD4橋式整流,R1、R2分壓,在C2兩端儲(chǔ)存8V左右的直流電壓。當(dāng)人手觸摸電極片M1時(shí),人體泄漏電流經(jīng)高值電阻R5注入VT2的基極,使VT2迅速導(dǎo)通,C2儲(chǔ)存電荷經(jīng)VT2向C1充電,并經(jīng)R2為VS提供正向觸發(fā)電流,VS開(kāi)通,燈H點(diǎn)亮發(fā)光。VS開(kāi)通后,由于R2取值較小,VS門(mén)極的漏電流可經(jīng)R2向C1充電,所以人手離開(kāi)M1后,雖然VT2恢復(fù)截止,但C1兩端電壓不會(huì)跌落,所以VS仍能保持導(dǎo)通態(tài),H仍點(diǎn)亮發(fā)光。此時(shí)220V交流電壓主要降落在H兩端,VS兩端電壓僅幾伏,由于VS采用微觸發(fā)單向晶閘管2N6565(最大通態(tài)電流為0.8A,最高反向耐壓為400V),所以VS仍能維持工作(下面三個(gè)電路均是如此)。
如果用手摸一下M2電極片,人體泄漏電流經(jīng)R4注入VT1基極,使VT1導(dǎo)通,C1儲(chǔ)存電荷將通過(guò)VT1迅速放電,降至0.3V左右時(shí),VS因失去正向觸發(fā)電流,在交流電過(guò)零時(shí),VS即關(guān)斷,燈H熄滅。本觸摸開(kāi)關(guān)與220V交流電源相、零線連接時(shí),必須按圖正確連接,如果相、零線接反了,則只能開(kāi)燈而無(wú)法關(guān)燈。圖示接法符合開(kāi)關(guān)串接在相線的電工接線規(guī)范。
圖2是一個(gè)觸摸延遲開(kāi)關(guān),可用于樓梯走道照明燈控制,目前市售的各種觸摸延遲開(kāi)關(guān),其電路與此大同小異。
圖2是一個(gè)觸摸延遲開(kāi)關(guān)原理圖,可用于樓梯走道照明燈控制
發(fā)光二極管VD5在電燈H未點(diǎn)亮?xí)r可發(fā)微光指示開(kāi)關(guān)的位置,方便在夜間尋找開(kāi)關(guān)。平時(shí)VT3的集電極被VD6鉗位在8V左右,VT1~VT3均處于截止態(tài),VS因無(wú)觸發(fā)電壓處于關(guān)斷態(tài),故電燈H不亮。需要開(kāi)燈時(shí),只要用手指摸一下電極片M,因人體泄漏電流經(jīng)R5與R4分壓后注入三極管VT3的基極,使VT3迅速導(dǎo)通,8V直流電就經(jīng)過(guò)VT3向C2充電,并經(jīng)R2使VT2導(dǎo)通,VT1也隨之迅速導(dǎo)通,VS因門(mén)極獲得正向觸發(fā)電流而開(kāi)通,燈H即被點(diǎn)亮。人手離開(kāi)電極片M后,因C2儲(chǔ)存的電荷通過(guò)R2向VT2的發(fā)射結(jié)放電,所以仍能維持VT2、VT1及VS的導(dǎo)通,電燈H依然點(diǎn)亮。直至C2電荷基本放完,VT2由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止,VT1也隨之截止,VS因失去觸發(fā)電流在交流電過(guò)零時(shí)即關(guān)斷,燈滅。改變R2、R3及C2的數(shù)值能調(diào)節(jié)電燈每次被點(diǎn)亮的時(shí)間長(zhǎng)短。采用圖示數(shù)據(jù),每觸摸一次電極片M,電燈H約能點(diǎn)亮60s。
R4的作用是使三極管VT3平時(shí)處于反偏狀態(tài),以減小VT3的漏電流,確保在無(wú)觸摸信號(hào)時(shí)VT2始終處于截止?fàn)顟B(tài)。若取消R4,往往因VT3管子質(zhì)量不佳其漏電流可使電容C2兩端電壓不斷上升,最終會(huì)導(dǎo)致VT2誤導(dǎo)通使電燈H點(diǎn)亮。本電路在接線時(shí)可以不考慮交流電的相、零線位置,都能正常工作,下面兩個(gè)電路也具備此特點(diǎn)。
圖3是一個(gè)新穎的觸摸漸暗延遲開(kāi)關(guān),其特點(diǎn)是開(kāi)燈時(shí)只要摸一下觸摸片,燈即亮,延遲數(shù)十秒后,燈不是馬上熄滅,而是逐漸變暗,最后熄滅。迎合人眼的視覺(jué)特征,故適宜夜間關(guān)燈就寢用。
新穎的觸摸漸暗延遲開(kāi)關(guān)電路原理圖
VD1~VD5、R1組成開(kāi)關(guān)的電源電路,輸出約12V脈動(dòng)直流電壓供開(kāi)關(guān)使用。平時(shí)晶閘管VS處于截止?fàn)顟B(tài),燈H不亮,整個(gè)開(kāi)關(guān)耗電僅2mA左右,可認(rèn)為不消耗電能。此時(shí)VD6發(fā)微光用于夜間弱光照明指示開(kāi)關(guān)位置
VT3構(gòu)成觸摸電子開(kāi)關(guān),開(kāi)燈時(shí)人手只要摸一下電極片M,人體泄漏電流經(jīng)R8注入VT3的基極,使VT3迅速導(dǎo)通,12V脈動(dòng)電壓經(jīng)VT3向C2充電,并使C2兩端電壓充至12V左右。電子變阻管VT2得電導(dǎo)通,12V脈 動(dòng)電壓就經(jīng)R4向C1充電,使VT1組成的弛張振蕩器起振。單結(jié)晶體管VT1就輸出尖脈沖加至晶閘管VS的門(mén)極,使VS迅速開(kāi)通,電燈H就被點(diǎn)亮。由于R4取值較小,且VT2的導(dǎo)通壓降又小,弛張振蕩器振蕩頻率較高,晶閘管VS導(dǎo)通角較大幾乎全壓開(kāi)通,燈H處于全亮狀態(tài)。人手離開(kāi)電極片M后,C2經(jīng)R5向VT2放電,維持VT2繼續(xù)導(dǎo)通。隨著時(shí)間推遲,C2放電電流減小,VT2就退出飽和態(tài)而進(jìn)入放大態(tài),其管壓降加大,相當(dāng)于在C1充電支路里串聯(lián)了一個(gè)大電阻,故使VT1輸出尖脈沖時(shí)間后延,VS導(dǎo)通角減小,燈H亮度變小。這時(shí)節(jié)電開(kāi)關(guān)就進(jìn)入了漸暗階段,隨著C2放電電流不斷減小,VT2的等效電阻逐漸變大,VS的導(dǎo)通角不斷減小,燈光就越來(lái)越暗。當(dāng)C2放電電流減小到一定值時(shí),VT2就由放大態(tài)轉(zhuǎn)為截止態(tài),VT1就停振,VS關(guān)斷,燈H熄滅。
由于電子元件的離散性,本開(kāi)關(guān)每觸摸一次電燈可點(diǎn)亮45~60s,若想更改延遲時(shí)間,可以調(diào)整電阻R6的阻值,R6阻值大,延時(shí)時(shí)間長(zhǎng),反之則短(調(diào)延遲時(shí)間請(qǐng)不要調(diào)R5和C2,因?yàn)樗鼈償?shù)值還影響變光時(shí)間長(zhǎng)短,所以以調(diào)R6為佳)。開(kāi)關(guān)漸暗階段時(shí)間由電容C1調(diào)整,C1容值大,漸暗變光的時(shí)間就長(zhǎng),反之則短。
圖4是一個(gè)很特殊的觸摸延遲開(kāi)關(guān),實(shí)際使用時(shí)人手是通過(guò)絕緣塑料板觸摸,而不是直接碰到電極片M,就能使燈點(diǎn)亮,延遲60s左右,燈H自動(dòng)熄滅。
一個(gè)很特殊的觸摸延遲開(kāi)關(guān)電路原理圖,絕緣塑料板觸摸開(kāi)關(guān)
平時(shí)VT1~VT3均處于截止?fàn)顟B(tài),晶閘管VS處于關(guān)斷態(tài),電燈H不亮。此時(shí)發(fā)光二極管VD6點(diǎn)亮發(fā)光,指示開(kāi)關(guān)位置。需開(kāi)燈時(shí),手指靠近電極片M(實(shí)際上是隔著塑料面板摸M),人體感應(yīng)的雜波信號(hào)電壓注入場(chǎng)效應(yīng)管VT4的柵極,使漏源極間電流減小,漏極電位即VT3的基極電位升高,VT3導(dǎo)通,C2即被充電,當(dāng)VT2因基極電位升高而導(dǎo)通,VT1也隨之導(dǎo)通,VS獲得觸發(fā)電流開(kāi)通,電燈即點(diǎn)亮發(fā)光。人手遠(yuǎn)離M后,VT4柵極恢復(fù)低電平,VT3截止。此時(shí)C2貯存電荷將通過(guò)R2向VT2發(fā)射結(jié)放電,維持VT2的導(dǎo)通狀態(tài),電燈仍被點(diǎn)亮。當(dāng)C2上的電壓降到0.7V以下時(shí),VT2、VT1相繼截止,VS關(guān)斷,電燈H就熄滅。
開(kāi)關(guān)面板結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5,可采用86系列開(kāi)關(guān)全塑面板,在上部適當(dāng)位置開(kāi)一小圓孔,以便嵌放發(fā)光二極管。電極片可用馬口鐵皮剪成Φ30mm的圓片形,用不干膠帶紙將它粘貼在開(kāi)關(guān)面板的背面,然后用屏蔽線連接到VT4的柵極,屏蔽線不宜太長(zhǎng),一般應(yīng)控制在40mm以?xún)?nèi)。開(kāi)關(guān)的電路板就固定在面板的背后。本開(kāi)關(guān)的延遲時(shí)間主要取決于電阻R2、R3及電容C2的數(shù)值,調(diào)整其數(shù)值可以改變開(kāi)關(guān)的延遲時(shí)間。
觸摸開(kāi)關(guān)面板結(jié)構(gòu)圖
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