专利名称：一种单线制单刀双掷触摸电子开关的制作方法
技术领域：
本发明公开一种电子开关，特别是一种单线制单刀双掷触摸电子开关。
背景技术：
开关是目前电子技术中常用的电子器件，现有技术中的常用开关为机械式开 关，需要手动拨动开关，以实现控制电路的通断，其在操作上存在很多不便之处，且开关的 质量和使用寿命难以得到保证。于是电子开关便应运而生，如触摸开关、声控开关、振动开 关等，现有技术中的触摸开关都只具有单点控制通断功能，在使用上存在很多不便之处。
发明内容
针对上述提到的现有技术中的触摸开关使用不便的缺点，本发明提供一种新的单 线制单刀双掷触摸电子开关，其利用触摸及主控处理模块控制功率开关模块通断，由功率 开关模块驱动负载工作，解决上述问题。本发明解决其技术问题采用的技术方案是一种单线制单刀双掷触摸电子开关， 开关包括电容触摸开关、触摸及主控处理模块、驱动电源模块、功率开关模块和主电源模 块，电容触摸开关连接在触摸及主控处理模块上，通过电容触摸开关输入开关信号给触摸 及主控处理模块，触摸及主控处理模块控制功率开关模块工作，功率开关模块给负载供电， 主电源模块给触摸及主控处理模块提供电能，驱动电源模块给其他模块供电。本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括
所述的触摸及主控处理模块包括具有电容式触摸开关识别的触摸及主控处理芯片和 开关单元，电容触摸开关连接在触摸及主控处理芯片的输入端上，触摸及控处理芯片控 制开关单元工作，开关单元控制功率开关模块工作。所述的开关单元设有两组，两组开关单元为互锁设置。所述的开关单元包括光耦、可控硅和整流桥，光耦连接在触摸及主控处理模块上 的输出端上，光耦输出控制可控硅的通断，可控硅连接在整流桥的输出端上，整流桥连接在 主电源模块上。所述的驱动电源模块包括稳压二极管和稳压芯片，交流电经过串接的稳压二极管 输入给稳压芯片，经稳压芯片后输出低压直流电。所述的主电源模块包括一个以上的整流桥、开关管、变压器和一个以上的稳压芯 片，一个以上的整流桥输出并联连接，整流桥输出至变压器一个输入端，变压器的另一个输 入端通过开关管与地连接，同时，整流桥输出经过限流电阻连接至开关管的控制端，一个以 上的稳压芯片分别连接在变压器的输出端上，稳压芯片给触摸及主控处理模块提供电能。所述的主电源模块还包括反馈模块，反馈模块包括稳压二极管和光耦，稳压二极 管采样稳压芯片输入电压，并与光耦连接，通过光耦控制开关管的通断。
所述的整流桥通过电阻R5输出至变压器一个输入端，电阻R5与变压器的公共端 上连接有电容Cl，电容Cl另一端接地，电容Cl和电阻R5组成RC滤波电路。所述的功率开关模块设有一组以上，每组包括两个双向可控硅，两个双向可控硅 分别受触摸及主控处理模块控制，两个双向可控硅一端连接，另一端分别输出给负载供电。本发明的有益效果是通过本发明可以实现两地控制同一个负载，本发明采用电 容式触摸电子开关，可以达到与机械开关同等功能，本发明更加安全、寿命更长，同时可以 杜绝机械开关的使用寿命问题。本发明的电子开关具有超低功耗，待机状态下，两组开关 组合功耗约为20mW，远低于能源标准规定的待机功耗，而且本发明为单线制，可直接替换机 械开关，无需重新布线，节省电线及人工成本。适用于两地控制同一负载(如灯，电机、风扇) 等，如在楼道安装本发明时，可以在第1楼触摸打开楼梯灯，到2楼后，再触摸另一端的此开 关，可以关掉此灯。在家用方面，在进门处，安装多路式此开关，打开对应的灯后，可以在各 个分控制点，使用此同类开关关闭此灯，杜绝再次到门口处关灯，摸黑重回到灯亮处。下面将结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步说明。
图1为本发明电路方框图。图2为本发明主板部分电路原理图。图3为本发明开关控制部分电路原理图。图4为本发明电源部分电路原理图。图5为本发明应用电路原理图。
具体实施例方式本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近 似的，均在本发明保护范围之内。请参看附图1，本发明主要包括电容触摸开关、触摸及主控处理模块、驱动电源模 块、功率开关模块和主电源模块，电容触摸开关连接在触摸及主控处理模块上，通过电容触 摸开关输入开关信号给触摸及主控处理模块，触摸及主控处理模块控制功率开关模块工 作，功率开关模块给负载供电，主电源模块给功率开关模块提供电能，驱动电源模块给其他 模块供电。本实施例中，以同一开关内同时设置4路通道，即同一开关可同时控制四盏灯的 亮灭为例，对本发明的结构进行具体说明，具体实施时，也可以根据实际需要设置一路通道 或两路通道或多路通道，其结构与本实施例基本结构相同。请参看附图2，本实施例中，功率 开关模块设有四个，每个功率开关模块控制一路通道，即每个功率开关模块控制一盏灯。本 实施例中，以第一个功率开关模块为例对功率开关模块的结构进行具体说明，其中第一功 率开关模块内包括有两个双向可控硅、一个三点接口和一个七点接口 JPl，两个双向可控硅 分别为可控硅Tl和可控硅T2，可控硅Tl和可控硅T2中分别有一个接口连接在一起，同时 连接在三点接口的一个接口点(本实施例中，为第一接口点)上，可控硅Tl的另一接口连接 在三点接口的另一个接口点(本实施例中，为第二接口点)上，可控硅T2的另一接口连接在 三点接口的第三个接口点(本实施例中，为第三接口点)上，三点接口用于与灯具连接。七点接口 JPl用于与触摸及主控处理模块连接，本实施例中，每个功率开关模块与触摸及主控 处理模块连接，其中，用于交流电源输入一个七点接口 JPi中的第一个接口点与三点接口 的第二接口点连接，用于交流电源输入，七点接口 JPl中的第二个接口点与可控硅Tl的控 制端连接，七点接口 JPI中的第三个接口点与三点接口的第一接口点连接，七点接口 JPI中 的第四个可控硅T2的控制端连接，七点接口 JPl中的第五个接口点与三点接口的第三接口 点连接，七点接口 JPi中的第六个接口点连接低压直流电源，七点接口 JPi中的第七个接口 点上连接有电容式触摸开关，上述三点接口和七点接口的具体连接关系并不仅限于上述实 例，其可根据具体需要改变，只需满足相应的电路连接关系即可。请结合参看附图3，本实施 例中的触摸及主控处理模块核心部件为具有电容式触摸开关识别的触摸及主控处理芯片 U2，本实施例中，触摸及主控处理芯片U2采用型号为ADPT005的芯片，其具有电容式触摸开 关识别及数据处理功能，本实施例中，触摸及主控处理芯片U2的灵敏度控制端上连接有电 容C4，电容C4为触摸灵敏度调节电容，改变此电容的大小，可以改变灵敏度。本实施例中， 触摸及主控处理模块中还设有受触摸及主控处理芯片U2控制的开关单元，本实施例中，开 关单元设有两组，两组开关单元的电路结构相同，本实施例中，两组开关单元的控制端分别 连接在触摸及主控处理芯片U2的一个I/O 口，连接成互锁结构，具体实施时，也可以将两组 开关单元的控制端连接在触摸及主控处理芯片U2的同一个I/O 口上，在两组开关单元的 控制端之间连接一个反相器，形成硬互锁，即第一组开关单元导通时，第二组开关单元不导 通，第二组开关单元导通时，第一组开关单元不导通。本实施例中，以第一组开关单元的电 路为例对其电路结构进行具体说明，第一组开关单元主要包括光耦0P1、可控硅SCRl和整 流桥BD1，光耦OPl内的发光二极管一端连接在驱动电源模块的输出端上，另一端连接在触 摸及主控处理芯片U2的一个I/O 口上，光耦OPl内的光敏三极管控制在可控硅SCRl的通 断，可控硅SCRl连接在整流桥BDl的输出端上，本实施例中，可控硅SCRl与电阻R4串联连 接，并且连接在整流桥BDl的输出端上，电阻R5与稳压二极管ZD3串联连接，并且连接在整 流桥BDl的输出端上，电阻R5与稳压二极管ZD3的公共端连接在光耦OPl内的光敏三极管 的输入端上，光耦OPl内的光敏三极管的输出端连接在可控硅SCRl的控制端上，与稳压二 极管ZD3并联连接有电容C5，光耦OPl内的光敏三极管的输出端与整流桥BDl的输出端的 负极之间跨接有电阻R7，与电阻R7并联连接有电容C6，如此，则形成三个回路，串联的可控 硅SCRl和电阻R4形成第一条主回路，串联的电阻R5和稳压二极管ZD3形成第二条回路， 光耦OPl内的光敏三极管与电阻R7形成第三条回路，当开关单元不导通时，由于电阻R5的 阻值较大，不足以使整流桥BDl的初级导通，所以，与整流桥BDl连接的双向可控硅Tl不导 通，当开关单元导通时，整流桥BDl的次级通过可控硅SCRl和电阻R4形成一个闭合回路， 使整流桥BDl的初级电流较大，与整流桥BDl连接的双向可控硅Tl导通，受双向可控硅Tl 控制的灯具发光，同时，由于稳压二极管ZD3的存在，将光耦OPl内的光敏三极管的电位箝 位在5. IV，使其不至于烧毁，同时，并联连接的电阻R7和电容C6可以起到抗干扰作用，防 止可控硅SCRl误触发。驱动电源模块给触摸及主控处理模块供电，本实施例中，驱动电源 模块包括稳压二极管ZDl和稳压芯片U1，稳压二极管ZDl串联在七点接口 JPl的供电回路 上，通过稳压二极管ZDl将交流市电箝位在5. IV，并通过二极管D4输出给稳压芯片U1，经 过稳压芯片Ul稳压后输出给触摸及主控处理模块供电。本实施例中，在七点接口 JPl中的 第三个接口点与稳压二极管ZDl之间连接有电容C7，电容C7为自举电容。
请结合参看附图2和附图4，本实施例中，主电源模块主要包括整流桥组和一个变 压器T，本实施例中，变压器T采用型号为EFC-13的变压器，其包括一路输入、四路输出，本 实施例中，变压器T采用多绕组变压器，其可以将多路输出之间进行电隔离，使其不会相互 影响。请参看附图2，本实施例中的整流桥组包括六个整流桥，即BDl至BD6，六个整流桥 并联输出，本实施例中为了负载的连接需求设有六个，具体实施时，也可以根据实际需要选 择。本实施例中，整流桥组与变压器T之间通过10点接头进行连接，整流桥组的正极输出 通过电阻R5连接至变压器T的初级的一个输入端上，同时，整流桥组的正极输出通过串联 连接的限流电阻R1、电阻R2和电阻R5后与光耦OPl内的光敏三极管连接，串联连接的限 流电阻R1、电阻R2和电阻R5与光耦OPl内的光敏三极管的公共点与开关管Ql的控制端 连接，开关管Ql串联在变压器T的初级的另一个输入端与地之间，同时，电阻R5与变压器 T的公共端上连接有电容Cl，电阻R5和电容Cl形成一个RC振荡器，从而形成高频开关电 源，利用开关电源将市电高效率的转换为5V低压直流电。变压器T的四路输出上分别连接 有一个稳压芯片，利用变压器T隔开共地点，使其形成互不相关的各自通道，四个稳压芯片 分别通过10点接头输出，并且通过一个二极管给相应的触摸及主控处理芯片供电，在上电 时，通过主电源模块给触摸及主控处理芯片供电，当电路导通时，通过稳压二极管ZDl给触 摸及主控处理芯片供电。其中一路输出上连接有串联连接的稳压二极管ZDl和光耦OPl的 发光二极管，利用稳压二极管ZDl采样输出电压，当输出电压超过稳压二极管ZDl的稳压值 时，稳压二极管ZDl导通，并通过光耦OPl反馈给开关管Q1，从而实现稳定输出的目的。本发明在使用时，与机械式单刀双掷开关接线方法相同，本发明可以采用两个电 子开关在两地同时控制四个负载，具体实施时，也可以根据实际需要，至控制一个负载或两 个负载或三个，请参看附图5，本实施例中，以灯泡为负载作为具体实例进行说明，具体实施 时，也可以采用其他形式的负载。其中，第一开关中的四个三点接口中的第一点分别与一个 灯泡的一端连接，每个灯泡的另一端分别与零线连接，第一开关中的第一个三点接口中的 第二点与第二开关中的第一个三点接口中的第二点连接，第一开关中的第一个三点接口中 的第三点与第二开关中的第一个三点接口中的第三点连接，第一开关中的其余三个三点接 口中的第二点分别与第二开关中的其余三个三点接口中的一个的第三点连接，第一开关中 的其余三个三点接口中的第三点分别与第二开关中的的其余三个三点接口中的一个的第 二点连接，第二开关中的四个三点接口中的第一点分别与火线连接，两个开关分别设置在 两地，如一个设置在一楼，另一个设置在二楼，或者一个设置在门口处，另一个设置在房间 等，通过触摸其中一个开关上的电容式触摸开关，将对应的灯点亮，然后再触摸另一个开关 上对应的电容式触摸式开关，可以将灯熄灭。通过本发明可以实现两地控制同一个负载(灯具)等，本发明采用电容式触摸电子 开关，可以达到与机械开关同等功能，本发明更加安全、寿命更长，同时可以杜绝机械开关 的使用寿命问题。本发明的电子开关具有超低功耗，待机状态下，两组开关组合功耗约为 20mW，远低于能源标准规定的待机功耗，而且本发明为单线制，可直接替换机械开关，无需 重新布线，节省电线及人工成本。适用于两地控制同一负载(如灯，电机、风扇)等，如在楼道 安装本发明时，可以在第1楼触摸打开楼梯灯，到2楼后，再触摸另一端的此开关，可以关掉 此灯。在家用方面，在进门处，安装多路式此开关，打开对应的灯后，可以在各个分控制点， 使用此同类开关关闭此灯，杜绝再次到门口处关灯，摸黑重回到灯亮处。
权利要求
1.一种单线制单刀双掷触摸电子开关，其特征是所述的开关包括电容触摸开关、触 摸及主控处理模块、驱动电源模块、功率开关模块和主电源模块，电容触摸开关连接在触摸 及主控处理模块上，通过电容触摸开关输入开关信号给触摸及主控处理模块，触摸及主控 处理模块控制功率开关模块工作，功率开关模块给负载供电，主电源模块给触摸及主控处 理模块提供电能，驱动电源模块给其他模块供电。
2.根据权利要求1所述的单线制单刀双掷触摸电子开关，其特征是所述的触摸及主 控处理模块包括具有电容式触摸开关识别的触摸及主控处理芯片和开关单元，电容触摸开 关连接在触摸及主控处理芯片的输入端上，触摸及主控处理芯片控制开关单元工作，开关 单元控制功率开关模块工作。
3.根据权利要求2所述的单线制单刀双掷触摸电子开关，其特征是所述的开关单元 设有两组，两组开关单元为互锁设置。
4.根据权利要求3所述的单线制单刀双掷触摸电子开关，其特征是所述的开关单元 包括光耦、可控硅和整流桥，光耦连接在触摸及主控处理模块上的输出端上，光耦输出控制 可控硅的通断，可控硅连接在整流桥的输出端上，整流桥连接在主电源模块上。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的单线制单刀双掷触摸电子开关，其特征是 所述的驱动电源模块包括稳压二极管和稳压芯片，交流电经过串接的稳压二极管输入给稳 压芯片，经稳压芯片后输出低压直流电。
6.根据权利要求1至4中任意一项所述的单线制单刀双掷触摸电子开关，其特征是 所述的主电源模块包括一个以上的整流桥、开关管、变压器和一个以上的稳压芯片，一个以 上的整流桥输出并联连接，整流桥输出至变压器一个输入端，变压器的另一个输入端通过 开关管与地连接，同时，整流桥输出经过限流电阻连接至开关管的控制端，一个以上的稳压 芯片分别连接在变压器的输出端上，稳压芯片给触摸及主控处理模块提供电能。
7.根据权利要求6所述的单线制单刀双掷触摸电子开关，其特征是所述的主电源模 块还包括反馈模块，反馈模块包括稳压二极管和光耦，稳压二极管采样稳压芯片输入电压， 并与光耦连接，通过光耦控制开关管的通断。
8.根据权利要求6所述的单线制单刀双掷触摸电子开关，其特征是所述的整流桥通 过电阻R5输出至变压器一个输入端，电阻R5与变压器的公共端上连接有电容Cl，电容Cl 另一端接地，电容Cl和电阻R5组成RC滤波电路。
9.根据权利要求1至4中任意一项所述的单线制单刀双掷触摸电子开关，其特征是 所述的功率开关模块设有一组以上，每组包括两个双向可控硅，两个双向可控硅分别受触 摸及主控处理模块控制，两个双向可控硅一端连接，另一端分别输出给负载供电。
全文摘要
本发明公开一种单线制单刀双掷触摸电子开关，开关包括电容触摸开关、触摸及主控处理模块、驱动电源模块、功率开关模块和主电源模块，电容触摸开关连接在触摸及主控处理模块上，通过电容触摸开关输入开关信号给触摸及主控处理模块，触摸及主控处理模块控制功率开关模块工作，功率开关模块给负载供电，主电源模块给触摸及主控处理模块提供电能，驱动电源模块给其他模块供电。通过本发明可以实现两地控制同一个负载，本发明采用电容式触摸电子开关，可以达到与机械开关同等功能，本发明更加安全、寿命更长，同时可以杜绝机械开关的使用寿命问题。
文档编号H03K17/945GK102130674SQ201110078348
公开日2011年7月20日 申请日期2011年3月30日 优先权日2011年3月30日
发明者林庆光, 燕彩虹, 肖兴朝 申请人:深圳市阿达电子有限公司