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  • 三極管和可控硅組成的觸摸開關(guān)電路
    • 發(fā)布時間:2021-02-24 14:45:38
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    三極管和可控硅組成的觸摸開關(guān)電路
    介紹4款實用的觸摸開關(guān)電路,它們都是用于白熾燈的開啟與關(guān)閉,圖1~圖4電路中,虛線左部是普通照明線路,右部是觸摸開關(guān)電路。由圖可見,開關(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械撥動式開關(guān),而不必更改室內(nèi)電源布線。前三個電路的觸發(fā)原理都是利用人體的泄漏電流,最后一個電路則是利用人體感應(yīng)的雜波信號觸發(fā)電路工作。 
    圖1是雙觸摸電極開關(guān),其中M1為“開”電極片,M2為“關(guān)”電極片,通過觸摸M1與M2可以方便自如地開燈與關(guān)燈。
    三極管,可控硅
    雙觸摸電極開關(guān)電路原理圖  
    平時晶閘管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C2兩端儲存8V左右的直流電壓。當人手觸摸電極片M1時,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開通,燈H點亮發(fā)光。VS開通后,由于R2取值較小,VS門極的漏電流可經(jīng)R2向C1充電,所以人手離開M1后,雖然VT2恢復(fù)截止,但C1兩端電壓不會跌落,所以VS仍能保持導(dǎo)通態(tài),H仍點亮發(fā)光。此時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儲存電荷將通過VT1迅速放電,降至0.3V左右時,VS因失去正向觸發(fā)電流,在交流電過零時,VS即關(guān)斷,燈H熄滅。本觸摸開關(guān)與220V交流電源相、零線連接時,必須按圖正確連接,如果相、零線接反了,則只能開燈而無法關(guān)燈。圖示接法符合開關(guān)串接在相線的電工接線規(guī)范。
    圖2是一個觸摸延遲開關(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關(guān),其電路與此大同小異。
    三極管,可控硅
    圖2是一個觸摸延遲開關(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未點亮時可發(fā)微光指示開關(guān)的位置,方便在夜間尋找開關(guān)。平時VT3的集電極被VD6鉗位在8V左右,VT1~VT3均處于截止態(tài),VS因無觸發(fā)電壓處于關(guān)斷態(tài),故電燈H不亮。需要開燈時,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因門極獲得正向觸發(fā)電流而開通,燈H即被點亮。人手離開電極片M后,因C2儲存的電荷通過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)電流在交流電過零時即關(guān)斷,燈滅。改變R2、R3及C2的數(shù)值能調(diào)節(jié)電燈每次被點亮的時間長短。采用圖示數(shù)據(jù),每觸摸一次電極片M,電燈H約能點亮60s。
    R4的作用是使三極管VT3平時處于反偏狀態(tài),以減小VT3的漏電流,確保在無觸摸信號時VT2始終處于截止狀態(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,最終會導(dǎo)致VT2誤導(dǎo)通使電燈H點亮。本電路在接線時可以不考慮交流電的相、零線位置,都能正常工作,下面兩個電路也具備此特點。
    圖3是一個新穎的觸摸漸暗延遲開關(guān),其特點是開燈時只要摸一下觸摸片,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。迎合人眼的視覺特征,故適宜夜間關(guān)燈就寢用。
    三極管,可控硅
    新穎的觸摸漸暗延遲開關(guān)電路原理圖 
    VD1~VD5、R1組成開關(guān)的電源電路,輸出約12V脈動直流電壓供開關(guān)使用。平時晶閘管VS處于截止狀態(tài),燈H不亮,整個開關(guān)耗電僅2mA左右,可認為不消耗電能。此時VD6發(fā)微光用于夜間弱光照明指示開關(guān)位置
    VT3構(gòu)成觸摸電子開關(guān),開燈時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的門極,使VS迅速開通,電燈H就被點亮。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通,燈H處于全亮狀態(tài)。人手離開電極片M后,C2經(jīng)R5向VT2放電,維持VT2繼續(xù)導(dǎo)通。隨著時間推遲,C2放電電流減小,VT2就退出飽和態(tài)而進入放大態(tài),其管壓降加大,相當于在C1充電支路里串聯(lián)了一個大電阻,故使VT1輸出尖脈沖時間后延,VS導(dǎo)通角減小,燈H亮度變小。這時節(jié)電開關(guān)就進入了漸暗階段,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,燈光就越來越暗。當C2放電電流減小到一定值時,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。
    三極管,可控硅
    由于電子元件的離散性,本開關(guān)每觸摸一次電燈可點亮45~60s,若想更改延遲時間,可以調(diào)整電阻R6的阻值,R6阻值大,延時時間長,反之則短(調(diào)延遲時間請不要調(diào)R5和C2,因為它們數(shù)值還影響變光時間長短,所以以調(diào)R6為佳)。開關(guān)漸暗階段時間由電容C1調(diào)整,C1容值大,漸暗變光的時間就長,反之則短。
    圖4是一個很特殊的觸摸延遲開關(guān),實際使用時人手是通過絕緣塑料板觸摸,而不是直接碰到電極片M,就能使燈點亮,延遲60s左右,燈H自動熄滅。
    一個很特殊的觸摸延遲開關(guān)電路原理圖,絕緣塑料板觸摸開關(guān) 
    平時VT1~VT3均處于截止狀態(tài),晶閘管VS處于關(guān)斷態(tài),電燈H不亮。此時發(fā)光二極管VD6點亮發(fā)光,指示開關(guān)位置。需開燈時,手指靠近電極片M(實際上是隔著塑料面板摸M),人體感應(yīng)的雜波信號電壓注入場效應(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)電流開通,電燈即點亮發(fā)光。人手遠離M后,VT4柵極恢復(fù)低電平,VT3截止。此時C2貯存電荷將通過R2向VT2發(fā)射結(jié)放電,維持VT2的導(dǎo)通狀態(tài),電燈仍被點亮。當C2上的電壓降到0.7V以下時,VT2、VT1相繼截止,VS關(guān)斷,電燈H就熄滅。
    開關(guān)面板結(jié)構(gòu)見圖5,可采用86系列開關(guān)全塑面板,在上部適當位置開一小圓孔,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,一般應(yīng)控制在40mm以內(nèi)。開關(guān)的電路板就固定在面板的背后。本開關(guān)的延遲時間主要取決于電阻R2、R3及電容C2的數(shù)值,調(diào)整其數(shù)值可以改變開關(guān)的延遲時間。
    三極管,可控硅
    觸摸開關(guān)面板結(jié)構(gòu)圖
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