交流触模开关 admin    17/12/13

简介:

    本部分介绍一种简单、价廉(制作成本不足5元)、性能稳定酌触模式交流无触点电子开关,可控制100w以内的各种电器和电灯。由于对外只有两个接线端,所以该交流开关可以方便地取代普通机械开关。 该开关经笔者长期使用,证明效果良好。

工作原理:

    触模式交流开关的电路如图1所示。晶体二极管VDl—VD4和单向晶闸管VTH组成开关的主回路,晶体三极管VTl、电阻器Rl和触摸电极片Ml组成触摸“开”控制回路,晶体三极管VT2、电阻器R2和触摸电极片M2组成触摸“关”控制回路。 xl、X2是开关的两个接线端。H是为便于说明原理而绘出的被控照明电灯。

触模式交流开关的电路图

图1  触模式交流开关的电路图

    平时,晶体三极管VTl、VT2均处于截止状态,单向晶闸管VTH阻断,交流开关处于断开状态,被控电灯H不亮。220V交流电经电灯H(因电流小于175uA,故灯不会亮)后,通过晶体二极管VDl—VD4桥式整流, 电阻器R4、R3分压和电容器C1滤波,在电容器C1两端输出约9V直流电,供控制回路工作,整个开关电路功耗仅为34.6mW左右。

    当人手触模电极片Ml时,人体泄漏交流电通过保安电阻器R1注人品体三极管VTl的基极,使晶体三极管VTl导通,单向晶闸管VTH经电阻器R5、晶体三极管VTl从电容器Cl两端获得触发电压而开通,交流开关进入闭合状态, 电灯H得电发光。单向晶闸管VTH开通后,其控制极会产生一个幅值约为0.75V的直流脉冲电压,该电压经容量较大的电容器C2滤波,便使单向晶闸管VTH的控制极电压始终“自保”在触发闭值以上——这是该开关电路设计的独到之处。这时, 即使人手离开触摸电极片M1、晶体三极管VTl恢复截止态,但由于电容器c2两端存在一定的直流电压,故单向晶闸管VTH会一直保持开通状态,使电灯H不会因人手离开触摸片Ml而熄灭。

    需要断开交流开关(即熄灯)时,只要用手摸一下电极片M2使晶体三极管VT2导通,便可将电容器C2两端短路,使单向晶闸管VTH控制极失去建立“自保”触发电压的条件,单向晶闸管VTH会在交流电过零时自动关断。 交流开关由闭合状态转为断开状态,电灯H即断电熄灭。

    电路中,R1、R2为人体保安电阻器,采用了高阻值(兆欧级)的电阻器,可确保人手触摸到电极片Ml和M2时,不会发生触电事故。C3为抗干扰交流旁路电容器,能有效消除各种感应电信号、 电源电压波动信号对单向晶闸管VTH的误触发,避免开关误动作,大大提高电子开关的抗干扰能力。

元器件选择:

    VTH选用MCRl00—8型(额定正向平均电流0.8A、额定工作电压600v)小型塑封单向晶闸管,其外形和引脚排列见下图。

小型塑封单向晶闸管

图  小型塑封单向晶闸管

    VTl、VT2均选用9011(集电极最大允许电流ICM=30mA,集电极最大允许功耗PCM=200mW)或9014、3DG8型硅NPN小功率三极管,要求电流放大系数β>100。 VDl一VD4均选用lN4007型(最大整流电流为lA、最高反向工作电压为1000V)硅整流二极管。

     C1、C2均选用CD11—16V型电解电容器,标称容量分别为22uF和4.7uF;C3选用CTl型瓷介电容器,标称容量为0.01uF。R1一R5均选用RTX—1/8W型碳膜电阻器,其中R1、R2酌标称阻值为不常用的10MΩ(兆欧姆级), R3一R5的标称阻值分别是56KΩ、1.2MΩ和lKΩ。

制作与使用:

    图2所示为该触模式交流开关的印制电路板接线图。印制电路板宜采用环氧基质单面铜箔板制作,实际尺寸约为45mm×30mm。印制电路板也可直接采用相同大小的单孔环氧基质“洞洞板”,并充分利用元器件引脚飞线连接, 以省去加工专用印制电路板的工作。

触模式交流开关印制电路板接线图

图2  触模式交流开关印制电路板接线图

    图3所示为该触模式交流开关的装配示意图。开关壳体可使用86或75系列双眼壁式插座的面板,拆除插座结构件只用其面板。用厚0.1mm的铜皮做两个“L”形引脚,用2颗Φ3螺钉将引脚、印制电路板固定在面板背后, 引脚即为交流开关对外的Xl、X2 2个接线端。也可直接采用交流电开关、插座、灯头中常用的全铜接线桩作为接线端子Xl、X2,并根据实际灵活安装。

触模式交流开关装配示意图

图3  触模式交流开关装配示意图

    触摸电极片Ml、M2可用马口铁皮、磷铜皮或不锈钢片等剪成5分钱硬币大小,用强力胶粘贴在插座面板(正好盖住原插孔)上,并分别在面板合适位置注明“开(ON)”和“关(OFF)”字样,以方便使用。 电阻器R1、R2对确保人身安全十分重要,一定要用10MΩ的高阻值,并且在焊装时采取加装电工用绝缘宣管等措施,以防止由于碰线短路等引发的触电事故。 还可以用两只5.1MΩ电阻器串联后代替l0MΩ电阻器,其中一只焊在电路板上,另一只用于连接触摸片和电路板,以保证使用者的安全。



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