专利名称：零电压型电子触摸开关的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电子触摸开关，可作为墙壁开关、遥控开关、走廊灯延时开关。
背景技术：
电子触摸开关主要包括桥式整流电路、开关电路、脉冲触发电路、脉冲封锁电路、人体触摸电路以及直流稳压电路等，人体通过触摸金属片经触摸电路、脉冲触发电路、开关电路来控制灯具或电器等负载电路的通断。目前市场上出现的电子触摸开关存在以下缺陷:1、缺少零电压控制功能，有的产品虽然工作状态有零电压功能，但开机仍然是随机。这样既会影响开关、灯具寿命，也难以通过EMC测试，影响产品出口 ；2、开关空载电流大于100 μ Α,在控制小功率的节能灯和LED灯时出现冷闪光现象；3、缺少火线鉴别功能，开关误接在地线上，会出现关灯维修触电的危险；4、电路中存在电解电容影响工作寿命和长期可靠性；5、结构复杂、元器件成本高。由于上述种种原因，严重影响了电子触摸开关的大力普及和推广。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种具有零电压控制功能，开关的电流、电压冲击小，可靠性闻，寿命长的电子触摸开关。本实用新型所采用的技术方案是:一种零电压型电子触摸开关，包括桥式整流电路、开关电路、脉冲触发电路、脉冲封锁电路、人体触摸电路以及直流稳压电路，所述脉冲触发电路和脉冲封锁电路之间插入零电压检测电路和零电压输出电路，其中，零电压检测电路由第一电阻与第二电阻·串联组成，零电压输出电路由第一集成反相器、第二集成反相器、升压电容、驱动电阻和反向充电二极管组成；零电压检测电路的上端经发光二极管接桥式整流电路的正端，下端直接接地，中点接零电压输出电路的输入端(即检测端)；零电压输出电路的输出端经升压电容及驱动电阻与脉冲触发电路的控制端连接。所述脉冲封锁电路优选以下两种电路:一种脉冲封锁电路由集成双D触发器和封锁二极管组成，并且人体触摸电路与脉冲封锁电路之间还设有抗干扰与防抖电路，抗干扰与防抖电路由充电电阻、放电电阻、放电二极管、第一延时电容和第三集成反相器组成，集成双D触发器的输出端经封锁二极管与零电压检测电路的第一集成反相器的输入端连接，抗干扰与防抖电路的输入端接人体触摸电路的输出端，其输出端与脉冲封锁电路的输入端连接。另一种脉冲封锁电路由带有延时电路的第七集成反相器组成的单稳态电路与封锁二极管组成，第七集成反相器的输入端经PNP型三极管与人体触摸电路的输出端连接，第七集成反相器的输出端经封锁二极管与零电压检测电路的第一集成反相器的输入端连接，延时电路由第二延时电容与延时电阻组成并接入第七集成反相器的输入端。为进一步完善本零电压型电子触摸开关的性能，本实用新型进一步技术方案是:1、对于采用集成双D触发器的脉冲封锁电路，还接有由第四电容、第十电阻与第六集成反相器组成开机清零电路，第六集成反相器的输入端经第十电阻与电源连接，第六集成反相器的输出端与集成双D触发器的R端连接。2、所述脉冲触发电路由微触发晶闸管、稳压二极管、滤波电容组成，所述开关电路为功率晶闸管电路，微触发晶闸管的阳极接桥式整流电路的正端，阴极经稳压二极管接功率晶闸管的门极，微触发晶闸管的门级接零电压输出电路的驱动电阻的右端。3、还具有火线识别电路，所述火线识别电路由取样电阻、第五集成反相器和封锁二极管组成，其输入端经取样电阻与火线连接，其输出端经封锁二极管与人体触摸电路控制端连接。4、所述直流稳压电路由零电压检测电路中的第一电阻和脉冲触发电路中的微触发晶闸管、稳压二极管和滤波电容共同组成。本实用新型的有益效果:不论在开关刚刚触发导通或处在导通状态，该电子触摸开关能确保任何状态开关均在零电压导通、零电流关断的理想状态。设置开机清零电路，能避免停电后又来电时误导通现象。该电子触摸开关使用元件少，可靠性高，成本低，并为随机状态零电压开通提供便利，并且使灯具、电器、开关的电流、电压冲击大大减小，寿命大大延长。
以下结合附图以及具体实施方式
对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型实施例1的电原理框图。图2是本实用新型实施例1的电原理图。图3是实施例1的电阻性负载电子开关导通状态下两端的电压波形图。图4是本实用新型实施例2的电原理框图。
图5是本实用新型实施例2的电原理图。
具体实施方式
实施例1如图1、图2、图3所示,本实施例的零电压型电子触摸开关,包括由整流元件Ql组成的桥式整流电路、由功率晶闸管Q3组成的开关电路、由微触发晶闸管Q2组成的脉冲触发电路、零电压检测电路和零电压输出电路、脉冲封锁与开机清零电路、火线识别电路、人体触摸电路以及直流稳压电路。所述人体触摸电路与脉冲封锁电路之间设有抗干扰与防抖电路。所述零电压检测电路和零电压输出电路置于脉冲触发电路和脉冲封锁与开机清零电路之间，其中，零电压检测电路由第一电阻Rl与第二电阻R2串联组成，零电压输出电路由第一集成反相器U1A、第二集成反相器U1B、升压电容C2、驱动电阻R3和反向充电二极管VD3组成。零电压检测电路的上端经发光二极管VD2接桥式整流电路Ql的正端，下端直接接地，中点接零电压输出电路的输入端(第一集成反相器UlA的第I脚)。该零电压取样方式最简单，也比较可靠。零电压输出电路的输出端(第二集成反相器UlB的第4脚)经升压电容C2及驱动电阻R3与脉冲触发电路的控制端(微触发晶闸管Q2的门极)连接，当集成反相器UlB输出为低电平时，电源VCC经反向充电二极管VD3、驱动电阻R3向升压电容C2充电，升压电容C2上极性为左负右正，当UlB输出为高电平，与升压电容C2上的电压UC2叠力口，以大于电源VCC的电压使微触发晶闸管Q2触发导通。该输出电路实为一种自举升压电路，使用元件少，可靠性高，成本低，并为随机状态零电压开通提供便利。所述脉冲封锁电路由集成双D触发器U 2和封锁二极管VD4组成，并且人体触摸电路和脉冲封锁电路之间还设有抗干扰与防抖电路，抗干扰与防抖电路由充电电阻R4、放电电阻R5、放电二极管VD5、第一延时电容C5和第三集成反相器UlC组成，集成双D触发器U 2的输出端(U 2的第2脚)经封锁二极管VD4与零电压输出电路的第一集成反相器UlA的输入端(UlA的第I脚)连接，抗干扰与防抖电路的输入端接人体触摸电路的输出端(第四集成反相U ID的第8脚)，其输出端(第三集成反相器UlC的第6脚)与脉冲封锁电路的输入端(集成双D触发器U 2第3脚)连接。抗干扰与防抖电路的特点是:放电电阻R5阻值远小于充电电阻R4，一旦电容C5被放电，约需0.5 S的时间充电，因此UlC的输出端能保持一定时间不变，防止触摸过程中抖动而产生开关的频繁通断，影响开关和电器的寿命，以及电磁干扰的不良影响。所述开机清零电路由第四电容C4、第十电阻RlO与第六集成反相器UlF组成，第六集成反相器UlF的输入端(UlF的第13脚)经第十电阻RlO与电源VCC连接，第六集成反相器UlF的输出端(UlF的第12脚)与集成双D触发器U 2的R端(U 2的第4脚)连接。脉冲封锁电路的作用是电子开关关断时输出高电平，封锁脉冲输出。开机清零电路的作用是依靠第四电容C4开机时电压为零的作用，经第六集成反相器UlF输出高电平对集成双D触发器U 2清零，确保开机状态脉冲封锁电路输出高电平，能防止意外停电现场无人，重新来电时亮灯现象。采用边沿集成D触发器U 2作为双稳态翻转电路的理由是外围电路最简单、可靠性高。开机脉冲处于封锁状态，因集成D触发器U 2端为高电平，因此零电压检测电路的输入端、输出端一直为高电平，但因为升压电容C 2的隔直作用，脉冲触发电路中微触发晶闸管Q2无工作电流，功率晶闸管Q3处在关闭状态。这种设计的优点是能确保任何状态开关均在零电压导通。电子开关触摸后翻转，封锁二极管VD4截止封锁解除后，如果电网电压瞬时绝对值为高电压时，零电压检测电路输入为高电平，脉冲输出电路输出高电平不变，因此无脉冲，直至电网电压下降到零，升压电容C2反向充电后，电网瞬间电压绝对值再上升到一个较小的正电压才发出触发脉冲，确保零电压附近导通。电流冲击小，能明显降低电磁污染，延长开关、电器、灯具的寿命；如果触摸翻转后，电网瞬时电压接近于零，此时电压负突变也不产生正触发脉冲，微触发晶闸管Q2不导通，只有电网电压的绝对值再上升到较小正电压才发出触发脉冲，仍然是零电压开关；功率晶闸管Q3导通后，相当于开关短路，桥式整流电路输出为零，第一集成反相器UlA输入为零、第二集成反相器UlB输出为零，升压电容C2被反向充足电，当电网电压过零或电流过零，流过功率晶闸管Q3电流小于维持电流IH，功率晶闸管Q3自动关断，因此功率晶闸管Q3在零电流状态关断，电磁干扰最小，也不会产生瞬态的过电压。当电网电压绝对值再上升到一个正电压时又导通，反反复复。因此，不论在开关刚刚触发导通或处在导通状态，电子触摸开关均处在零电压导通、零电流关断的理想状态。零电压型电子触摸开关ON状态负载二端波形图见图3所示。所述脉冲触发电路由微触发晶闸管Q2、稳压二极管VD1、滤波电容Cl组成，所述开关电路为功率晶闸管Q3电路，微触发晶闸管Q2的阳极接整流电路Ql的正端，阴极经稳压二极管VDl接功率晶闸管Q3的门极，微触发晶闸管Q2的门级接零电压输出电路的驱动电阻R3的右端。该电路只有在 直流电源VCC的供电电压超过稳压二极管VDl的工作电压时方能触发功率晶闸管Q3，确保直流供电电压的稳定。实质上触发电路刚导通是仅向滤波电容Cl充电，只有滤波电容Cl上电压略大于稳压电压时，才能在稳压二极管VDl流过较大的触发电流，一旦功率晶闸管Q3触发导通，充电过程自动结束，由滤波电容Cl维持微小的工作电流。采用功率晶闸管Q3作为开关电路，与继电器相比动作快、寿命长，无触点、无火花；与功率半导体器件GTR、MOSFET、IGBT相比价格低、过载能力强，易实现零电压开通、零电流关断。所述直流稳压电路由零电压检测电路中的第一电阻Rl与脉冲触发电路中的微触发晶闸管Q2、稳压二极管VDl和滤波电容Cl共同组成。电子开关断开状态(0FF)，由第一电阻Rl经第一集成反相器UlA内部的二极管向电源VCC充电，电子开关开通状态(0N)，由桥式整流电路Ql正输出经微触发晶闸管Q2向电源VCC充电，稳压二极管VDl起稳定电源VCC的供电电压作用。该直流稳压电路简单，功耗低。所述火线识别电路由取样电阻R6、第五集成反相器U IE和封锁二极管VD6组成，其输入端(第五集成反相器U IE的第11脚)经取样电阻R6与火线连接，其输出端(第五集成反相器U IE的第10脚)经封锁二极管VD6与人体触摸电路控制端(第四集成反相器U ID的第9脚)连接。火线识别电路作用是当开关误接在地线N上，开关就无法开启，确保关灯操作时的人身安全。所述人体触摸电路由触摸针J2、第四集成反相UlD及抗干扰电容C7与感应电压取样电阻R9组成。实施例2如图4、图5所示,本实施例2具有实施例1中由整流元件Ql组成的桥式整流电路、由功率晶闸管Q3组成的开关电路、由微触发晶闸管Q2组成的脉冲触发电路、零电压检测与输出电路、火线识 别电路、人体触摸电路以及直流稳压电路，不同之处在于:所述脉冲封锁电路由带有延时电路的第七集成反相器UlG组成的单稳态电路与封锁二极管VD4组成，第七集成反相器U IG的输入端(U IG的第13脚)经PNP型三极管Q4与人体触摸电路的输出端(第四集成反相U ID的第8脚)连接，第七集成反相器UlG的输出端(UlG的第12脚)经封锁二极管VD4与零电压输出电路的第一集成反相器UlA的输入端(UlA的第I脚)连接，延时电路由第二延时电容C8与延时电阻R12组成并接入第七集成反相器U IG的输入端(U IG的第13脚)。由于采用能维持一定时间的单稳态电路，故可以省去实施例1中集成双D触发器(U 2)以及开关开机清零电路与抗干扰与防抖电路等电路，进一步简化电路，降低成本。
权利要求1.一种零电压型电子触摸开关，包括桥式整流电路、开关电路、脉冲触发电路、脉冲封锁电路、人体触摸电路以及直流稳压电路，其特征是:所述脉冲触发电路和脉冲封锁电路之间插入零电压检测电路和零电压输出电路，其中，零电压检测电路由第一电阻(Rl)与第二电阻(R2)串联组成，零电压输出电路由第一集成反相器(U1A)、第二集成反相器(U1B)、升压电容(C2)、驱动电阻(R3)和反向充电二极管(VD3)组成；零电压检测电路的上端经发光二极管(VD2)接桥式整流电路(Ql)的正端，下端直接接地，中点接零电压输出电路的输入端；零电压输出电路的输出端经升压电容(C2)及驱动电阻(R3)与脉冲触发电路的控制端连接。
2.根据权利要求1所述的零电压型电子触摸开关，其特征是:所述脉冲封锁电路由集成双D触发器(U 2)和封锁二极管(VD4)组成，并且人体触摸电路和脉冲封锁电路之间还设有抗干扰与防抖电路，抗干扰与防抖电路由充电电阻(R4 )、放电电阻(R5 )、放电二极管(VD5)、第一延时电容(C5)和第三集成反相器(UlC)组成，集成双D触发器(U 2)的输出端经封锁二极管(VD4)与零电压输出电路的第一集成反相器(UlA)的输入端连接，抗干扰与防抖电路的输入端接人体触摸电路的输出端，其输出端与脉冲封锁电路的输入端连接。
3.根据权利要求1所述的零电压型电子触摸开关，其特征是:所述脉冲封锁电路由带有延时电路的第七集成反相器(UlG)组成的单稳态电路与封锁二极管(VD4)组成，第七集成反相器(U 1G)的输入端经PNP型三极管(Q4)与人体触摸电路的输出端连接，第七集成反相器(UlG)的输出端经封锁二极管(VD4)与零电压输出电路的第一集成反相器(UlA)的输入端连接，延时电路由第二延时电容(CS)与延时电阻(R12)组成并接入第七集成反相器(U1G)的输入端。
4.根据权利要求2所述的零电压型电子触摸开关，其特征是:所述脉冲封锁电路还接有由第四电容(C4)、第十电阻(RlO)与第六集成反相器(UlF)组成的开机清零电路，第六集成反相器(UlF)的输入端经第十电阻(RlO)与电源(VCC)连接，第六集成反相器(UlF)的输出端与集成双D触发器(U 2)的R端连接。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的零电压型电子触摸开关，其特征是:所述脉冲触发电路由微触发晶闸管(Q2)、稳压二极管(VD1)、滤波电容(Cl)组成，所述开关电路为功率晶闸管(Q3)电路，微触发晶闸管(Q2)的阳极接桥式整流电路(Ql)的正端，阴极经稳压二极管(VDl)接功率晶闸管(Q3)的门极，微触发晶闸管(Q2)的门级接零电压输出电路的驱动电阻(R3)的右端。
6.根据权利要求5所述的零电压型电子触摸开关，其特征是:所述直流稳压电路由零电压检测电路中的第一电阻(Rl)与脉冲触发电路中的微触发晶闸管(Q2)、稳压二极管(VDl)和滤波电容(Cl)共同组成。
7.根据权利要求1或2或3或4所述的零电压型电子触摸开关，其特征是:还具有火线识别电路，所述火线识别电路由取样电阻(R6)、第五集成反相器(U 1E)和封锁二极管(VD6)组成，其输入端经取样电阻(R6)与火线连接，其输出端经封锁二极管(VD6)与人体触摸电路的控制端连接。
8.根据权利要求5所述的零电压型电子触摸开关，其特征是:还具有火线识别电路，所述火线识别电路由取样电阻(R6)、第五集成反相器(U 1E)和封锁二极管(VD6)组成，其输入端经取样电阻(R6)与火线连接，其输出端经封锁二极管(VD6)与人体触摸电路的控制端连接。
9.根据权利要求6所述的零电压型电子触摸开关，其特征是:还具有火线识别电路，所述火线识别电路由取样电阻(R6)、第五集成反相器(U 1E)和封锁二极管(VD6)组成，其输入端经取样电阻(R6)与火线 连接，其输出端经封锁二极管(VD6)与人体触摸电路的控制端连接。
专利摘要一种零电压型电子触摸开关，包括桥式整流电路、开关电路、脉冲触发电路、脉冲封锁电路、人体触摸电路以及直流稳压电路，脉冲触发电路和脉冲封锁之间插入一个零电压检测与输出电路，不论在开关刚刚触发导通或处在导通状态，该电子触摸开关能确保任何状态开关均在零电压导通、零电流关断的理想状态。可作为墙壁开关、遥控开关、走廊灯延时开关。
文档编号H03K17/96GK203119866SQ20132004126
公开日2013年8月7日 申请日期2013年1月25日 优先权日2013年1月25日
发明者刘冰冰, 徐高翔, 刘若望, 黄良方, 刘希真 申请人:温州大学