三極管和可控硅組成的觸摸開關(guān)電路

本期再向讀者介紹4款實(shí)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(jī)械撥動(dòng)式開關(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。

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開通，燈H點(diǎn)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(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，在交流電過零時(shí)，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(shí)，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(gè)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。

圖2是一個(gè)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(diǎn)亮?xí)r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(shí)VT3的集電極被VD6鉗位在8V左右，VT1～VT3均處于截止態(tài)，VS因無觸發(fā)電壓處于關(guān)斷態(tài)，故電燈H不亮。需要開燈時(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(diǎn)亮。人手離開電極片M后，因C2儲(chǔ)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(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關(guān)，其特點(diǎn)是開燈時(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。迎合人眼的視覺特征，故適宜夜間關(guān)燈就寢用。

VD1～VD5、R1組成開關(guān)的電源電路，輸出約12V脈動(dòng)直流電壓供開關(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關(guān)位置

VT3構(gòu)成觸摸電子開關(guān)，開燈時(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的門極，使VS迅速開通，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(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，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)間長短，所以以調(diào)R6為佳）。開關(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，反之則短。

圖4是一個(gè)很特殊的觸摸延遲開關(guān)，實(shí)際使用時(shí)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(diǎn)亮，延遲60s左右，燈H自動(dòng)熄滅。

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，指示開關(guān)位置。需開燈時(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(dāng)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(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)值可以改變開關(guān)的延遲時(shí)間。

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