一种基于触摸的新型三位置使能开关的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种新型的基于触摸技术的三位置使能开关，采用一个普通的2位置机械开关按钮，使用按钮表面增设的触摸感应及相应处理、控制电路，组合实现传统的纯机械三位置使能开关功能。其中通过使用触摸来实现传统机械使能开关的保持按压提供控制使能ON操作的位置2功能，从而避免了长时间操作时手部总是需要保持一个按压力度的要求，可以有效降低操作者的劳动强度，降低手部肌肉僵硬带来的安全风险。
【专利说明】
一种基于触摸的新型三位置使能开关
技术领域
[0001]本发明涉及一种使能开关，特别涉及一种基于触摸的新型三位置使能开关。
【背景技术】
[0002]使能开关是一种应用于危险区域的设备配件。当需要在危险区域启动设备时，必须满足如下条件:依据IEC60204-1和IEC60947-5-8，操作人员需要进入危险区域，调试或者维修设备时，必须通过手持安全设备保证随时控制设备的启停，从而保证出现危险的第一时间让设备断电，保护设备以及人员安全。通常的使能开关，依据人体工学，设计成为了回避危险的0FF—0N—0FF的3位置动作，同时要保证按压式OFF(位置3)回至放开式OFF(位置I)之间，不会形成ON状态的结构。
[0003]一般的三位置使能开关，使用纯机械的机构，未按下时的位置I是OFF状态。位置2是ON状态，此状态需要将使能开关按钮轻轻按下。位置3是OFF状态，此状态需要将使能开关用较大的力按下。即启动设备时需要轻轻按下开关按钮，保持开关处于位置2，且不能用力过度，一旦用力过度就会进入位置3，从而关闭设备。在调试、试教工业机器人等复杂设备时，调试、试教时间较长，操作人员的手部需要长时间保持一个轻轻按下但是又不能用力过度的状态，容易造成手部疲劳，降低了工作效率、提高了安全风险。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种新型的基于触摸技术的三位置使能开关，采用一个普通的2位置机械开关按钮，使用按钮表面增设的触摸感应及相应处理、控制电路，组合实现传统的纯机械三位置使能开关功能。其中通过使用触摸来实现传统机械使能开关的保持按压提供控制使能ON操作的位置2功能，从而避免了长时间操作时手部总是需要保持一个按压力度的要求，可以有效降低操作者的劳动强度，降低手部肌肉僵硬带来的安全风险。
[0005]为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案:
[0006]一种基于触摸的新型三位置使能开关，包括触摸控制电路、第一继电器、第二继电器和机械开关按钮，所述触摸控制电路包括触摸按键和驱动电路，所述触摸按键设置在机械开关按钮上，所述驱动电路根据触摸按键的开合驱动第一继电器动作，所述第一继电器包括两个常开输出，所述第二继电器包括一常开一常闭输出，所述机械开关按钮为一常开一常闭组合开关按钮;所述第一继电器的第一常开输出的一端连接使能开关的公共端，另一端连接第二继电器的常闭输出的一端，所述第二继电器的常闭输出的另一端连接机械开关按钮的常闭开关的一端，所述机械开关按钮的常闭开关的另一端连接使能开关的常开端，所述第一继电器的第二常开输出的一端连接地，另一端连接第二继电器的驱动线圈的一端，所述第二继电器的驱动线圈的另一端连接机械开关按钮的常开开关的一端和第二继电器的常开输出的一端，所述第二继电器的常开输出的另一端和机械开关按钮的常开开关的另一端连接电源。
[0007]优选的，所述继电器为电磁继电器或固态继电器。根据具体应用采用不同的继电器类型可以在体积、性能、寿命和成本上取得较好的平衡。
[0008]优选的，所述电磁继电器或固态继电器为24V直流继电器、12V直流继电器、5V直流继电器或3.3V直流继电器。根据具体应用环境选择不同电压级别的继电器可以在抗干扰能力及控制方便上取得较好的平衡。
[0009]优选的，所述触摸按键与机械开关按钮为一体式结构，所述触摸按键贴合在机械开关按钮上。将触摸按键的触摸感应片和绝缘层等结构与机械开关按钮表面制作成一体式，采用贴合方式，操作方便并可以大大提高产品的密封性，放水防尘等能力较好，故障率低，按钮整体更换方便。
[0010]优选的，所述触摸按键为电容式触摸按键或电阻式触摸按键。根据具体应用采用不同类型的触摸按键可以在操作方便程度、成本、可靠性上取得较好的平衡，电容式触摸按键仅需手指触摸产生触摸感应，对按压力度几乎无要求，操作方便简单，电阻式触摸按键一般需要一定的按压力度，可防止一定的误操作。
[0011]优选的，所述触摸按键为电容式触摸按键，所述驱动电路采用TSOIS芯片采集触摸按键信号。采用业内性能、可靠性均较好的TSOlS触摸感应芯片进行采集触摸按键信号并进行相应信号输出，可以保证使能开关的优异性能，可靠性高、寿命长。
[0012]优选的，所述驱动电路采用三极管或MOS管驱动继电器。由于触摸按键的采集输出信号一般较弱，无法直接驱动继电器线圈动作，需要增加相应的电流驱动元件，采用三极管或MOS管驱动元件结构简单、性能可靠、成本低。
[0013]优选的，所述三极管为PNP三极管。三级管电流驱动采用PNP管的电路相对简单、可
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[0014]与现有技术相比，本发明的有益效果:
[0015]1.本发明的基于触摸的新型三位置使能开关采用一个普通的2位置机械开关按钮，使用按钮表面增设的触摸感应及相应处理、控制电路，组合后完全实现了传统机械三位置使能开关的所有功能，并且使用触摸来实现传统机械使能开关的保持按压提供控制使能ON操作的位置2，从而避免了长时间操作时手部总是需要保持一个按压力度的要求，具有操作方便的优点，长时间使用可大大减轻手部劳动强度，有效降低操作者的劳动强度，降低手部肌肉僵硬带来的安全风险，有效提高了劳动效率和安全性。
[0016]2.本发明使能开关的具体实施例采用2位置机械开关按钮、2个继电器及电容式触摸按键及相应触摸感应及驱动电路构成，操作方便简单，手指轻轻触摸即可实现ON操作的位置2功能，几乎无按压力度要求，结构简单可靠，成本低、寿命长。
[0017]3.本发明使能开关的具体实施例将触摸按键的触摸感应片和绝缘层等结构与机械开关按钮表面制作成一体式，采用贴合方式，操作方便并可以大大提高产品的密封性，放水防尘等能力较好，故障率低，按钮整体更换方便。
【附图说明】
[0018]图1为本发明的基于触摸的新型三位置使能开关的结构图
[0019]图2为本发明的基于触摸的新型三位置使能开关的开关位置状态转换图
[0020]图3为本发明使能开关具体实施例的机械开关按钮和电容式触摸按键的组合结构及开关位置状态图
[0021]图4为本发明使能开关具体实施例的触摸控制电路的电路图
【具体实施方式】
[0022]下面结合试验例及【具体实施方式】对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
【发明内容】
所实现的技术均属于本发明的范围。
[0023]本发明的一个具体实施例如图1所示，整体由触摸控制电路、继电器1、继电器2、机械开关按钮组成。其中，C端为使能开关的公共端，NO为使能开关的常开端，VCC和GND分别是供电电源和地。继电器I为双常开输出，继电器2为一常开一常闭输出，机械开关按钮为一常开一常闭组合开关按钮，触摸控制电路包括触摸按键和驱动电路，触摸按键设置在机械开关按钮上，驱动电路根据触摸按键的开合驱动继电器I动作。
[0024]具体连接结构为:继电器I的第一常开输出的一端连接使能开关的公共端，另一端连接继电器2的常闭输出的一端，继电器2的常闭输出的另一端连接机械开关按钮的常闭开关的一端，机械开关按钮的常闭开关的另一端连接使能开关的常开端，继电器I的第二常开输出的一端连接地，另一端连接继电器2的驱动线圈的一端，继电器2的驱动线圈的另一端连接机械开关按钮的常开开关的一端和继电器2的常开输出的一端，继电器2的常开输出的另一端和机械开关按钮的常开开关的另一端连接电源。
[0025]本发明使能开关状态有3种，分别为:无触摸无机械按下、只触摸无机械按下及触摸且机械按下，分别对应原机械使能开关的位置1、位置2、位置3。且从触摸且机械按下切换为只触摸无机械按下时，输出为断开，只有回到无触摸无机械按下后，才能再次令输出闭合，可完全代替现有纯机械的3位置使能开关。各状态下电气通路及开关位置状态转换示意图如图2所示。
[0026]本发明使能开关的触摸按键与机械开关按钮为一体式结构，组合结构及开关位置状态如图3所示，触摸按键贴合在机械开关按钮上，触摸按键的触摸感应片设置于按钮表面，上面覆盖有绝缘层，分为手指不触摸、手指只触摸和手指按下三个状态，对应使能开关的三位置。
[0027]触摸控制电路的电路图如图4所示，触摸控制电路包括触摸按键(图4中仅示意出相应的触摸感应片)，采用电容触摸感性芯片TSOlS采集触摸感应片信号，芯片输出通过PNP三极管电流驱动继电器I动作。
【主权项】
1.一种基于触摸的新型三位置使能开关，其特征在于，包括触摸控制电路、第一继电器、第二继电器和机械开关按钮，所述触摸控制电路包括触摸按键和驱动电路，所述触摸按键设置在机械开关按钮上，所述驱动电路根据触摸按键的开合驱动第一继电器动作，所述第一继电器包括两个常开输出，所述第二继电器包括一常开一常闭输出，所述机械开关按钮为一常开一常闭组合开关按钮;所述第一继电器的第一常开输出的一端连接使能开关的公共端，另一端连接第二继电器的常闭输出的一端，所述第二继电器的常闭输出的另一端连接机械开关按钮的常闭开关的一端，所述机械开关按钮的常闭开关的另一端连接使能开关的常开端，所述第一继电器的第二常开输出的一端连接地，另一端连接第二继电器的驱动线圈的一端，所述第二继电器的驱动线圈的另一端连接机械开关按钮的常开开关的一端和第二继电器的常开输出的一端，所述第二继电器的常开输出的另一端和机械开关按钮的常开开关的另一端连接电源。2.根据权利要求1所述的基于触摸的新型三位置使能开关，其特征在于，所述继电器为电磁继电器或固态继电器。3.根据权利要求2所述的基于触摸的新型三位置使能开关，其特征在于，所述电磁继电器或固态继电器为24V直流继电器、12V直流继电器、5V直流继电器或3.3V直流继电器。4.根据权利要求1所述的基于触摸的新型三位置使能开关，其特征在于，所述触摸按键与机械开关按钮为一体式结构，所述触摸按键贴合在机械开关按钮上。5.根据权利要求1所述的基于触摸的新型三位置使能开关，其特征在于，所述触摸按键为电容式触摸按键或电阻式触摸按键。6.根据权利要求5所述的基于触摸的新型三位置使能开关，其特征在于，所述触摸按键为电容式触摸按键，所述驱动电路采用TSOlS芯片采集触摸按键信号。7.根据权利要求1所述的基于触摸的新型三位置使能开关，其特征在于，所述驱动电路采用三极管或MOS管驱动继电器。8.根据权利要求7所述的基于触摸的新型三位置使能开关，其特征在于，所述三极管为PNP三极管。
【文档编号】H03K17/96GK106027021SQ201610403871
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】孙恺, 曹宇男, 魏巍, 刘淼
【申请人】南通艾利特自动化有限公司