楼道触摸延时开关
触摸延时开关工作原理
触摸延时开关工作原理
触摸延时开关是一种可以通过触摸来控制电路延时开关的装置。
它通过对电路中的触摸板进行触摸，来实现对开关的控制。
以下是触摸延时开关的工作原理：
1. 触摸板感应：触摸延时开关通常由一个带有感应电路的触摸板组成。
当手指接触触摸板时，感应电路会产生电流信号。
2. 信号处理：感应电路会将接收到的电流信号转换为触摸信号，并将其发送到后续的信号处理电路。
3. 延时控制：信号处理电路会根据接收到的触摸信号来进行延时控制。
延时控制电路一般包括计时器和触发器等元件，通过对这些元件进行设定，可以控制开关的延时时间。
4. 电路切换：在设定的延时时间之后，延时控制电路会产生一个触发信号，用于触发电路的切换。
触发信号可以通过继电器、晶体管等元件来实现电路的切换。
5. 开关状态变更：根据触发信号，电路会切换至相应的状态。
开关可以是开启或关闭状态，这取决于延时控制电路中的设定。
通过以上的工作原理，触摸延时开关可以实现通过触摸触发电路的延时切换，从而实现对开关的控制。
它在电路控制方面具有便捷性和灵活性，能够广泛应用于各种需要延时控制的场景中。
声光控延时楼道灯控制电路的安装与调试
声光控延时楼道灯控制电路的安装与调试项目描述声光控延时楼道灯控制电路是利用声波为控制源的新型智能开关，它避免了繁琐的人工开灯，同时具有自动延时熄灭的功能，更加节能，且无机械触点、无火花、寿命长，广泛应用于各种建筑的楼梯过道、走廊等公共场所。
常见的声光控延时楼道灯如图所示。
图1 常见的声光控延时楼道灯知识准备1.电路原理图的识读电路原理图用于将该电路所用的各种元器件用规定的符号表示出来，并用连线画出它们之间的连接情况，在各元器件旁边还要注明其规格、型号和参数。
电路原理图主要用于分析电路的工作原理。
在数字电路中，电路原理图是用逻辑符号表示各信号之间逻辑关系的逻辑图，应注意的是，在逻辑符号上没有画出电源和接地线，当逻辑符号出现在逻辑图上时，应理解为数字集成电路内部已经接通了电源。
在图2所示的声光控延时楼道灯控制电路原理图中，CD4011为四个2输入与非门电路，其功能为有0出1，全1出0。
交流电源12V经桥式全波整流和VD2、电容C2滤波获得直流电压×12≈,经限流电阻R1，使VS稳压管有U=+稳定电压Z有所降低），而灯泡L串于整流电路中。
白天时，光敏电阻供给电路（灯亮时UZRG 阻值较小，与非门U1A 的②脚（TP4）输入为低电平0态，U1A 门被封锁，即不管U1A 的①脚（TP3）为何种状态，U1A 总是出1，U1B 出0，U1C 输入端（TP5）为0，U1C 出（TP6）1，U1D 出0，TP7为低电平，单向晶闸管VT2不导通。
在晚上天暗时，RG 阻值增大，TP4为高电平1态，U1A 门打开，TP3信号可传送。
若无脚步声或掌声，驻极体话筒MC 无动态信号。
偏置电阻（RP2、R4和R3）使VT1的NPN 三极管导通，TP3为低电平0态，则U1A 出1，其余状态与上述相同，晶闸管VT2控制极G 无触发信号，故不导通，灯泡L 不亮。
图2 声光控延时楼道灯控制电路原理图晚上当有脚步声或掌声时，驻极体话筒MC 有动态波动信号输入到放大电路VT1的基极，由于电容C1的隔直通交作用，加在基极信号相对零电平有正、负波动信号，使集电极输出端TP3有高电平动态信号为1态，因此使U1A 全1出0为负脉冲，而U1B 出1为正脉冲，二极管VD1导通对C3充电达5V,TP5也为1, U1C 出0，U1D 出1为高电平，经R7限流,在单向晶闸管VT2控制极G 有触发信号使VT2导通，桥式全波整流电路中串联的灯泡L 经晶闸管VT2导通，灯泡L 点亮。
楼道触摸延时开关基于MULTISIM
电子综合开发实践报告设计课题：楼道触摸延时开关专业班级：电信10级（2）班学生学号：**********学生姓名：***设计时间：2013.1.16信息科学与技术学院2013年1月电子综合设计楼道触摸延时开关一、设计任务与要求1、设计一个楼道触摸延时开关，其功能是当人用手触摸开关时，照明灯点亮，并持续一段时间后自动熄灭。
2、开关的延时时间约1分钟左右。
二、方案设计与论证楼道触摸延时开关的主要难点在于如何实现延时以及人用手触摸开关时候的安全性，延时可通过RC电路和继电器实现，延时时间可通过对RC电路的时间常数进行换算。
对此我想出了两种方案来设计。
原理框图如下所示：图2.1 楼道触摸延时开关原理框图方案一题目的要求是触摸延时，我首先想到的是用555定时器进行延时输出，通过把555定时器设定在手动单稳态触发，即把THR和TRI脚连接到RC串联回路之间再接开关实现，则当开关按下时，触发器由稳态进入暂态，输出为高电平，当开关断开时，由于RC回路的存在，C向R放电，经过时间T=1.1*RC后，才再由暂态变成稳态，若在555的输出端接一个常开继电器，则在有高电平输出时继电器闭合，则可导通楼道电灯开关，当延时一段时间后再打开，即电灯熄灭。
在实际设计时发现LM555定时器的VCC电压不能设置正常，即220V市电通过变压整流滤波稳压之后接在555上电路会出错，而单独使用5V电压源则电路运行正常，由于找不出原因而放弃这种连接方法。
方案二通过大量书籍的查阅，我了解到可以用三个三极管完成对延时电路的实现，即一个放大人手微弱漏电流的三极管T1，直接耦合一个若有第一级三极管放大后的电楼道触摸延时开关流就能工作在饱和状态的三极管T2（饱和状态可以通过设置静态工作点来实现），来使集电极处于低电平，再在下一级三极管T3之间加入RC回路，当T1和T2导通则T3工作，C通过T2的集电极充电，当T1和T2没有人手触摸断开时，T3由于C 的放电而继续工作，我们在T3的集电极接一个继电器，则基本实现了电路的功能。
双键触摸开关与单键触摸延迟开关电路制作
双键触摸开关与单键触摸延迟开关电路制作图1和图2是采用555时基电路制作的双键触摸开关与单键触摸延迟开关。
图1中M1是“开”触摸片，当人手触碰时，人体感应的杂波信号加到时基电路的低电平触发端IC的②脚，电路置位，③脚输出高电平，继电器K得电吸合，其常开触点闭合，被控电器通电工作。
M2为“关”触摸片，一旦触碰，人体感应的杂波信号加到555的阈值端IC⑥，电路复位，③脚输出低电平，继电器失电跳闸，被控电器停止工作。
图2是延迟开关电路，555集成块接成单稳态触发器，平时处于复位状态，继电器K 不动作。
当M受到触摸时，电路被触发进人暂态，③脚输出高电平，继电器K吸合，被控电器工作。
暂态时间t=1.1R2 X C4，暂态时间结束，电路翻转成稳态，继电器K释放，被控电器停止工作。
图3是一个电源电路采取特殊设计的用555时基电路制作而成的触摸开关，它对外仅两根引出线，因此可直接取代普通开关而不必更改电源布线。
EL是不大于25W的白炽灯或交流接触器。
虚线左部为普通照明线路，右部为触摸开关电路。
IC处于复位状态时，③脚输出低电平，晶闸管VS的门极通过电阻R3被钳位在低电平，故VS关断，EL不亮，此时5 55的工作电源由220V交流电经灯EL、二极管VD1～VD4整流、电阻R2限流、VD5稳压与IC1滤波获得约6V直流工作电压供电。
当555时基电路②脚受触发处于置位时，IC③脚输出高电平，VS开通，EL点亮发光。
VS开通后，555工作电源直接由灯EL、二极管VD1～VD4、晶闸管VS与稳压管VD5构成回路，C1两端仍能获得6V直流工作电压，只是此时电阻R2不起作用。
电路的右部时基电路部分与图1相同，如将图2左部电源按图3改动，也可以方便地制成一个对外只有两根引出线的触摸延迟开关。
有一点需要特别注意的是本电路的负载能力是由VD1～VD4、VS及VD5共同决定的，其中薄弱环节是VD5，本电路VD5采用1W、6V的稳压管，其最大通态电流为0.16A，为确保电路可靠工作，EL宜用不大于25W的白炽灯。
楼道延时自动控制灯电路设计
本文介绍一个只按一次开关的电路，延时一段时间灯自动熄灭的开关制作，电路图如附图所示。
当电路通电时。
555B寸基振荡器开始振荡，CC40161被复位电路R3、C5组成的积分电路清霉。
并进入计数状态。
继电器JK得电吸合，JK1闭合，照明灯L点亮，同时JK2常闭触点断开。
CC40161的Ep端变高电平。
NE555（3）脚输出脉冲去触发CC40161的CP端使计数器按照555振荡器频率计数翻转，CC40161的Q1、Q2、Q3、Q4依次由低变高电平。
当Q4变为高电平时，晶体管VT1导通，VT2截止，继电器JK释放。
JK1复位断开，灯泡熄灭；同时JK2常闭点复位闭合，使EP端变为低电平。
CC4016不能计数，灯泡熄灭。
当需要灯泡亮时，按下S1或S2（分别装在两个不同的位置，工作时只需按一个开关），将电容器C5放电，Cr端变低电平使计数器复位清零，使Q4端为低电平，VT1截止，而VT2导通，继电器JK重新吸合，灯泡又亮起来。
按照附图中器件的数值时。
灯泡延时5—6分钟熄灭。
若时间不够可适当加大电容C3；若时间过长可调节RP。
改变振荡频率即可。
如果要使灯泡长亮，可按下开关SB。
楼道延时开关
（5）.延时电路设计
触摸延时电路是基于时基芯片NE555构成的电路，主要用于开关闭合后控制电路在一段时间后自动断开达到延时的目的。
图7为555芯片内部结构图，555集成定时器是一种数字、模拟混合型的中规模集成器件，应用十分广泛，可做各种仪器、仪表、自动化装置各种民用电器的定时器、时间延时器等时间功能电路，也可构成自激多谐振荡器、脉冲调制电路、脉冲相位调谐电路及单稳态、双稳态等各种电路。
(1)
b）效率
在额定功率时，变压器的输出功率和输入功率的比值称为变压器的效率，即:
(2)
变压器的效率与变压器的功率等级有密切关系，通常功率越大，损耗就越小，率率也就越高；反之，功率越小，效率也就越低。
c）额定电压
指在变压器的初级线圈上所允许施加的电压，正常工作时，变压器初级绕组上施加的电压不得大于规定值。
+U1
-
图1触摸延时开关工作原理框图
为了人体安全，先用变压器将家用220V交流电降压成12V的交流电压，再经过整流和滤波电路得到一个12V的直流电压，再经过L7805稳压得到恒定的5V直流电压，为NE555提供工作电压。当需要开灯时，用手触碰一下感应区，经过三极管放大，触发信号电压加至NE555的触发端，使555的输出由低变成高电平，继电器KS吸合，220V交流电形成回路，电灯点亮。同时，电源通过定时电阻给定时电容充电，这就是定时的开始。延时一段时间后555的输出端由高电平变回到低电平，继电器释放，220V交流电形成的回路断开，电灯熄灭。
3PCB版电路制作...........................................................................................................11
触摸延时开关的工作原理及电路图
触摸延时开关的工作原理及电路图一、工作原理触摸式延时开关有一个金属感应片在外面，人一触摸就产生一个信号触发三极管导通，对一个电容充电，电容形成一个电压维持一个场效应管管导通灯泡发光。
当把手拿开后，停止对电容充电，过一段时间电容放电完了，场效应管的栅极就成了低电势，进入截止状态，灯泡熄灭。
触摸式延时开关电路虚线右面是普通照明线路，左部是电子开关部分。
VD1～VD4、VS 组成开关的主回路，IC组成开关控制回路。
平时，VS处于关断状态，灯不亮。
VD1～VD4输出220V脉动直流电经R5限流，VD5稳压，C2滤波输出约12V左右的直流电供IC使用。
此时LED发光，指示开关位置，便于夜间寻找开关。
IC为双D触发器，只用其中一个D触发器将其接成单稳态电路，稳态时1脚输出低电平，VS关断。
当人手触摸一下电极M时，人体泄漏电流经R1、R2分压，其正半周使单稳态电路翻转，1脚输出高电平，经R4加到VS的门极，使VS开通，电灯点亮。
这时1脚输出高电平经R3向电容C1充电，使4脚电平逐渐升高直至暂态结束，电路翻回稳态，1脚突变为低电平，VS失去触发电压，交流电过零时即关断，电灯熄灭。
二、按钮触摸开关按动按钮开灯后，电路能自动延时关灯，电路如图二所示。
D1为开关所在的安装位置做指示，D2～D5组成桥式整流，将50Hz的的交流电整流为100Hz的脉动直流电压，按下K1，电流经过R3限流后通过D6为C1充电，同时V1的控制极得到触发电压，V1导通，灯泡点亮。
松手后K1自动复位断开，C1开始放电，为V1的控制极继续提供触发电压，V1继续导通，灯泡继续亮，当C1两端电压低于0.7V时，V1控制极失去有效的触发电压，此时V1阳极的脉动电流到0点时，与阴极电压相等而关断，灯泡熄灭，这就是单向可控硅的“过0关断”。
调整R2的阻值，使C1有效放电时间达到40～60秒钟最好。
图三电路多了一只用三极管组成的反相器，利用C1充电时间做灯泡点亮的延时时间。
触摸延时开关的工作原理及电路图
触摸延时开关的工作原理及电路图一、工作原理触摸式延时开关有一个金属感应片在外面，人一触摸就产生一个信号触发三极管导通，对一个电容充电，电容形成一个电压维持一个场效应管管导通灯泡发光。
当把手拿开后，停止对电容充电，过一段时间电容放电完了，场效应管的栅极就成了低电势，进入截止状态，灯泡熄灭。
触摸式延时开关电路虚线右面是普通照明线路，左部是电子开关部分。
VD1～VD4、VS 组成开关的主回路，IC组成开关控制回路。
平时，VS处于关断状态，灯不亮。
VD1～VD4输出220V脉动直流电经R5限流，VD5稳压，C2滤波输出约12V左右的直流电供IC使用。
此时LED发光，指示开关位置，便于夜间寻找开关。
IC为双D触发器，只用其中一个D触发器将其接成单稳态电路，稳态时1脚输出低电平，VS关断。
当人手触摸一下电极M时，人体泄漏电流经R1、R2分压，其正半周使单稳态电路翻转，1脚输出高电平，经R4加到VS的门极，使VS开通，电灯点亮。
这时1脚输出高电平经R3向电容C1充电，使4脚电平逐渐升高直至暂态结束，电路翻回稳态，1脚突变为低电平，VS失去触发电压，交流电过零时即关断，电灯熄灭。
二、按钮触摸开关按动按钮开灯后，电路能自动延时关灯，电路如图二所示。
D1为开关所在的安装位置做指示，D2～D5组成桥式整流，将50Hz的的交流电整流为100Hz的脉动直流电压，按下K1，电流经过R3限流后通过D6为C1充电，同时V1的控制极得到触发电压，V1导通，灯泡点亮。
松手后K1自动复位断开，C1开始放电，为V1的控制极继续提供触发电压，V1继续导通，灯泡继续亮，当C1两端电压低于0.7V时，V1控制极失去有效的触发电压，此时V1阳极的脉动电流到0点时，与阴极电压相等而关断，灯泡熄灭，这就是单向可控硅的“过0关断”。
调整R2的阻值，使C1有效放电时间达到40～60秒钟最好。
图三电路多了一只用三极管组成的反相器，利用C1充电时间做灯泡点亮的延时时间。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
能的认识。以下主要对系统电路，以及输入信号、整流、滤波、稳压电 路仿真。
电极片受到触发信号后，三极管VT2、VT1依次导通，并且伴随着 电容C1的充电过程。当触发消失后电容C1放电，灯泡维持点亮状态， 当1min左右后灯泡熄灭。对C1、R1元件的参数修改后，灯泡EL可以维 持点亮的时间长短也随即发生变化。
图2-3 稳压管特性曲线 稳压管与其普通二极管不同之处在于反向击穿是可逆性的。当去掉 反向电压稳压管又恢复正常，但如果反向电流超过允许范围，二极管将 会发热击穿，所以，与其配合的电阻往往起到限流的作用。
2.系统框图
指示灯 照明灯
触发电路 整流电路 延时电路
三、具体设计
1.总体设计电路 Image
图2-4 系统框图
即100HZ，。故脉动系数
与半波整流电路相比，输出电压的脉动减小很多。 ●三极管的开关作用 三极管工作在饱和导通状态(发射结和集电结都是正偏置)时，其c-e 极间电压很小，比PN结的导通电压还要低(硅管在0.5V以下)，c-e极间相 当“短路”，即呈“开”的状态。 三极管在截止状态(发射结、集电结都是反偏置)时，其c-e极间的电 流极小(硅管基本上量不到)，相当于“断开(即‘关’)”的状态。 三极管开关电路的特点是开关速度极快，远远比机械开关快，没有 机械接点，不产生电火花。开关的控制灵敏，对控制信号的要求低，导 通时开关的电压降比机械开关大，关断时开关的漏电流比机械开关大。 不宜直接用于高电压、强电流的控制。 ●稳压管的作用 稳压二极管是一个特殊的面接触型的半导体硅二极管，其V-A特性 曲线与普通二极管相似，但反向击穿曲线比较陡。稳压二极管工作于反 向击穿区，由于它在电路中与适当电阻配合后能起到稳定电压的作用， 故称为稳压管。稳压管反向电压在一定范围内变化时，反向电流很小。 当反向电压增高到击穿电压时，反向电流突然增大，稳压管从而反向击 穿，电流虽然在很大范围内变化，但稳压管两端的电压的变化却相当 小，利用这一特性，因此稳压管在电路到起到了稳压的作用。
这样，由于V1、V3和V2、V4两对二极管交替导通，致使负载电 阻RL上在u2的整个周期内都有电流通过，而且方向不变，输出电压。 如图2-2所示为单相桥式整流电路各部分的电压和电流的波形。
图2-2 桥式整流电路电流、电压波形 ●输出电压平均值UO(AV)和输出电流平均值IO(AV) 根据图2-4中所示uo的波形可知，输出电压的平均值 解得 由于桥式整流电路实现了全波整流电路，它将u2的负半周也利用起 来，所以在变压器副边电压有效值相同的情况下，输出电流的平均值 （即负载电阻中的电流平均值） 在变压器副边电压相同、且负载也相同的情况下，输出电流的平均 值也是半波整流电路的两倍。 根据谐波分析，桥式整流电路的基波UOIM的角频率是u2的2倍，
楼道触摸延时开关较普通家用开关有其优越之处，在方便的为楼道 内灯光控制之余，还体现了节能的主要目的。但是楼道触摸延时也存在 一定的小缺陷，出于安全考虑，在电极片背面应焊一只2MΩ左右的高值 电阻，从电阻上引出软线再接到电路板上的电阻R5，这样可以确保只用
这的绝对安全，使用时像开关一样将其接入照明线路。
图3-1 总电路
2.模块设计
●照明灯电路： 照明电路采用220V交流输出，将功率小于100W的灯泡与整流电路 部分串联连接。 ●整流电路： 电路中采用四个IN4007二极管，互相接成桥式结构。利用二极管的 电流导向作用，在交流输入电压U的正半周内，二极管VD1、VD3导通， VD2、VD4截止，在负载RL上得到上正下负的输出电压；在负半周内， 正好相反，VD1、VD3截止，VD2、VD4导通，流过负载RL的电流方向与 正半周一致。因此，利用四个二极管，使得在交流电源的正、负半周 内，整流电路的负载上都有方向不变的脉动直流电压和电流。 ●指示灯： VD1～VD4、VT组成开关的主回路。平时，VT处于关断状态，灯 不亮。VD1～VD4输出220V脉动直流电经R3限流，VS稳压，C2滤波输 出直流电供VT1使用。此时VL发光，指示开关位置，便于夜间寻找开 关。 ●延时电路： 延时电路的实现，主要运用电容的充放电原理。在VT2得到触发信 号导通后，电流流经电容C2进行充电，电容储存一定量的电荷。当人手 离开电极片后，触发信号消失，电容放电使VT1、VT保持一定时间内处 于导通状态下，实现灯泡EL延时1min左右后熄灭。延时时间长短主要由 R1、C1充电时间常数决定，若要延长或缩短延时时间，可适当增大或 减小R1的数值。 ●触发电路： 触摸灯的触摸开关是通过人体接触后产生的电流泄露而工作的。当 用手触摸一下触摸开关的电极片A时，人体泄漏电流使VT2导通。此 时，电容C1开始充电，VT1随即导通，晶闸管门极得到正向触发电流导 通。（其中泄露的电流十分微小，只有多少微伏。而人体本身带的静电 都有几千几万伏。所以触摸开关对人体的影响是微乎其微的几乎没 有。） 3.仿真及仿真结果分析 触摸延时开关电路的仿真测试，是基于Multisim环境下进行仿真 （元件选取如附录所示），对系统做软件仿真可以进一步加深对系统功
一、任务技术指标
1.设计一个楼道触摸延时开关，当人用手触摸开关时，照明灯点 亮，并延续一段时间后自动熄灭。
2.开关的延时时间约1分钟左右。
二、总体设计思想
1.基本原理
●单相桥式整流电路 单相桥式整流电路由四只二极管组成，其构成原则就是保证在变压 器副边电压u2正、负半周内正确引导流向负载的电流，使其方向不变。 设变压器副边两段分别为a和b，则a为“＋”、b为“－”时应有电流留出a 点，a为“-”、b为“＋”时应有电流流入a点；相反，a为“＋”、ｂ为“－”时 应有电流流入ｂ点，ａ为“－”、ｂ为“＋”时应有电流流出ｂ点；因而ａ 和ｂ点均应分别接两只二极管，以引导电流；如图2-1所示。
图2-1 桥式整流原理 ●工作原理 设变压器副边电压，U2为其有效值。 当u2为正半周时，电流由a点流出，经过V1、RL、D3流入b点，因 而负载电阻RL上的电压等于变压器副边电压，即，V2和V4管承受的反响 电压为－u2。当u2为负半周时，电流由b点流出，经V2、RL、V4流入a 点，负载电阻RL上的电压等于－u2，即，V1、V3承受的反向电压 为u2。
图3-2为输入信号仿真波形，输入信号为完整的正弦波。经过整 流、滤波、稳压后，波形如图3-2所示。
图3-2 输出信号仿真模型
四、结论
经过对触摸延时开关电路的软件仿真，以及结合所学理论知识分 析，设计出了电路原理，但是由于过程中出现了一些问题，未能完全完 成设计要求。参考电路画图连线之后，进行仿真测试，小灯泡电路出现 异常。仿真结果为正弦波波形，结果正确。