專利名稱：用cd4013數(shù)字集成電路制作的觸摸開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電子控制技術(shù)領(lǐng)域，是關(guān)于一種用CD4013數(shù)字集成電路制作的觸摸開關(guān)。
背景技術(shù)：
常用機(jī)械自鎖式船形開關(guān)或拔動(dòng)開關(guān)的缺點(diǎn)是操作動(dòng)作因人而異、且開關(guān)觸點(diǎn)容易發(fā)生抖動(dòng)。由于機(jī)械自鎖式開關(guān)經(jīng)過長期大電流的不斷沖擊，機(jī)械自鎖式開關(guān)的觸點(diǎn)很容易燒蝕、磨損。為了克服現(xiàn)有機(jī)械自鎖式開關(guān)先天存在的各種缺陷，設(shè)計(jì)、制作一種具有自鎖功能的觸摸開關(guān)很有必要。本實(shí)用新型僅使用少量普通元器件和一個(gè)觸摸電極實(shí)現(xiàn)了具有自鎖功能的控制開關(guān)，即手指觸摸一次觸摸電極負(fù)載電路接通，再觸摸一次觸摸電極負(fù)載電路被切斷。該觸摸開關(guān)全部采用分立元器件制作，強(qiáng)、弱電控制部分及功率輸出控制等部分可以有效的隔離，因而負(fù)載的供電電源可以使用交流電，也可以使用直流電，它在家用電器和工業(yè)自動(dòng)化及光、機(jī)、電一體化領(lǐng)域有著一定的用途。本實(shí)用新型所述的觸摸開關(guān)能很好的克服機(jī)械自鎖式開關(guān)存在的各種缺陷。以下詳細(xì)說明本實(shí)用新型所述的用CD4013數(shù)字集成電路制作的觸摸開關(guān)在制作過程中所涉及的相關(guān)技術(shù)內(nèi)容。

實(shí)用新型內(nèi)容發(fā)明目的及有益效果傳統(tǒng)機(jī)械自鎖式船形開關(guān)或拔動(dòng)開關(guān)存在動(dòng)作機(jī)械、操作動(dòng)作因人而異、觸點(diǎn)易發(fā)生抖動(dòng)、觸點(diǎn)易燒蝕磨損等缺陷。本實(shí)用新型僅使用少量普通元器件和一個(gè)觸摸金屬片實(shí)現(xiàn)了觸摸開關(guān)，即觸摸一次觸摸電極負(fù)載電源接通，再觸摸一次觸摸電極負(fù)載電源被切斷。該觸摸開關(guān)全部采用分立元器件制作，強(qiáng)、弱電可以通過繼電器有效的隔離，因而負(fù)載的供電電源可以使用交流電，也可以使用直流電，它可廣泛家用電器和工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域。本實(shí)用新型所述的觸摸開關(guān)能很好的克服機(jī)械自鎖式開關(guān)存在的各種缺陷。技術(shù)特征用CD4013數(shù)字集成電路制作的觸摸開關(guān)，由12V直流電源、觸摸電極 M、單穩(wěn)態(tài)電路及其復(fù)位電路、雙穩(wěn)態(tài)電路、電平驅(qū)動(dòng)及控制電路組成，其特征包括單穩(wěn)態(tài)電路及其復(fù)位電路雙D正反器集成電路ICl的3腳接觸摸電極M和電阻 Rl的一端，電阻Rl的另一端接電路地GND，雙D正反器集成電路ICl的4腳接電阻R2的一端和電容Cl的一端，電阻R2的另一端接雙D正反器集成電路ICl的1腳和11腳，電容Cl 的另一端接電路地GND，雙D正反器集成電路ICl的5腳和14腳接電路正極VCC ；雙穩(wěn)態(tài)電路雙D正反器集成電路ICl的1腳與11腳相連，雙D正反器集成電路 ICl的9腳與12腳相連，雙D正反器集成電路ICl的6腳、7腳、8腳與10腳接電路地GND ；電平驅(qū)動(dòng)及控制電路由NPN硅晶體管VTl、電阻R3、繼電器J和硅整流二極管Dl 組成，雙D正反器集成電路ICl的13腳接電阻R3的一端，NPN硅晶體管VTl的基極接電阻R3的另一端，NPN硅晶體管VTl的集電極接繼電器J線圈的一端和硅整流二極管Dl的正極，繼電器J線圈的另一端和硅整流二極管Dl的負(fù)極接電路正極VCC，NPN硅晶體管VTl的發(fā)射極接電路地GND。 電路的工作原理觸摸開關(guān)的電路使用一只雙D正反器數(shù)字集成電路⑶4013，分別接成一個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路和一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)電路。單穩(wěn)態(tài)電路的作用是對(duì)觸摸信號(hào)的脈沖寬度進(jìn)行整形，保證每次觸摸動(dòng)作能可靠工作；雙穩(wěn)態(tài)電路用來驅(qū)動(dòng)NPN硅晶體管VTl的導(dǎo)通或截止，由NPN硅晶體管VTl控制繼電器J的吸合或釋放。 手指觸摸一下觸摸電極M,使人體感應(yīng)的交流電通過電阻Rl進(jìn)行壓降，交流電的正半周信號(hào)進(jìn)入雙D正反器集成電路ICl的第3腳，即單穩(wěn)態(tài)電路的CPl端，當(dāng)單穩(wěn)態(tài)電路進(jìn)入翻轉(zhuǎn)的瞬間，其輸出端1腳，即Q1端由原來的低電平跳變?yōu)楦唠娖?，此高電平?jīng)電阻R2向電容Cl充電，使ICl的4腳的電壓緩慢上升，當(dāng)上升到復(fù)位(Reset)電位時(shí)，單穩(wěn)態(tài)電路自動(dòng)復(fù)位，ICl的1腳恢復(fù)為低電平。所以手指每觸摸一次觸摸電極M，ICl的1腳， 即Q1端就輸出一個(gè)固定寬度的正脈沖。此正脈沖直接加到ICl的11腳，即雙穩(wěn)態(tài)電路的CP2端，使雙穩(wěn)態(tài)電路翻轉(zhuǎn)一次，其輸出端13腳，即Q2端的電平就改變一次；當(dāng)ICl的 13腳翻轉(zhuǎn)為高電平時(shí)，NPN硅晶體管VTl的基極通過電阻R3獲得正向電流而導(dǎo)通，使繼電器J動(dòng)作。由此可見，每觸摸一次觸摸電極M，就能實(shí)現(xiàn)繼電器J觸點(diǎn)的“接通”或“斷開” 動(dòng)作。

附圖1是本實(shí)用新型提供一個(gè)用CD4013數(shù)字集成電路制作的觸摸開關(guān)的實(shí)施例電路工作原理圖；實(shí)施例中繼電器J開關(guān)觸點(diǎn)沒有畫出，使用中根據(jù)需要選擇繼電器J中的常開觸點(diǎn)或常閉觸點(diǎn)；12V直流電源的負(fù)極接電路地GND。
具體實(shí)施方式
按照附圖1所示用用CD4013數(shù)字集成電路制作的觸摸開關(guān)的電路工作原理圖和附圖說明，并且按照實(shí)用新型內(nèi)容所述的各部分電路中元器件之間的連接關(guān)系，以及實(shí)施方式中所述的元器件技術(shù)參數(shù)要求進(jìn)行實(shí)施即可實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。元器件的選擇及其技術(shù)參數(shù)ICl為⑶4013型雙D正反器數(shù)字集成電路，采用14腳雙列直插式DIP塑料封裝， 其內(nèi)部有兩個(gè)電路結(jié)構(gòu)完全相同的正反器；VTl為NPN硅晶體管，型號(hào)可采用2CS9013或2SC945等小功率晶體管；電阻R的1阻值為2M Ω ；電阻R2的阻值為4. 3Μ Ω ；電阻R3的阻值IOK Ω ；J為繼電器，其參數(shù)為直流12V，線圈繞組直流阻值要求彡850 Ω，可選用JRX-13F 或4098型的繼電器；Cl為電容，容量為0. 22 μ F/40V ；Dl為硅整流二極管，型號(hào)為1Ν4001 ；觸摸電極M可使用<2 12mm或IOmmX IOmm銅質(zhì)金屬片制作，連接觸摸電極M的引線不宜太長，否則引線容易感應(yīng)交流信號(hào)而使觸摸開關(guān)發(fā)生誤動(dòng)作。電路的制作、調(diào)試與使用因用CD4013數(shù)字集成電路制作的觸摸開關(guān)的電路結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單、制作過程比較容易，一般只要使用的元器件性能完好，元器件的物理連接正確無誤，電路一般不需要進(jìn)行任何調(diào)試就可以正常工作。在電路調(diào)試時(shí)，電容Cl的容量不能太小，否則有可能單穩(wěn)態(tài)電路復(fù)位速度太快而影響雙穩(wěn)態(tài)電路的翻轉(zhuǎn)。因此，電容Cl的容量宜大不宜小，以保證電路不會(huì)誤動(dòng)作。要求電路中的繼電器J釋放后，建議稍等3秒鐘以上再觸摸觸摸電極M,以保證雙穩(wěn)態(tài)電路中的繼電器J可靠動(dòng)作。對(duì)地輸入電阻Rl的阻值為2ΜΩ，改變它可以改變觸摸開關(guān)的靈敏度，減小電阻Rl 的阻值會(huì)降低觸摸開關(guān)的靈敏度，但電阻Rl最小值應(yīng)> 1. 3ΜΩ。本實(shí)用新型電路的負(fù)載電流最大值為1A。如果選用技術(shù)參數(shù)合適的大功率繼電器，即可控制大功率的交流或直流負(fù)載。本實(shí)用新型的缺陷是動(dòng)作的執(zhí)行速度稍慢，動(dòng)作速度與機(jī)械自鎖式船形開關(guān)相當(dāng)。
權(quán)利要求1. 一種用CD4013數(shù)字集成電路制作的觸摸開關(guān)，由12V直流電源、觸摸電極M、單穩(wěn)態(tài)電路及其復(fù)位電路、雙穩(wěn)態(tài)電路、電平驅(qū)動(dòng)及控制電路組成，其特征包括單穩(wěn)態(tài)電路及其復(fù)位電路中的雙D正反器集成電路ICl的3腳接觸摸電極M和電阻Rl 的一端，電阻Rl的另一端接電路地GND，雙D正反器集成電路ICl的4腳接電阻R2的一端和電容Cl的一端，電阻R2的另一端接雙D正反器集成電路ICl的1腳和11腳，電容Cl的另一端接電路地GND，雙D正反器集成電路ICl的5腳和14腳接電路正極VCC ；雙穩(wěn)態(tài)電路中的雙D正反器集成電路ICl的1腳與11腳相連，雙D正反器集成電路 ICl的9腳與12腳相連，雙D正反器集成電路ICl的6腳、7腳、8腳與10腳接電路地GND ； 電平驅(qū)動(dòng)及控制電路由NPN硅晶體管VT1、電阻R3、繼電器J和硅整流二極管Dl組成， 雙D正反器集成電路ICl的13腳接電阻R3的一端，NPN硅晶體管VTl的基極接電阻R3的另一端，NPN硅晶體管VTl的集電極接繼電器J線圈的一端和硅整流二極管Dl的正極，繼電器J線圈的另一端和硅整流二極管Dl的負(fù)極接電路正極VCC，NPN硅晶體管VTl的發(fā)射極接電路地GND。
專利摘要本實(shí)用新型是關(guān)于一種用CD4013數(shù)字集成電路制作的觸摸開關(guān)。該觸摸開關(guān)由12V直流電源、觸摸電極M、單穩(wěn)態(tài)電路及其復(fù)位電路、雙穩(wěn)態(tài)電路、電平驅(qū)動(dòng)及控制電路組成。該電路使用一只雙D正反器集成電路CD4013，分別接成一個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路和一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)電路。單穩(wěn)態(tài)電路作用是對(duì)觸摸信號(hào)的脈沖寬度進(jìn)行整形，保證每次觸摸動(dòng)作的可靠；雙穩(wěn)態(tài)電路用來驅(qū)動(dòng)NPN硅晶體管VT1的導(dǎo)通或截止，由NPN硅晶體管VT1控制繼電器J的吸合或釋放。該觸摸開關(guān)全部采用分立元器件制作，強(qiáng)、弱電可以通過繼電器有效的隔離，因而負(fù)載的供電電源可以使用交流電，也可以是直流電，它可廣泛家用電器和工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域。本實(shí)用新型所述的觸摸開關(guān)很好的克服了機(jī)械自鎖式開關(guān)存在的各種缺陷。
文檔編號(hào)H03K17/96GK202261219SQ201120294909
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月15日
發(fā)明者劉德軍 申請(qǐng)人:劉德軍