一種觸摸式交流電源開關的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種觸摸式交流電源開關，系由電子元器件線路組成的電子開關，適用于交流電源供電的照明線路、電子電器設備通電或斷電的使用。
【背景技術】
[0002]隨著現代科技的高速發展，交流電源開關作為電子電器線路的一個控制部件，也在不斷地進化之中。傳統的撥動或按鍵型的機械接觸式開關，存在噪聲較大、壽命短等缺點，在現代生活的需求中顯得不足。并且由于這類產品所用的銅、銀等貴重金屬資源日漸短缺，生產成本不斷攀升。因此，從長遠來看，傳統機械接觸式開關逐步被取代，將是一種發展趨勢。
[0003]當今觸摸技術應用廣泛，但是市場上除了僅用于樓道照明的觸摸式延時開關以夕卜，真正能獨立地應用于交流電源通斷的觸摸式電子開關卻很難見到。雖然在智能家居新產品展覽會上，偶爾能夠看到用于交流電源線路的電容感應式觸摸電子開關，這種開關中有的需要增加一條零線，安裝不便，無法直接替換現有的機械接觸式開關；有的改進方案，雖采用單火線串聯線路取電，包括用于樓道照明的觸摸式延時開關，但開關關斷后，其內部電路需要一定的電流維持待機工作，因此并沒有真正地關斷電源；有些靜態功耗及待機電流較大，不符合節能環保規范，同時會給使用者造成巨大的安全隱患，或者帶來負面影響。待機電流會對某些電器負載的內部電容器進行緩慢充電，當電壓充到開啟電壓的臨界點時，負載電路就會啟動而進行一次放電，如此周而復始。例如一些照明燈使用這類開關，在開關關斷后會出現間歇性地閃爍等異常現象。因此這類開關的實際應用會受到一些限制。
【發明內容】
[0004]本發明提出一種觸摸式交流電源開關，克服了上述開關存在的不足。
[0005]本發明所采用的技術方案是:
[0006]1.利用人體感應交流電信號的特點，通過手指的觸摸感應作用，達到開通或關斷交流電源目的；本發明不需要待機電流，即待機零功耗。
[0007]2.采用單火線串聯線路取電方式，不需要另接零線組成供電回路，便于替換或兼容傳統機械接觸式開關。
[0008]3.通過內部控制電路實現以下功能:
[0009]當開關在關斷狀態下，用手指觸摸按鍵則開關接通，電器負載工作；
[0010]當開關接通后手指離開或者不離開按鍵，則開關一直保持接通狀態；
[0011]當開關接通，手指離開按鍵，超過一定時間(例如I秒鐘左右)后若再次觸摸按鍵，則開關關斷，電器負載停止工作；
[0012]當開關關斷，若手指不離開按鍵，超過一定時間(例如3秒鐘左右)后則開關重新接通，電器負載再次工作。
[0013]本發明的有益效果是:
[0014]1.待機零電流；單火線進出的串聯線路接線方式，不需另接零線；單按鍵操作。
[0015]2.能夠適應不同功率和不同阻抗特性的電器負載使用；有過載保護功能。
[0016]3.不改變電器負載原有的輸入電流波形；自動保持高效率工作。
[0017]4.適用于現代照明及開關調光控制。
[0018]5.無噪聲，無觸點，使用壽命長。
[0019]6.電路結構可靠，制造成本低，能夠兼容或替換傳統機械接觸式開關。
[0020]7.適用于模塊化、集成化、單鍵位、多鍵位或多路開關的生產制造。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發明實施例之一的原理示意圖，圖中帶有箭頭的線條表示信號傳遞通道。其中，交流市電電源的火線端L，連接本發明的火線進線端Lin;本發明的火線出線端L0Ut，與電器負載(9)的輸入一端串聯連接；交流電源的零線端N，連接電器負載(9)的另一輸入端。
[0022]在本發明中，橋式整流(I)電路的兩個輸入端，分別連接火線進線端Lin和火線出線端Lout，橋式整流(I)電路的輸出端連接主控開關(2)。橋式整流(I)電路將交流電源變成單向脈動直流電，通過主控開關(2)的單向可控硅元件，控制交流電源的接通與斷開。由于采用橋式整流(I)電路和通過主控開關(2)的單向可控硅元件控制通斷，因此可以確保交流電流波形不會發生畸變。
[0023]電壓調整(3)電路，串接于主控開關(2)的陰極回路中，通過主控開關(2)的單向可控硅陰極電流產生一個電壓，且該電壓應當是合適而穩定的或被限定的；在本發明中采用該電壓，與單向可控硅控制極對陰極之間的電壓兩者進行疊加，為本發明提供內部工作電源。
[0024]在待機時，電路處于靜止狀態，不存在任何電流通道，即待機功耗為零。
[0025]當用手指觸摸按鍵(8)時，人體感應的交流電信號分兩路輸入。第一路信號進入通態觸發(4)電路經放大等處理后，直接觸發主控開關(2)的開通，即電子開關接通，電器負載(9)得電工作。第二路信號進入斷態觸發(7)電路，由于此時內部工作電源尚未建立，因此斷態觸發(7)電路不工作。
[0026]當電子開關接通即主控開關(2)開通，內部電源電壓建立，內部電源電壓通過延遲電路(5)的時間延遲，封鎖通態觸發(4)電路的重復觸發，并為下一次觸摸感應信號去觸發主控開關(2)的關斷而做好準備。
[0027]同時，RC延時(6)電路經過延時，也為下一次的觸摸信號去觸發主控開關(2)的關斷而做好準備。
[0028]當人體手指再次觸摸按鍵(8)時，人體感應的交流電信號輸入，第一路輸入信號已被短路封鎖。僅有第二路輸入信號通過斷態觸發(7)電路，使內部工作電源短路為零，從而使主控開關(2)失去觸發電壓而關斷，即電子開關關斷，電器負載(9)失電而停止工作。
[0029]當電子開關關斷后，延遲電路(5)電路中電容器上的殘余電壓經過延時和電壓泄放，為電子開關的再次觸發開通而做好準備。
[0030]圖2是本發明實施例之一的電路原理圖。
[0031]如圖2所示，首先假定電子開關處于關斷狀態，在無信號輸入時，晶體管Ql、Q2以及單向可控硅Q3均截止；當用手指觸摸按鍵(8)時，人體感應的交流信號經電阻器R1、R2，通過晶體管Ql、Q2放大，Q2的開通電流對電容器C3充電，并且通過電阻器R5到達單向可控硅Q3的控制極，使Q3開通。
[0032]由二極管D4、D5、D6、D7等組成橋式整流(I)電路，假如交流電流信號首先正半周經過二極管D4、單向可控硅Q3組成的主控開關(2)回路、二極管Dl和電阻R6等元件組成的電壓調整(3)電路，通過二極管D7構成回路，向電器負載(9)供給正半周電流；則交流電流信號負半周經過二極管D6、主控開關(2)的主回路、電壓調整(3)電路，通過二極管D5構成回路，向電器負載(9)供給負半周電流。雖然流過主控開關(2)的主回路的是脈動直流電流，但對于外部而言卻是一個完整的信號電流。
[0033]在主控開關(2)中，當Q3開通以后，Q3的控制極對陰極之間存在一個電壓降，此電壓與Q3陰極對地的電壓降進行疊加，通過電阻器R5對電容器C3充電，形成內部工作電源。
[0034]在電壓調整(3)中，二極管Dl的作用，是使單向可控硅Q3陰極對地產生一個電壓降；電阻器R6是分流電阻，并可使每個周期的電流波形的起始段和尾段保持良好，并且使開關的打開變得更加容易。
[0035]電容器C3上的內部電源電壓通過二極管D2向電容器C4充電，并經過電阻器R7，使晶體管Q6導通，即避免出現人體感應信號重復觸發的異常現象，并且為下一次觸摸信號去觸發主控開關(2)的關斷而做好準備。
[0036]若開關接通后，手指沒有離開按鍵，由于人體感應信號通過電阻器Rl、R8使Q4導通，此時C5上的充電電壓與RlO上的電壓大致相等，RlO上的電壓不足以驅動晶體管Q5去泄放C3上的電壓，則開關維持接通不變；
[0037]若手指離開按鍵后，C3上的電壓通過RC延時(6)電路的電阻器R9對電容器C5充電，通過大約I秒時間，當C5上的電壓達到一定值時，為下一次觸摸信號去關斷主控開關
(2)而做好準備；
[0038]經過大約I秒以后，當用手指再次觸摸按鍵(8)時，人體感應的交流信號經電阻器RU R8，經晶體管Q4放大后驅動晶體管Q5，使Q5飽和導通，將電容器C3上的電壓泄放，從而使單向可控硅Q3控制極失去電壓，交流電壓過零而截止，即主控開關(2)關斷，電器負載
(9)斷電；
[0039]此時電容器C5上的殘余電壓經二極管D3向電容器C4充電，并使晶體管Q6導通，使延遲電路(5)繼續