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單線觸摸開關原理

生活 更新时间:2024-10-01 05:24:26

今天給大家介紹兩種不同的觸摸開關電路,不同的芯片可以設計不同的電路功能,也能設計相同的電路功能。下面兩種電路一個是使用了4013芯片組成的觸摸開關電路,另一個是使用了4011芯片組成的延時觸摸開關電路, 一起來看看。

使用雙D觸發器,設計觸摸開關電路

這是一個用4013組成的觸摸開關電路,隻要用手觸摸一次開關即可接通,再觸摸一次開關斷開。由于CMOS電路的輸入端均為場效應管結構,而場效應管是一種電壓控制元件,它有極高的輸入阻抗,約幾十兆歐。它的輸入端幾乎不消耗電流,因此隻要用手觸摸,人體産生的微弱感應電壓就足以使電路翻轉。電路原理圖見圖所示。

單線觸摸開關原理(兩種觸摸開關電路)1

觸摸開關電路

電路組成

在本電路中 ,U1與R1、C1組成單穩态觸發器,用來執行延時和消除觸摸時的幹擾和抖動。電路輸入端第3腳所加的二極管VD1為輸入端保護二極管,用來洩放積累的電荷和過高的反向電壓。U1接成雙穩态觸發器形式,用來控制繼電器K的接通與斷開。

原理簡介

當用手觸摸4013的第3腳時,人體的感應信号送入U1的CP1端,U1觸發翻轉,Q1将輸出高電平,該高電平一路送入U1的CP2 端,使U1觸發翻轉,Q2(第13腳)輸出高電平,經過R2送入V1的基極,驅動繼電器K吸合,LED1點亮,表明開關已經接通。另一路通過電阻R1向電容C1充電,由于電容兩端電壓不能突變,此時U1的Q1高電平加至R1上的第4腳,使得U1複位,Q1輸出恢複為低電平,U1的CP2端(第11腳)也為低電平。C1經過一小段時間充滿電後,R1上的第4腳恢複為低電平,U1恢複為穩态,等待下次觸發。

由于U1是雙穩态觸發器,當U1再次被觸發時,CP2端(第11腳)将再次輸入高電平信号,U1再次翻轉,Q2(第13腳)将變為低電平,繼電器K斷開,LED1熄滅。完成一次開、關轉換過程。

實驗提示

觸摸端可以用導線剝去絕緣皮層後的金屬部分代用。由于CMOS集成電路的輸入阻抗很高,隻需很少的感應電量就能實現觸發,因此觸摸電路一般都能正常工作。

觸摸延時開關電路

這是一個利用人體電阻來實現觸摸觸發的延時開關電路。

單線觸摸開關原理(兩種觸摸開關電路)2

觸摸延時開關電路

原理簡介

在電路中,U1的第1腳和第5腳平時均接在高電平“1”上,使其均為開門狀态,而U1的另一個輸入端第6腳由于在穩态時C1經過R2已充好電,所以也為高電平狀态,因此U1的輸出端第4腳為低電平狀态,LED1熄滅。

當人手觸摸開關的兩個電極時,由于人的手指電阻較小,大約隻有十幾千歐到幾百千歐,與皮膚表面的濕潤程度有關。而R1的阻值較大,因此U1的第2腳由原先的低電平變為高電平,輸出端(第3腳)變為低電平狀态,二極管VD1導通,電解電容C1通過VD1放電,這樣U1的第6腳将變為低電平,輸出端第4腳變為高電平,再經過R3加到V1基極,繼電器吸合,LED1點亮,表示開關接通。

當手指離開觸摸電極後,U1輸出又恢複為高電平狀态,VD1截止,C1又經R2充電,當C2上的電壓升高到一定值時,U1輸出又變為低電平狀态,V1恢複截止,繼電器K釋放,LED1熄滅,完成一次延時過程。

實驗提示

1.延時時間的長短取決于R2與C1的乘積,取值越大,延時時間越長。

2.可以在R1兩端并聯一直102瓷片電容,以濾波幹擾雜波,讓電路工作更加穩定。

3.觸摸電極可用兩根剝掉絕緣外皮後的導線代用。

4.由于電路觸發依靠人體手指上的電阻,如果使用其他非電池電源給電路供電,建議在電源正極與觸摸電極之間再串聯一隻100KΩ的電阻,以确保對人體的安全,不發生觸電事故。

5.本電路隻使用了4011芯片的兩個與非門,其餘未用到的與非門可不做處理。

就講到這裡,想繼續深入探究的小夥伴可對以上兩種電路進行比較,看看有什麼相同點或不同點,這樣做可以掌握的更加熟練。

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