本實用新型涉及一種墻壁觸摸開關(guān)控制電路，特別是零電壓單火線墻壁觸摸開關(guān)電路。

背景技術(shù)：

電容式觸摸開關(guān)外形美觀、大方，無觸點、無火花、無磨損，安全可靠，使用壽命長，深受廣大用戶的喜愛。但是，現(xiàn)有的電容式單火線墻壁觸摸開關(guān)普遍存在諸多的弊端：1、電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，元件多，導(dǎo)致需采用兩層PCB，不僅增加了成本，價格居高不下，難以實現(xiàn)平民化，不易大范圍推廣，并且因為使用了接插件，增大了接觸不良的風(fēng)險；2、靜態(tài)工作電流大于50μA，小功率節(jié)能燈會出現(xiàn)頻閃現(xiàn)象，小功率LED關(guān)不徹底； 3、多處使用電解電容，影響了使用壽命。有基于此，亟需有新的觸摸開關(guān)以適應(yīng)市場需求。為了解決上述問題，部分芯片生產(chǎn)廠家開發(fā)出了專用的單通道電容觸摸開關(guān)集成電路，如RH6030、TTP223、ASC0111B，SOT23-6等集成芯片。此類專用的單通道電容觸摸開關(guān)集成電路在電源為2.5-5V時具有極小的工作電流，只有2-9μA，非常適合用于低功耗的零電壓單火線墻壁觸摸開關(guān)電路的開發(fā)。然而，此類專用的單通道電容觸摸開關(guān)集成電路由于設(shè)計的原因也存在一個特點，即芯片在上電啟動時，需要電源至少提供毫安級的電流，待芯片正常啟動后，工作電流才會降至2-9μA，對于那些對工作電流要求在毫安級、功耗不十分苛刻的應(yīng)用電路，此類專用的單通道電容觸摸開關(guān)集成電路能夠起到非常好的簡化電路、降低功耗效果，但對于要求微功耗的墻壁開關(guān)此矛盾一直難以解決，特別是單火線墻壁觸摸開關(guān)電路，到目前為止仍無法通過采用此類專用的單通道電容觸摸開關(guān)集成電路達(dá)到將零電壓單火線墻壁觸摸開關(guān)電路工作電流控制在20μA以下。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、工作可靠、且工作電流控制在20μA以下的零電壓單火線墻壁觸摸開關(guān)電路。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種零電壓單火線墻壁觸摸開關(guān)電路，其特征在于：包括直流電源電路、電容輸入電路、電容觸摸檢測電路和功率驅(qū)動及開關(guān)電路；所述電容輸入電路由觸摸片和觸發(fā)靈敏度調(diào)節(jié)電容組成，所述觸發(fā)靈敏度調(diào)節(jié)電容一端接電源負(fù)極，另一端與觸摸片連接并同時作為電容輸入電路的輸出端；所述電容觸摸檢測電路為由單通道電容觸摸開關(guān)集成電路為核心組成的雙穩(wěn)態(tài)電路構(gòu)成，輸出端初始為高電平，所述電容觸摸檢測電路的輸入端電容增加時，輸出端電平翻轉(zhuǎn)；所述直流電源電路包括橋式整流電路、充電二極管VD2、充電電阻R4、第一儲能電容C2、第二儲能電容C3、第一斯密特反相器U3-1、第二斯密特反相器U3-2、第一分壓電阻R1、第二分壓電阻R2、充電晶閘管VT3、自舉充電二極管VD3、自舉升壓電容C4、降壓二極管LED2和穩(wěn)壓元件LED1，所述第一分壓電阻R1與第二分壓電阻R2串聯(lián)后連接在橋式整流電路的直流側(cè)正負(fù)極兩端，所述第一斯密特反相器U3-1的輸出端與第二斯密特反相器U3-2輸入端連接，所述第一分壓電阻R1與第二分壓電阻R2的連接點與所述第一斯密特反相器U3-1的輸入端連接構(gòu)成零電壓脈沖形成電路；所述充電晶閘管VT3、降壓二極管LED2和光電耦合器OP1的輸入側(cè)串聯(lián)后接在所述橋式整流電路的直流側(cè)正負(fù)極兩端之間，所述第二儲能電容C3連接在充電晶閘管VT3陰極和橋式整流電路的直流側(cè)負(fù)極之間，所述穩(wěn)壓元件LED1與第一儲能電容C2并聯(lián)后與限流電阻R4的串聯(lián)支路并聯(lián)在第二儲能電容C3的兩端，所述自舉升壓電容C4與限流電阻R3串接在所述零電壓脈沖形成電路輸出端和充電晶閘管VT3門極之間，所述自舉充電二極管VD3并聯(lián)在充電晶閘管VT3門極和負(fù)極之間，自舉充電二極管VD3陰極連接在充電晶閘管VT3門極上，所述充電二極管VD2連接在所述第一分壓電阻R1與第二分壓電阻R2的連接點和所述穩(wěn)壓元件LED1與第一儲能電容C2的正極上，所述第一分壓電阻R1、充電二極管VD2及第一儲能電容C2構(gòu)成第一充電支路，所述充電晶閘管VT3、充電電阻R4及第一儲能電容C2構(gòu)成第二充電支路；所述穩(wěn)壓元件LED1的穩(wěn)壓值Vcc為2.5 V，所述穩(wěn)壓元件LED1的穩(wěn)壓輸出Vcc構(gòu)成所述電容輸入電路、電容觸摸檢測電路及零電壓脈沖形成電路的直流工作電源，所述電容觸摸檢測電路的輸出端經(jīng)過第一封鎖二極管VD1與零電壓脈沖形成電路的輸入端連接；所述橋式整流電路的交流側(cè)兩端為本零電壓單火線墻壁觸摸開關(guān)電路的兩個接線端，所述主晶閘管串聯(lián)在所述橋式整流電路的交流側(cè)兩端之間，所述光電耦合器OP1的輸出端串接在主晶閘管的觸發(fā)電路中。

本實用新型通過電容輸入電路與電容觸摸檢測電路配合檢測輸入的人體電容，電容觸摸檢測電路選用專用的單通道電容觸摸開關(guān)集成電路控制功率驅(qū)動及開關(guān)電路，并設(shè)置具有提供瞬時較大啟動電流的直流電源電路為專用的單通道電容觸摸開關(guān)集成電路供電，因此電路簡單，靜態(tài)工作電流小，工作可靠且成本大為降低，同時保留了零電壓開關(guān)電路電磁干擾小、電流沖擊小的優(yōu)點，適合在墻壁開關(guān)中使用，應(yīng)用前景廣闊。

下面將結(jié)合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步的說明。

附圖說明

附圖1為本實用新型具體實施例1電路原理圖；

附圖2為本實用新型具體實施例2電路原理圖。

具體實施方式

具體實施例1：零電壓單火線墻壁觸摸開關(guān)電路包括直流電源電路、電容輸入電路、電容觸摸檢測電路和功率驅(qū)動及開關(guān)電路。如圖1所示，所述電容輸入電路由觸摸片和觸發(fā)靈敏度調(diào)節(jié)電容組成，本電容式墻壁觸摸開關(guān)控制電路中，電容輸入電路由觸摸片M和觸發(fā)靈敏度調(diào)節(jié)電容C1組成，所述觸發(fā)靈敏度調(diào)節(jié)電容C1一端接電源VCC負(fù)極，另一端與觸摸片M連接并同時作為電容輸入電路的輸出端，觸摸片M由導(dǎo)電金屬片制成，通過設(shè)置合適的靈敏度調(diào)節(jié)電容C1，可以得到合適的觸摸靈敏度，防止誤觸發(fā)，靈敏度調(diào)節(jié)電容C1通常選擇30-47pF為宜；所述電容觸摸檢測電路為由單通道電容觸摸開關(guān)集成電路U1組成，如RH6030、TTP223、ASC0111B，SOT23-6等集成芯片，本具體實施例選用TTP223，單通道電容觸摸開關(guān)集成電路U1的第4、5、6腳連接到直流電源VCC的正極，第2腳連接到直流電源VCC的負(fù)極，觸摸片與單通道電容觸摸開關(guān)集成電路U1的第3腳連接，觸發(fā)靈敏度調(diào)節(jié)電容C1連接在單通道電容觸摸開關(guān)集成電路U1的第2腳和第3腳之間構(gòu)成初始輸出為高電平的雙穩(wěn)態(tài)電路，單通道電容觸摸開關(guān)集成電路U1的第1腳為輸出端，當(dāng)所述電容觸摸檢測電路的輸入端電容增加時，所述電容觸摸檢測電路的輸出端電平翻轉(zhuǎn)。

為了解決芯片在上電啟動時，瞬時需要電源至少提供毫安級的電流的問題，零電壓單火線墻壁觸摸開關(guān)電路設(shè)計了獨特的直流電源電路，本直流電源電路包括橋式整流電路、充電二極管VD2、充電電阻R4、第一儲能電容C2、第二儲能電容C3、第一斯密特反相器U3-1、第二斯密特反相器U3-2、第一分壓電阻R1、第二分壓電阻R2、充電晶閘管VT3、自舉充電二極管VD3、自舉升壓電容C4、降壓二極管LED2和穩(wěn)壓元件LED1，所述第一分壓電阻R1與第二分壓電阻R2串聯(lián)后連接在橋式整流電路的直流側(cè)正負(fù)極兩端，所述第一分壓電阻R1與第二分壓電阻R2阻值比在10:1左右為宜，第一分壓電阻R1阻值在10MΩ為宜，所述第一斯密特反相器U3-1的輸出端與第二斯密特反相器U3-2輸入端連接，所述第一分壓電阻R1與第二分壓電阻R2的連接點與所述第一斯密特反相器U3-1的輸入端連接構(gòu)成零電壓脈沖形成電路。所述充電晶閘管VT3、降壓二極管LED2和光電耦合器OP1的輸入側(cè)串聯(lián)后接在所述橋式整流電路的直流側(cè)正負(fù)極兩端之間，所述第二儲能電容C3連接在充電晶閘管VT3陰極和橋式整流電路的直流側(cè)負(fù)極之間，所述穩(wěn)壓元件LED1與第一儲能電容C2并聯(lián)后與限流電阻R4的串聯(lián)支路并聯(lián)在第二儲能電容C3的兩端，所述自舉升壓電容C4與限流電阻R3串接在所述零電壓脈沖形成電路輸出端和充電晶閘管VT3門極之間，所述自舉充電二極管VD3并聯(lián)在充電晶閘管VT3門極和負(fù)極之間，自舉充電二極管VD3陰極連接在充電晶閘管VT3門極上，所述充電二極管VD2連接在所述第一分壓電阻R1與第二分壓電阻R2的連接點和所述穩(wěn)壓元件LED1與第一儲能電容C2的正極上，所述第一分壓電阻R1、充電二極管VD2及第一儲能電容C2構(gòu)成第一充電支路，所述充電晶閘管VT3、充電電阻R4及第一儲能電容C2構(gòu)成第二充電支路；為了盡量降低電路靜態(tài)工作電流，所述穩(wěn)壓元件LED1的穩(wěn)壓值Vcc優(yōu)選約為2.5 V，所述穩(wěn)壓元件LED1的穩(wěn)壓輸出Vcc構(gòu)成所述電容輸入電路、電容觸摸檢測電路及零電壓脈沖形成電路的直流工作電源，所述電容觸摸檢測電路的輸出端經(jīng)過第一封鎖二極管VD1與零電壓脈沖形成電路的輸入端連接，為了能夠可靠地封鎖和解除封鎖，所述電容觸摸檢測電路的輸出端優(yōu)選經(jīng)過串聯(lián)連接的第一封鎖二極管VD1和第二封鎖二極管VD4后再與零電壓脈沖形成電路的輸入端連接；所述橋式整流電路的交流側(cè)兩端為本零電壓單火線墻壁觸摸開關(guān)電路的兩個接線端，使用時串接在負(fù)載的電源（市電）電路中，所述主晶閘管VT1串聯(lián)在所述橋式整流電路的交流側(cè)兩端之間，所述光電耦合器OP1的輸出端串接在主晶閘管VT1的觸發(fā)電路中。其中，穩(wěn)壓元件LED1要選用穩(wěn)壓值為2.5-3.0 V、工作電流很小的穩(wěn)壓元器件，如三端穩(wěn)壓芯片HT7130，本具體實施例中，穩(wěn)壓元件LED1選用藍(lán)光發(fā)光二極管，所述藍(lán)光發(fā)光二極管的陰極與直流負(fù)極端連接，藍(lán)光發(fā)光二極管的正向壓降作為VCC直流電源，以提供約2.5 V左右的直流電壓構(gòu)成所述電容輸入電路、電容觸摸檢測電路及零電壓脈沖形成電路的直流工作電源，同時作為電源指示燈。選用2.5 V的直流電壓作為工作電源可以使得單通道電容觸摸開關(guān)集成電路U1的工作電流在3μA。所述降壓二極管LED2優(yōu)選與穩(wěn)壓元件LED1電性能相同，最好選用相同型號和規(guī)格的元件，本具體實施例中，所述降壓二極管LED2同樣選用相同型號和規(guī)格的藍(lán)光發(fā)光二極管，所述降壓二極管LED2陽極與充電晶閘管VT3的負(fù)極連接。在此選用藍(lán)光或白光發(fā)光二極管作為低壓穩(wěn)壓管使用，是因為現(xiàn)有2.5 V左右的低壓穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓性能遠(yuǎn)不及藍(lán)光或白光發(fā)光二極管，并且工作電流在mA級，功耗過大。

具體實施例2：為了消除瞬態(tài)高頻干擾，進一步地，所述主晶閘管VT1優(yōu)選與抗干擾電感L1串聯(lián)后并聯(lián)在所述橋式整流電路的交流側(cè)兩端之間，另外，主晶閘管VT1的第一陽極和第二陽極兩端并聯(lián)有壓敏電阻RV，其作用是利用壓敏電阻RV的極間電容作為抗干擾電容，同時起到過壓保護的作用。

為了進一步提高抗干擾，所述光電耦合器OP1的輸入端上優(yōu)選并聯(lián)有抗干擾電容C5和放電電阻R7。

本零電壓單火線墻壁觸摸開關(guān)電路的工作原理如下：

1、啟動階段：當(dāng)電路接通市電上電時，市電經(jīng)過橋式整流電路整流后的直流側(cè)為全波正弦脈動電壓，所述第一分壓電阻R1與第二分壓電阻R2的連接點（即零電壓脈沖形成電路的輸入端）的電壓約在0-30V之間波動，如果在上電的瞬間，全波正弦脈動電壓已經(jīng)過零處于上升階段，電流經(jīng)過第一分壓電阻R1、充電二極管VD2構(gòu)成的第一充電支路對第一儲能電容C2充電，并再經(jīng)過限流電阻R4對第二儲能電容C3充電，由于所述第一斯密特反相器U3-1和第二斯密特反相器U3-2在1.2V時即可工作，當(dāng)?shù)谝粌δ茈娙軨2充電至1.2V時，單通道電容觸摸開關(guān)集成電路U1為核心組成的雙穩(wěn)態(tài)電路初始輸出不高于1.2V的電壓，經(jīng)過第一封鎖二極管VD1和第二封鎖二極管VD4壓降后約為0V，不能對零電壓脈沖形成電路的輸入端構(gòu)成封鎖，零電壓脈沖形成電路的輸入端的電壓將會隨全波正弦脈動電壓變化，當(dāng)零電壓脈沖形成電路的輸入端的電壓為0V時，經(jīng)兩次反相，零電壓脈沖形成電路輸出端也為0V，第二儲能電容C3經(jīng)過自舉充電二極管VD3、限流電阻R3和零電壓脈沖形成電路的輸出端對自舉升壓電容C4充電至接近第二儲能電容C3上的電壓，當(dāng)?shù)碗娖接?V升至0.8V以上的高電平時，零電壓脈沖形成電路輸出端輸出高電平，疊加自舉升壓電容C4電壓，并經(jīng)過限流電阻R3觸發(fā)充電晶閘管VT3導(dǎo)通，橋式整流電路以較大的電流直接經(jīng)過限流電阻R4對第一儲能電容C2充電，使之快速上升到2.5 V的工作電壓，并為單通道電容觸摸開關(guān)集成電路U1提供足夠的啟動電流，此時，單通道電容觸摸開關(guān)集成電路U1輸出的高電平2.5 V，經(jīng)過第一封鎖二極管VD1壓降后約為1.3V，為高電平，能將對零電壓脈沖形成電路的輸入端鉗位在1.3-3.1V，即高電平狀態(tài)從而構(gòu)成封鎖，零電壓脈沖形成電路的輸出端的電壓不將會隨全波正弦脈動電壓變化，始終處于高電平狀態(tài)，充電晶閘管VT3無觸發(fā)電壓而處于關(guān)閉，主晶閘管VT1同樣也無觸發(fā)電壓，當(dāng)主晶閘管VT1電流過零后自動關(guān)斷，整個零電壓單火線墻壁觸摸開關(guān)電路啟動完畢，處于待機狀態(tài)，工作電流下降為20μA以下。

2、觸摸工作階段：當(dāng)使用者接觸觸摸片M時使電容觸摸檢測電路的輸入端電容增加時，所述電容觸摸檢測電路的輸出端電平翻轉(zhuǎn)，雙穩(wěn)態(tài)電路輸出變?yōu)榈碗娖?，零電壓脈沖形成電路的輸入端封鎖解除，電壓將會隨全波正弦脈動電壓變化，當(dāng)零電壓脈沖形成電路的輸入端的電壓由低電平升至1.6V以上的高電平時，零電壓脈沖形成電路輸出端輸出高電平，經(jīng)過自舉升壓電容C4和限流電阻R3觸發(fā)充電晶閘管VT3導(dǎo)通，并通過光電耦合器OP1進而觸發(fā)主晶閘管VT1導(dǎo)通，負(fù)載RL得電，此時全波正弦脈動電壓下降至0V，零電壓脈沖形成電路的輸入端輸出低電平，輸出端輸出低電平，第二儲能電容C3上電壓經(jīng)過自舉充電二極管VD3、限流電阻R3和零電壓脈沖形成電路的輸出端對已放電自舉升壓電容C4進行補充充電，主晶閘管VT1電流過零后自動關(guān)斷，為下半周觸發(fā)充電晶閘管VT3做好準(zhǔn)備。由于此時雙穩(wěn)態(tài)電路輸出仍為低電平，零電壓脈沖形成電路的輸入端電壓仍將會隨全波正弦脈動電壓變化，當(dāng)零電壓脈沖形成電路的輸入端的電壓由低電平升至0.8V以上的高電平時，零電壓脈沖形成電路輸出端輸出高電平，并重復(fù)上述過程，周而復(fù)始。

當(dāng)使用者再次接觸觸摸片M時使電容觸摸檢測電路的輸入端電容增加時，所述電容觸摸檢測電路的輸出端電平又翻轉(zhuǎn)，雙穩(wěn)態(tài)電路輸出再次變?yōu)楦唠娖?，將對零電壓脈沖形成電路的輸入端鉗位在高電平狀態(tài)構(gòu)成封鎖，零電壓脈沖形成電路的輸出端的電壓不將會隨全波正弦脈動電壓變化，始終處于高電平狀態(tài)，充電晶閘管VT3無觸發(fā)電壓而處于關(guān)閉，主晶閘管VT1同樣也無觸發(fā)電壓，當(dāng)主晶閘管VT1電流過零后自動關(guān)斷，負(fù)載RL斷電。