一种触摸式交流电源开关的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种触摸式交流电源开关，系由电子元器件线路组成的电子开关，适用于交流电源供电的照明线路、电子电器设备通电或断电的使用。
【背景技术】
[0002]随着现代科技的高速发展，交流电源开关作为电子电器线路的一个控制部件，也在不断地进化之中。传统的拨动或按键型的机械接触式开关，存在噪声较大、寿命短等缺点，在现代生活的需求中显得不足。并且由于这类产品所用的铜、银等贵重金属资源日渐短缺，生产成本不断攀升。因此，从长远来看，传统机械接触式开关逐步被取代，将是一种发展趋势。
[0003]当今触摸技术应用广泛，但是市场上除了仅用于楼道照明的触摸式延时开关以夕卜，真正能独立地应用于交流电源通断的触摸式电子开关却很难见到。虽然在智能家居新产品展览会上，偶尔能够看到用于交流电源线路的电容感应式触摸电子开关，这种开关中有的需要增加一条零线，安装不便，无法直接替换现有的机械接触式开关；有的改进方案，虽采用单火线串联线路取电，包括用于楼道照明的触摸式延时开关，但开关关断后，其内部电路需要一定的电流维持待机工作，因此并没有真正地关断电源；有些静态功耗及待机电流较大，不符合节能环保规范，同时会给使用者造成巨大的安全隐患，或者带来负面影响。待机电流会对某些电器负载的内部电容器进行缓慢充电，当电压充到开启电压的临界点时，负载电路就会启动而进行一次放电，如此周而复始。例如一些照明灯使用这类开关，在开关关断后会出现间歇性地闪烁等异常现象。因此这类开关的实际应用会受到一些限制。
【发明内容】
[0004]本发明提出一种触摸式交流电源开关，克服了上述开关存在的不足。
[0005]本发明所采用的技术方案是:
[0006]1.利用人体感应交流电信号的特点，通过手指的触摸感应作用，达到开通或关断交流电源目的；本发明不需要待机电流，即待机零功耗。
[0007]2.采用单火线串联线路取电方式，不需要另接零线组成供电回路，便于替换或兼容传统机械接触式开关。
[0008]3.通过内部控制电路实现以下功能:
[0009]当开关在关断状态下，用手指触摸按键则开关接通，电器负载工作；
[0010]当开关接通后手指离开或者不离开按键，则开关一直保持接通状态；
[0011]当开关接通，手指离开按键，超过一定时间(例如I秒钟左右)后若再次触摸按键，则开关关断，电器负载停止工作；
[0012]当开关关断，若手指不离开按键，超过一定时间(例如3秒钟左右)后则开关重新接通，电器负载再次工作。
[0013]本发明的有益效果是:
[0014]1.待机零电流；单火线进出的串联线路接线方式，不需另接零线；单按键操作。
[0015]2.能够适应不同功率和不同阻抗特性的电器负载使用；有过载保护功能。
[0016]3.不改变电器负载原有的输入电流波形；自动保持高效率工作。
[0017]4.适用于现代照明及开关调光控制。
[0018]5.无噪声，无触点，使用寿命长。
[0019]6.电路结构可靠，制造成本低，能够兼容或替换传统机械接触式开关。
[0020]7.适用于模块化、集成化、单键位、多键位或多路开关的生产制造。
【附图说明】
[0021]图1是本发明实施例之一的原理示意图，图中带有箭头的线条表示信号传递通道。其中，交流市电电源的火线端L，连接本发明的火线进线端Lin;本发明的火线出线端L0Ut，与电器负载(9)的输入一端串联连接；交流电源的零线端N，连接电器负载(9)的另一输入端。
[0022]在本发明中，桥式整流(I)电路的两个输入端，分别连接火线进线端Lin和火线出线端Lout，桥式整流(I)电路的输出端连接主控开关(2)。桥式整流(I)电路将交流电源变成单向脉动直流电，通过主控开关(2)的单向可控硅元件，控制交流电源的接通与断开。由于采用桥式整流(I)电路和通过主控开关(2)的单向可控硅元件控制通断，因此可以确保交流电流波形不会发生畸变。
[0023]电压调整(3)电路，串接于主控开关(2)的阴极回路中，通过主控开关(2)的单向可控硅阴极电流产生一个电压，且该电压应当是合适而稳定的或被限定的；在本发明中采用该电压，与单向可控硅控制极对阴极之间的电压两者进行叠加，为本发明提供内部工作电源。
[0024]在待机时，电路处于静止状态，不存在任何电流通道，即待机功耗为零。
[0025]当用手指触摸按键(8)时，人体感应的交流电信号分两路输入。第一路信号进入通态触发(4)电路经放大等处理后，直接触发主控开关(2)的开通，即电子开关接通，电器负载(9)得电工作。第二路信号进入断态触发(7)电路，由于此时内部工作电源尚未建立，因此断态触发(7)电路不工作。
[0026]当电子开关接通即主控开关(2)开通，内部电源电压建立，内部电源电压通过延迟电路(5)的时间延迟，封锁通态触发(4)电路的重复触发，并为下一次触摸感应信号去触发主控开关(2)的关断而做好准备。
[0027]同时，RC延时(6)电路经过延时，也为下一次的触摸信号去触发主控开关(2)的关断而做好准备。
[0028]当人体手指再次触摸按键(8)时，人体感应的交流电信号输入，第一路输入信号已被短路封锁。仅有第二路输入信号通过断态触发(7)电路，使内部工作电源短路为零，从而使主控开关(2)失去触发电压而关断，即电子开关关断，电器负载(9)失电而停止工作。
[0029]当电子开关关断后，延迟电路(5)电路中电容器上的残余电压经过延时和电压泄放，为电子开关的再次触发开通而做好准备。
[0030]图2是本发明实施例之一的电路原理图。
[0031]如图2所示，首先假定电子开关处于关断状态，在无信号输入时，晶体管Ql、Q2以及单向可控硅Q3均截止；当用手指触摸按键(8)时，人体感应的交流信号经电阻器R1、R2，通过晶体管Ql、Q2放大，Q2的开通电流对电容器C3充电，并且通过电阻器R5到达单向可控硅Q3的控制极，使Q3开通。
[0032]由二极管D4、D5、D6、D7等组成桥式整流(I)电路，假如交流电流信号首先正半周经过二极管D4、单向可控硅Q3组成的主控开关(2)回路、二极管Dl和电阻R6等元件组成的电压调整(3)电路，通过二极管D7构成回路，向电器负载(9)供给正半周电流；则交流电流信号负半周经过二极管D6、主控开关(2)的主回路、电压调整(3)电路，通过二极管D5构成回路，向电器负载(9)供给负半周电流。虽然流过主控开关(2)的主回路的是脉动直流电流，但对于外部而言却是一个完整的信号电流。
[0033]在主控开关(2)中，当Q3开通以后，Q3的控制极对阴极之间存在一个电压降，此电压与Q3阴极对地的电压降进行叠加，通过电阻器R5对电容器C3充电，形成内部工作电源。
[0034]在电压调整(3)中，二极管Dl的作用，是使单向可控硅Q3阴极对地产生一个电压降；电阻器R6是分流电阻，并可使每个周期的电流波形的起始段和尾段保持良好，并且使开关的打开变得更加容易。
[0035]电容器C3上的内部电源电压通过二极管D2向电容器C4充电，并经过电阻器R7，使晶体管Q6导通，即避免出现人体感应信号重复触发的异常现象，并且为下一次触摸信号去触发主控开关(2)的关断而做好准备。
[0036]若开关接通后，手指没有离开按键，由于人体感应信号通过电阻器Rl、R8使Q4导通，此时C5上的充电电压与RlO上的电压大致相等，RlO上的电压不足以驱动晶体管Q5去泄放C3上的电压，则开关维持接通不变；
[0037]若手指离开按键后，C3上的电压通过RC延时(6)电路的电阻器R9对电容器C5充电，通过大约I秒时间，当C5上的电压达到一定值时，为下一次触摸信号去关断主控开关
(2)而做好准备；
[0038]经过大约I秒以后，当用手指再次触摸按键(8)时，人体感应的交流信号经电阻器RU R8，经晶体管Q4放大后驱动晶体管Q5，使Q5饱和导通，将电容器C3上的电压泄放，从而使单向可控硅Q3控制极失去电压，交流电压过零而截止，即主控开关(2)关断，电器负载
(9)断电；
[0039]此时电容器C5上的残余电压经二极管D3向电容器C4充电，并使晶体管Q6导通，使延迟电路(5)继续