一种防水式触摸开关装置的制作方法

本实用新型涉及电子设备技术领域，具体为一种防水式触摸开关装置。

背景技术：

市面上触摸开关，以电容式或555定时器触发为主。电容式是检测电容参数发生变化时，输出动作。水也是电容型的介质。所以电容式的遇到水就会动作。而555定时器触发，多通过三极管或场效应管在同一点进行触发控制。这种控制受到人体杂波信号较弱时，就会出现控制不灵敏的情况。因此，存在改进空间。

技术实现要素：

本实用新型所解决的技术问题在于提供一种防水式触摸开关装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

人体具有微弱电势的，也有内部阻抗的。一般在几百k的阻值。本实用新型通过嵌入式集成芯片mcu的ad采样人体电势，由集成芯片ad部分的内部电压和内阻与r2,组成一个分压电路，j2触点输出电压在0.6v，j2、r1、r2和mcu的ad组成采集电路部分，而人体具有微弱电势的，也有内部阻抗的。一般在600k左右的阻值。可以看成具有内阻的电压源。j1和r0组成人体等效电路。r2又要和j1人体内阻r0匹配。r2选择1m最优。r1是限流电阻，防止触点误触碰到很高的电压。

如图2所示：本实用新型通过光耦隔离输出。当采样的第二次电压与第一次电压差值达到一定值时，输出高电压转变成低电压经过r3限流电阻到u2光耦。时u2光耦输出端由输出转到截止。q1的三极管的基极电压经过r4电阻的限流，由低电平转到高电平，q1集电极输出动作。k1继电器线包由q1的集电极动作得电，k1动作，输出负载。d1是续流二极管，当k1继电器断开时，线包电感中的电流不能突变，将会产生反向电动势。进过d1续流二极管形成回路，最终消耗在电阻中。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用嵌入式集成芯片为控制芯片，利用mcu的ad内部电压源和匹配电阻对人体电势进行采样。对比触摸前后的电压差和多次求平均的方法，再通过隔离输出动作。在合理的差值下其控制灵敏度高。

附图说明

图1为本实用新型的防水式触摸开关的采样电路结构示意图；

图2为本实用新型的防水式触摸开关的输出电路结构示意图；

图3为本实用新型的防水式触摸开关在未触摸时，触摸点的电压信号示意图；

图4为本实用新型的防水式触摸开关在触摸时，触摸点的电压信号示意图；

图5为本实用新型的防水式触摸开关在水中，无触摸时，触摸点的电压信号示意图；

图6为本实用新型的防水式触摸开关在水中，触摸时，触摸点的电压信号示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的实现技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

如图1～6所示，

如图1所示：人体具有微弱电势的，也有内部阻抗的。一般在几百k的阻值。本实用新型通过嵌入式集成芯片mcu的ad采样人体电势，由集成芯片ad部分的内部电压和内阻与r2,组成一个分压电路，j2触点输出电压在0.6v，j2、r1、r2和mcu的ad组成采集电路部分，而人体具有微弱电势的，也有内部阻抗的。一般在600k左右的阻值。可以看成具有内阻的电压源。j1和r0组成人体等效电路。r2又要和j1人体内阻r0匹配。r2选择1m最优。r1是限流电阻，防止触点误触碰到很高的电压。

如图2所示：本实用新型通过光耦隔离输出。当采样的第二次电压与第一次电压差值达到一定值时，输出高电压转变成低电压经过r3限流电阻到u2光耦。时u2光耦输出端由输出转到截止。q1的三极管的基极电压经过r4电阻的限流，由低电平转到高电平，q1集电极输出动作。k1继电器线包由q1的集电极动作得电，k1动作，输出负载。d1是续流二极管，当k1继电器断开时，线包电感中的电流不能突变，将会产生反向电动势。进过d1续流二极管形成回路，最终消耗在电阻中。

如图3所示：在未触摸时，触摸点的电压在0.6v；信号比较稳定。

如图4所示：触摸时，触摸点的电压以振幅600mv,频率50hz的正弦波。

如图5所示，触摸点在水中，无触摸时，电压在0.6v，和图3基本没什么变化。

如图6所示：触摸点在水中，触摸时，触摸点的电压以振幅600mv,频率50hz的正弦波。但有杂波。不影响采样电压值。也可以加滤波电容，除去杂波。此时设置差值为150mv.就能触发输出。

本实用新型的工作原理如下：

人体具有微弱电势的，也有内部阻抗的。一般在几百k的阻值。mcu内部ad转换部分提供3.3v电压和外围电路r2分压在0.6v为采样第一次电压。当人体电压j1触摸j2触头时，从人体的交流电压传到mcu的ad检测点为第二次电压。由于第二次电压是交流电压，采用取多次求平价的算法得到平均电压为第二次电压，mcu以第一次电压为基准，判断第二次电压与第一次电压差值达到一定值时，输出低电压到u2光耦，隔离驱动继电器k1。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：

1.一种防水式触摸开关装置，其特征在于：嵌入式集成芯片mcu的ad采样人体电势，由集成芯片ad部分的内部电压和内阻与r2,组成一个分压电路，j2触点输出电压在0.6v，j2、r1、r2和mcu的ad组成采集电路部分；mcu内部ad转换部分提供3.3v电压和外围电路r2分压在0.6v为第一次电压，当人体电压j1触摸j2触头时，从人体的交流电压传到mcu的ad检测点为第二次电压；由于第二次电压是交流电压，mcu以第一次电压为基准，判断第二次电压与第一次电压差值达到一定值时，输出低电压到u2光耦，驱动继电器k1。

2.根据权利要求1所述的一种防水式触摸开关装置，其特征在于：r1是限流电阻，防止j2触头接触到很高的电压烧毁mcu的ad脚；r2电阻为了匹配人体内部阻抗；当r2阻值很小时，人体的电势被r2电阻拉低，ad检测电压变化很微弱；当r2阻值很大时，和mcu内部电阻分压太大，灌输到微弱的人体电势上，ad检测电压变化很微弱。

3.根据权利要求1所述的一种防水式触摸开关装置，其特征在于：u2光耦是光耦隔离，将触发信号输出隔离传输；网络标号com和gnd不相连；保证输出负载时，不会对微弱的电信号干扰。

技术总结
本实用新型提供一种防水式触摸开关装置，人MCU内部AD转换部分提供3.3V电压和外围电路R2分压在0.6V为第一次电压。当人体电压J1触摸J2触头时，从人体的交流电压传到MCU的AD检测点为第二次电压。由于第二次电压是交流电压，MCU以第一次电压为基准，判断第二次电压与第一次电压差值达到一定值时，输出低电压到U2光耦，驱动继电器K1。而水等其他导体自身都没有电势，所以不会触发电势差。采用本发明的技术方案，对电容式的触摸方案，遇水误触发有改进，针对户外或使用环境中有防水的需求。

技术研发人员：章强
受保护的技术使用者：合肥正宇自动化科技有限公司
技术研发日：2019.07.06
技术公布日：2020.09.18