用cd4013數字集成電路製作的觸摸開關的製作方法
2023-10-29 07:53:27
專利名稱：用cd4013數字集成電路製作的觸摸開關的製作方法
技術領域：
本發明屬於電子控制技術領域，是關於一種用CD4013數字集成電路製作的觸摸開關。
背景技術：
常用機械自鎖式船形開關或拔動開關的缺點是操作動作因人而異、且開關觸點容易發生抖動。由於機械自鎖式開關經過長期大電流的不斷衝擊，機械自鎖式開關的觸點很容易燒蝕、磨損。為了克服現有機械自鎖式開關先天存在的各種缺陷，設計、製作一種具有自鎖功能的觸摸開關很有必要。本發明僅使用少量普通元器件和一個觸摸電極實現了具有自鎖功能的控制開關， 即手指觸摸一次觸摸電極負載電路接通，再觸摸一次觸摸電極負載電路被切斷。該觸摸開關全部採用分立元器件製作，強、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自動化及光、 機、電一體化領域有著一定的用途。本發明所述的觸摸開關能很好的克服機械自鎖式開關存在的各種缺陷。以下詳細說明本發明所述的用CD4013數字集成電路製作的觸摸開關在製作過程中所涉及的相關技術內容。
發明內容
發明目的及有益效果傳統機械自鎖式船形開關或拔動開關存在動作機械、操作動作因人而異、觸點易發生抖動、觸點易燒蝕磨損等缺陷。本發明僅使用少量普通元器件和一個觸摸金屬片實現了觸摸開關，即觸摸一次觸摸電極負載電源接通，再觸摸一次觸摸電極負載電源被切斷。該觸摸開關全部採用分立元器件製作，強、弱電可以通過繼電器有效的隔離，因而負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自動化等領域。本發明所述的觸摸開關能很好的克服機械自鎖式開關存在的各種缺陷。技術特徵用CD4013數字集成電路製作的觸摸開關，由12V直流電源、觸摸電極 M、單穩態電路及其復位電路、雙穩態電路、電平驅動及控制電路組成，其特徵包括單穩態電路的連接特徵是雙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，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 ；雙穩態電路的連接特徵是雙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8腳與10腳同接電路地GND，雙D正反器集成電路ICl的13腳接電阻R3的一端；電平驅動及控制電路由NPN矽電晶體VT1、電阻R3、繼電器J和矽整流二極體Dl 組成，其連接特徵是NPN矽電晶體VTl的基極接電阻R3的另一端，NPN矽電晶體VTl的集電極同接繼電器J線圈的一端和矽整流二極體Dl的正極，繼電器J線圈的另一端和矽整流二極體Dl的負極同接電路正極VCC，NPN矽電晶體VTl的發射極接電路地GND。 其他電路的組成及電路中元器件之間的連接關係單穩態電路的復位電路由雙D正反器集成電路ICl、電阻R2和電容Cl組成，其特徵是雙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，電容Cl的另一端接電路地GND。電路的工作原理觸摸開關的電路使用一隻雙D正反器數字集成電路⑶4013，分別接成一個單穩態電路和一個雙穩態電路。單穩態電路的作用是對觸摸信號的脈衝寬度進行整形，保證每次觸摸動作能可靠工作；雙穩態電路用來驅動NPN矽電晶體VTl的導通或截止，由NPN矽電晶體VTl控制繼電器J的吸合或釋放。手指觸摸一下觸摸電極M,使人體感應的交流電通過電阻Rl進行壓降，交流電的正半周信號進入雙D正反器集成電路ICl的第3腳，即單穩態電路的CPl端，當單穩態電路進入翻轉的瞬間，其輸出端1腳，即Q1端由原來的低電平跳變為高電平，此高電平經電阻R2向電容Cl充電，使ICl的4腳的電壓緩慢上升，當上升到復位(Reset)電位時，單穩態電路自動復位，ICl的1腳恢復為低電平。所以手指每觸摸一次觸摸電極M，ICl的1腳， 即Q1端就輸出一個固定寬度的正脈衝。此正脈衝直接加到ICl的11腳，S卩雙穩態電路的CP2端，使雙穩態電路翻轉一次，其輸出端13腳，即Q2端的電平就改變一次；當ICl的 13腳翻轉為高電平時，NPN矽電晶體VTl的基極通過電阻R3獲得正向電流而導通，使繼電器J動作。由此可見，每觸摸一次觸摸電極M，就能實現繼電器J觸點的「接通」或「斷開」 動作。
附圖1是本發明提供一個用CD4013數字集成電路製作的觸摸開關的實施例電路工作原理圖；實施例中繼電器J開關觸點沒有畫出，使用中根據需要選擇繼電器J中的常開觸點或常閉觸點；12V直流電源的負極接電路地GND。
具體實施例方式按照附圖1所示用用CD4013數字集成電路製作的觸摸開關的電路工作原理圖和
，並且按照發明內容所述的各部分電路中元器件之間的連接關係，以及實施方式中所述的元器件技術參數要求進行實施即可實現本發明。元器件的選擇及其技術參數ICl為⑶4013型雙D正反器數字集成電路，採用14腳雙列直插式DIP塑料封裝， 其內部有兩個電路結構完全相同的正反器；VTl為NPN矽電晶體，型號可採用2CS9013或2SC945等小功率電晶體；電阻Rl的阻值為2ΜΩ ；電阻R2的阻值為4. 3ΜΩ ；電阻R3的阻值IOK Ω ；J為繼電器，其參數為直流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為矽整流二極體，型號為1Ν4001 ；觸摸電極M可使用 1. 3ΜΩ。本發明電路的負載電流最大值為1A。如果選用技術參數合適的大功率繼電器，即可控制大功率的交流或直流負載。本發明的缺陷是動作的執行速度稍慢，動作速度與機械自鎖式船形開關相當。
權利要求
1. 一種用CD4013數字集成電路製作的觸摸開關，由12V直流電源、觸摸電極M、單穩態電路及其復位電路、雙穩態電路、電平驅動及控制電路組成，其特徵包括單穩態電路的連接特徵是雙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，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 ；雙穩態電路的連接特徵是雙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8腳與10腳同接電路地GND， 雙D正反器集成電路ICl的13腳接電阻R3的一端；電平驅動及控制電路由NPN矽電晶體VT1、電阻R3、繼電器J和矽整流二極體Dl組成， 其連接特徵是NPN矽電晶體VTl的基極接電阻R3的另一端，NPN矽電晶體VTl的集電極同接繼電器J線圈的一端和矽整流二極體Dl的正極，繼電器J線圈的另一端和矽整流二極體 Dl的負極同接電路正極VCC，NPN矽電晶體VTl的發射極接電路地GND。
全文摘要
本發明是關於一種用CD4013數字集成電路製作的觸摸開關。該觸摸開關由12V直流電源、觸摸電極M、單穩態電路及其復位電路、雙穩態電路、電平驅動及控制電路組成。該電路使用一隻雙D正反器集成電路CD4013，分別接成一個單穩態電路和一個雙穩態電路。單穩態電路作用是對觸摸信號的脈衝寬度進行整形，保證每次觸摸動作的可靠；雙穩態電路用來驅動NPN矽電晶體VT1的導通或截止，由NPN矽電晶體VT1控制繼電器J的吸合或釋放。該觸摸開關全部採用分立元器件製作，強、弱電可以通過繼電器有效的隔離，因而負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自動化等領域。本發明所述的觸摸開關很好的克服了機械自鎖式開關存在的各種缺陷。
文檔編號H03K17/60GK102332904SQ201110232620
公開日2012年1月25日 申請日期2011年8月15日 優先權日2011年8月15日
發明者劉德軍 申請人:劉德軍