觸模式交流開關(guān)的工作原理及裝配

簡介：

本部分介紹一種簡單、價廉（制作成本不足5元）、性能穩(wěn)定酌觸模式交流無觸點電子開關(guān)，可控制100w以內(nèi)的各種電器和電燈。由于對外只有兩個接線端，所以該交流開關(guān)可以方便地取代普通機(jī)械開關(guān)。 該開關(guān)經(jīng)筆者長期使用，證明效果良好。

工作原理：

觸模式交流開關(guān)的電路如圖1所示。晶體二極管VDl—VD4和單向晶閘管VTH組成開關(guān)的主回路，晶體三極管VTl、電阻器Rl和觸摸電極片Ml組成觸摸“開”控制回路，晶體三極管VT2、電阻器R2和觸摸電極片M2組成觸摸“關(guān)”控制回路。 xl、X2是開關(guān)的兩個接線端。H是為便于說明原理而繪出的被控照明電燈。

圖1 觸模式交流開關(guān)的電路圖

平時，晶體三極管VTl、VT2均處于截止?fàn)顟B(tài)，單向晶閘管VTH阻斷，交流開關(guān)處于斷開狀態(tài)，被控電燈H不亮。220V交流電經(jīng)電燈H（因電流小于175uA，故燈不會亮）后，通過晶體二極管VDl—VD4橋式整流， 電阻器R4、R3分壓和電容器C1濾波，在電容器C1兩端輸出約9V直流電，供控制回路工作，整個開關(guān)電路功耗僅為34.6mW左右。

當(dāng)人手觸模電極片Ml時，人體泄漏交流電通過保安電阻器R1注人品體三極管VTl的基極，使晶體三極管VTl導(dǎo)通，單向晶閘管VTH經(jīng)電阻器R5、晶體三極管VTl從電容器Cl兩端獲得觸發(fā)電壓而開通，交流開關(guān)進(jìn)入閉合狀態(tài)， 電燈H得電發(fā)光。單向晶閘管VTH開通后，其控制極會產(chǎn)生一個幅值約為0.75V的直流脈沖電壓，該電壓經(jīng)容量較大的電容器C2濾波，便使單向晶閘管VTH的控制極電壓始終“自?！痹谟|發(fā)閉值以上——這是該開關(guān)電路設(shè)計的獨到之處。這時， 即使人手離開觸摸電極片M1、晶體三極管VTl恢復(fù)截止態(tài)，但由于電容器c2兩端存在一定的直流電壓，故單向晶閘管VTH會一直保持開通狀態(tài)，使電燈H不會因人手離開觸摸片Ml而熄滅。

需要斷開交流開關(guān)（即熄燈）時，只要用手摸一下電極片M2使晶體三極管VT2導(dǎo)通，便可將電容器C2兩端短路，使單向晶閘管VTH控制極失去建立“自?！庇|發(fā)電壓的條件，單向晶閘管VTH會在交流電過零時自動關(guān)斷。 交流開關(guān)由閉合狀態(tài)轉(zhuǎn)為斷開狀態(tài)，電燈H即斷電熄滅。

電路中，R1、R2為人體保安電阻器，采用了高阻值（兆歐級）的電阻器，可確保人手觸摸到電極片Ml和M2時，不會發(fā)生觸電事故。C3為抗干擾交流旁路電容器，能有效消除各種感應(yīng)電信號、 電源電壓波動信號對單向晶閘管VTH的誤觸發(fā)，避免開關(guān)誤動作，大大提高電子開關(guān)的抗干擾能力。

元器件選擇：

VTH選用MCRl00—8型（額定正向平均電流0.8A、額定工作電壓600v）小型塑封單向晶閘管，其外形和引腳排列見下圖。

圖 小型塑封單向晶閘管

VTl、VT2均選用9011（集電極最大允許電流ICM=30mA，集電極最大允許功耗PCM=200mW）或9014、3DG8型硅NPN小功率三極管，要求電流放大系數(shù)β＞100。 VDl一VD4均選用lN4007型（最大整流電流為lA、最高反向工作電壓為1000V）硅整流二極管。

C1、C2均選用CD11—16V型電解電容器，標(biāo)稱容量分別為22uF和4.7uF；C3選用CTl型瓷介電容器，標(biāo)稱容量為0.01uF。R1一R5均選用RTX—1/8W型碳膜電阻器，其中R1、R2酌標(biāo)稱阻值為不常用的10MΩ（兆歐姆級）， R3一R5的標(biāo)稱阻值分別是56KΩ、1.2MΩ和lKΩ。

制作與使用：

圖2所示為該觸模式交流開關(guān)的印制電路板接線圖。印制電路板宜采用環(huán)氧基質(zhì)單面銅箔板制作，實際尺寸約為45mm×30mm。印制電路板也可直接采用相同大小的單孔環(huán)氧基質(zhì)“洞洞板”，并充分利用元器件引腳飛線連接， 以省去加工專用印制電路板的工作。

圖2 觸模式交流開關(guān)印制電路板接線圖

圖3所示為該觸模式交流開關(guān)的裝配示意圖。開關(guān)殼體可使用86或75系列雙眼壁式插座的面板，拆除插座結(jié)構(gòu)件只用其面板。用厚0.1mm的銅皮做兩個“L”形引腳，用2顆Φ3螺釘將引腳、印制電路板固定在面板背后， 引腳即為交流開關(guān)對外的Xl、X2 2個接線端。也可直接采用交流電開關(guān)、插座、燈頭中常用的全銅接線樁作為接線端子Xl、X2，并根據(jù)實際靈活安裝。

圖3 觸模式交流開關(guān)裝配示意圖

觸摸電極片Ml、M2可用馬口鐵皮、磷銅皮或不銹鋼片等剪成5分錢硬幣大小，用強(qiáng)力膠粘貼在插座面板（正好蓋住原插孔）上，并分別在面板合適位置注明“開（ON）”和“關(guān)（OFF）”字樣，以方便使用。 電阻器R1、R2對確保人身安全十分重要，一定要用10MΩ的高阻值，并且在焊裝時采取加裝電工用絕緣宣管等措施，以防止由于碰線短路等引發(fā)的觸電事故。 還可以用兩只5.1MΩ電阻器串聯(lián)后代替l0MΩ電阻器，其中一只焊在電路板上，另一只用于連接觸摸片和電路板，以保證使用者的安全。

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