一種反應快捷可靠的觸摸開關電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種反應快捷可靠的觸摸開關電路，由采用小電容大電阻的多諧振蕩器電路、頻率電壓轉換電路和電壓鑒別電路依次連接構成；電壓鑒別電路為施密特觸發器；頻率電壓轉換電路的集成電路的CMPRIN引腳分別與第五電阻和第七電阻的一端連接；第五電阻的另一端與接地；第七電阻接12v電源；頻率電壓轉換的集成電路的IOUT引腳分別與第四電容、第九電阻和第十電阻的一端連接，第十電阻與第五電容的另一端連接，第十電阻另一端還與施密特觸發器的輸入端連接；施密特觸發器輸出端連接繼電器。本實用新型電路免除了普通開關的機械運動和觸點接觸，將其轉化為繼電器觸點的運動和接觸，提高了機械運動和接觸的可靠性。
【專利說明】一種反應快捷可靠的觸摸開關電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種開關電路，特別是涉及一種反應快捷可靠的觸摸開關電路。
【背景技術】
[0002]目前許多家用電器的控制開關都是采用微動開關，由于帶有移動部件，但是微動開關如果開關的使用頻率較高、時間較長，開關容易產生接觸不良的現象。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的克服現有技術存在的問題，提供一種避免產生接觸不良現象的反應快捷可靠的觸摸開關電路
[0004]本實用新型開發了一種能將物體的濕度轉換成與濕度成一定程度正比的電壓信號的電路，利用此電路可以檢測人體手指對電極的接觸面，通過對人體手指在電極上的接觸面就可以檢測到人體手指是否處于按鍵狀態，是否正在進行連續按鍵動作。本實用新型采用觸摸式開關替代微動開關；由于沒有移動部件，因此觸摸開關更加可靠，設計一種感應人體手指接觸的電路，實現觸摸開關的功能，用作替代微動開關在各個方面的應用。
[0005]本實用新型目的通過下述技術方案實現
[0006]一種反應快捷可靠的觸摸開關電路，由采用小電容大電阻的多諧振蕩器電路、頻率電壓轉換電路和電壓鑒別電路依次連接構成；電壓鑒別電路為施密特觸發器；
[0007]所述采用小電容大電阻的多諧振蕩器電路包括高阻抗運算放大器、負反饋電阻、第一正反饋電阻、第二正反饋電阻和電容器；負反饋電路由負反饋電阻和電容器組成，正反饋電路由第一正反饋電阻和第二正反饋電阻組成；高阻抗運算放大器的負極分別與負反饋電阻和電容器的一端連接；高阻抗運算放大器的正極分別與第一正反饋電阻和第二正反饋電阻的一端連接，電容器的另一端和第二正反饋電阻的另一端分別接地；第一正反饋電阻的另一端和負反饋電阻的另一端都與運算放大器的輸出端連接；
[0008]所述頻率電壓轉換電路包括頻率電壓轉換的集成電路、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第十電阻、第二電容器、第三電容器、第四電容器和第五電容器；頻率電壓轉換的集成電路的CMPRIN引腳分別與第五電阻和第七電阻的一端連接；第五電阻的另一端與接地；第七電阻接12v電源；頻率電壓轉換的集成電路的1UT引腳分別與第四電容、第九電阻和第十電阻的一端連接，第四電容和第九電阻的另一端都與第五電容的一端連接，第十電阻與第五電容的另一端連接，第十電阻另一端還與施密特觸發器的輸入端連接；頻率電壓轉換的集成電路的VDD引腳接12v電源；頻率電壓轉換的集成電路的R/C引腳分別與第六電阻和第三電容的一端連接；頻率電壓轉換的集成電路的IREF引腳與第八電阻一端連接；第四電容、第九電阻、第八電阻和第三電容的另一端都與頻率電壓轉換的集成電路的GND引腳連接；頻率電壓轉換的集成電路的THR引腳分別與第二電容的另一端和第四電阻的一端連接，第四電阻和第六電阻的另一端都與12v電源連接；
[0009]施密特觸發器輸出端連接繼電器，施密特觸發器輸出端輸出高電位或者低電位電壓。
[0010]為進一步實現本實用新型目的，優選地，所述頻率電壓轉換的集成電路選用電路型號為LM331AN集成電路。
[0011]所述高阻抗運算放大器選擇CA3140運算放大器。
[0012]所述第一電容器為帶絕緣層的金屬電極。
[0013]所述負反饋電阻的電阻值為IM Ω - 300ΜΩ。
[0014]所述第一正反饋電阻和第二正反饋電阻的電阻值都為20ΚΩ - 500ΚΩ。
[0015]所述的電容器由兩金屬電極組成相對設置形成。
[0016]所述的兩金屬電極間隔0.3毫米-2厘米，便于手指按壓。
[0017]相對于現有技術，本實用新型具有如下優點:
[0018]I)本實用新型電路免除了普通開關的機械運動和觸點接觸，將其轉化為繼電器觸點的運動和接觸，提高了機械運動和接觸的可靠性。這是因為在繼電器的環境下，觸點的接觸所受的驅動力是由線圈中流過的電流提供的，每一次開關動作所受的力完全相等，避免了手按開關時力度大小不均的問題，同時繼電器中的觸點處于密封狀態避免了觸點的污染。
[0019]2)本實用新型電路由于沒有了機械運動，易于實現開關觸點的保護，可以做到使開關觸點完全處于惰性氣體的保護中，避免觸點的高溫氧化問題，使開關過程更加可靠。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型的電路結構示意圖。
[0021]圖2是本實用新型的實際應用電路圖。
【具體實施方式】
[0022]為更好的理解本實用新型，下面結合附圖對本實用新型作進一步的說明，但是本實用新型的實施方式不限如此。
[0023]如圖1所示，一種反應快捷可靠的觸摸開關電路，由采用小電容大電阻的多諧振蕩器電路、頻率電壓轉換電路和電壓鑒別電路依次連接構成；電壓鑒別電路主要由施密特觸發器U3組成；
[0024]如圖2所示，采用小電容大電阻的多諧振蕩器電路包括高阻抗運算放大器U1、負反饋電阻R1、第一正反饋電阻R2、第二正反饋電阻R3、以及由兩金屬電極DJ1、DJ2組成的第一電容器Cl ;負反饋電路由負反饋電阻Rl和第一電容器Cl組成，第一電容器Cl由兩根金屬電極DJ1、DJ2間隔2 - 8厘米相對設置形成；正反饋電路主要由第一正反饋電阻R2和第二正反饋電阻R3組成；高阻抗運算放大器Ul的負極分別與負反饋電阻Rl和第一電容器Cl的一端(金屬電極DJl)連接；高阻抗運算放大器Ul的正極分別與第一正反饋電阻R2和第二正反饋電阻R3的一端連接，第一電容器Cl的另一端(金屬電極DJ2)和第二正反饋電阻R3的另一端分別接地；第一正反饋電阻R2的另一端和負反饋電阻Rl的另一端都與高阻抗運算放大器Ul的輸出端連接。負反饋電阻Rl取值優選可為IM Ω - 300ΜΩ，在第一電容器Cl的不同電容取值，第一電容器Cl的電容取值和負反饋電阻的電阻取值共同決定第一電容器的電充的時間，設k為振蕩周期系數，R為負反饋電阻Rl的電阻值；C為第一電容器Cl的電容取值JjT = kXRXC(負反饋電路構成典型的RC電路)；T為采用小電容大電阻的多諧振蕩器電路一個振蕩周期的時間。可見，本實用新型通過調節第一電容器Cl的電容大小可以方便調節其電路振蕩頻率的高低。電容器的電容取值的最小值可為2pf - 3pf。
[0025]高阻抗運算放大器Ul具有較高的工作頻率和較大的輸入阻抗，輸入阻抗一般大于IX 112 Ω，可選擇CA3140運算放大器，或者選用功能相同的其它類型的運算放大器。
[0026]第一電容器Cl為帶絕緣層的金屬電極。
[0027]負反饋電阻Rl的電阻值為IM Ω -300ΜΩ，如本圖2實施方式中，負反饋電阻Rl的電阻值選用1.2ΜΩ ;負反饋電阻Rl與金屬電極DJl，DJ2形成的電容配合，使得采用小電容大電阻的多諧振蕩器電路的振蕩頻率處于十到三十千赫，以滿足頻率電壓轉換電路的工作需要。
[0028]第一正反饋電阻和第二正反饋電阻的電阻值可都為20ΚΩ - 500ΚΩ ;如本實施方式中，第一正反饋電阻R2和第二正反饋電阻R3的電阻值分別選用300ΚΩ和20ΚΩ。第一正反饋電阻R2和第二正反饋電阻R3組成正反饋電路，能夠將高阻抗運算放大器Ul的輸出電壓的1/4 - 1/2輸入到高阻抗運算放大器Ul的正輸入端。
[0029]頻率電壓轉換電路包括頻率電壓轉換的集成電路U2、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第二電容器C2、第三電容器C3、第四電容器C4、第五電容器C5 ;其中第二電容器C2為連接多諧震蕩器和頻率電壓轉換器的橋梁。頻率電壓轉換的集成電路U2的CMPRIN引腳分別與第五電阻R5和第七電阻R7的一端連接；第五電阻R5的另一端與接地；第七電阻R7接12v電源；頻率電壓轉換的集成電路U2的1UT引腳分別與第四電容C4、第九電阻和第十電阻RlO的一端連接，第四電容C4和第九電阻的另一端都與第五電容C5的一端連接,第十電阻RlO與第五電容C5的另一端連接，第十電阻RlO另一端還與施密特觸發器U3的輸入端連接；頻率電壓轉換的集成電路U2的VDD引腳接12v電源；頻率電壓轉換的集成電路U2的R/C引腳分別與第六電阻R6和第三電容C3的一端連接；頻率電壓轉換的集成電路U2的IREF引腳與第八電阻R8—端連接；第四電容C4、第九電阻、第八電阻R8和第三電容C3的另一端都與頻率電壓轉換的集成電路U2的GND引腳連接；頻率電壓轉換的集成電路U2的THR引腳分別與第二電容C2的一端和第四電阻R4的一端連接，第四電阻R4和第六電阻R6的另一端都與12v電源連接。第二電容C2的另一端與高阻抗運算放大器Ul的輸出端連接。
[0030]頻率電壓轉換的集成電路U2選用電路型號為LM331AN集成電路，或者其它功能相同的集成電路。
[0031]施密特觸發器U3輸出端輸出高電位或者低電位電壓，施密特觸發器U3輸出端連接繼電器。
[0032]第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第二電容器C2、第三電容器C3、第四電容器C4和第五電容器C5的電阻值或者電容值可以根據頻率電壓轉換的集成電路U2的要求選用；如圖2的實施方式中，第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻RlO分別選用電阻值為10ΚΩ、20ΚΩ、1ΚΩ、10ΚΩ、1ΚΩ、25ΚΩ和25ΚΩ的電阻；第二電容器C2、第三電容器C3、第四電容器C4和第五電容器C5分別選用電容為470pf、470pf、luF和IUf。
[0033]本實用新型反應快捷可靠的觸摸開關電路工作時，由采用小電容大電阻的多諧振蕩器電路產生一定頻率的方波振蕩電壓，該振蕩電壓通過頻率電壓轉換電路降振蕩電壓轉換為一個電壓值，這一電壓值使電壓鑒別電路不會動作(可設定該電壓值使電壓鑒別電路不會動作)。當人的手指接觸到帶有絕緣的金屬電極DJ1、DJ2時，由于人的手指中含有水分，使得兩金屬電極DJ1、DJ2之間的介電常數發生改變,從而使金屬電極DJ1、DJ2之間的電容量發生顯著改變，使多諧振蕩器電路的輸出的電壓頻率發生改變，通過頻率電壓轉換電路，將這一電壓頻率的改變轉換為一個電壓值的變化，電壓值的變化觸發電壓鑒別電路，使其輸出狀態發生改變，如原來輸出的是低電位電壓，改變后變成輸出高電位電壓，利用這種輸出狀態的變化就可以控制繼電器或者其它電路的工作狀態，實現機械式開關的功能。
[0034]反應快捷可靠的觸摸開關電路是一種用于觸摸的開關電路。其中金屬電極DJ1、DJ2為帶有絕緣層的金屬片，兩片金屬片通過包裹絕緣層并且標示按鍵開關的位置。該開關電路免除了普通開關的機械運動和觸點接觸，將其轉化為繼電器觸點的運動和接觸，提高了機械運動和接觸的可靠性。在繼電器的環境下，觸點的接觸所受的驅動力是由線圈中流過的電流提供的，每一次開關動作所受的力完全相等，避免了手按開關時力度大小不均的問題，同時繼電器中的觸點可處于密封狀態，避免觸點的污染。而且本實用新型開關電路由于沒有了機械運動，易于實現開關觸點的保護，可以做到使開關觸點完全處于惰性氣體的保護中，避免觸點的高溫氧化問題，使開關過程更加可靠。
【權利要求】
1.一種反應快捷可靠的觸摸開關電路，其特征在于由采用小電容大電阻的多諧振蕩器電路、頻率電壓轉換電路和電壓鑒別電路依次連接構成；電壓鑒別電路為施密特觸發器； 所述采用小電容大電阻的多諧振蕩器電路包括高阻抗運算放大器、負反饋電阻、第一正反饋電阻、第二正反饋電阻和電容器；負反饋電路由負反饋電阻和電容器組成，正反饋電路由第一正反饋電阻和第二正反饋電阻組成；高阻抗運算放大器的負極分別與負反饋電阻和電容器的一端連接；高阻抗運算放大器的正極分別與第一正反饋電阻和第二正反饋電阻的一端連接，電容器的另一端和第二正反饋電阻的另一端分別接地；第一正反饋電阻的另一端和負反饋電阻的另一端都與運算放大器的輸出端連接； 所述頻率電壓轉換電路包括頻率電壓轉換的集成電路、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第十電阻、第二電容器、第三電容器、第四電容器和第五電容器；頻率電壓轉換的集成電路的CMPRIN引腳分別與第五電阻和第七電阻的一端連接；第五電阻的另一端與接地；第七電阻接12v電源；頻率電壓轉換的集成電路的1UT引腳分別與第四電容、第九電阻和第十電阻的一端連接，第四電容和第九電阻的另一端都與第五電容的一端連接，第十電阻與第五電容的另一端連接，第十電阻另一端還與施密特觸發器的輸入端連接；頻率電壓轉換的集成電路的VDD引腳接12v電源；頻率電壓轉換的集成電路的R/C引腳分別與第六電阻和第三電容的一端連接；頻率電壓轉換的集成電路的IREF引腳與第八電阻一端連接；第四電容、第九電阻、第八電阻和第三電容的另一端都與頻率電壓轉換的集成電路的GND引腳連接；頻率電壓轉換的集成電路的THR引腳分別與第二電容的另一端和第四電阻的一端連接，第四電阻和第六電阻的另一端都與12v電源連接； 施密特觸發器輸出端連接繼電器。
2.根據權利要求1所述的反應快捷可靠的觸摸開關電路，其特征在于，所述頻率電壓轉換的集成電路選用電路型號為LM331AN集成電路。
3.根據權利要求1所述的反應快捷可靠的觸摸開關電路，其特征在于，所述高阻抗運算放大器選擇CA3140運算放大器。
4.根據權利要求1所述的反應快捷可靠的觸摸開關電路，其特征在于，所述第一電容器為帶絕緣層的金屬電極。
5.根據權利要求1所述的反應快捷可靠的觸摸開關電路，其特征在于，所述負反饋電阻的電阻值為IM Ω - 300ΜΩ。
6.根據權利要求1所述的反應快捷可靠的觸摸開關電路，其特征在于，所述第一正反饋電阻和第二正反饋電阻的電阻值都為20ΚΩ - 500ΚΩ。
7.根據權利要求1所述的反應快捷可靠的觸摸開關電路，其特征在于，所述的電容器由兩金屬電極組成相對設置形成。
8.根據權利要求8所述的反應快捷可靠的觸摸開關電路，其特征在于，所述的兩金屬電極間隔0.3暈米-2厘米。
【文檔編號】H03K17/96GK204068920SQ201420506981
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月3日 優先權日:2014年9月3日
【發明者】伍明華 申請人:華南理工大學