延时触摸开关

触摸延时开关

现代建筑中，楼梯照明开关常采用触摸延时开关。其功能为：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。这种开关既节电，又使用方便。

实现延时的电路和器件形式很多，但其基本原理都依据了RC电路中电容C两端电压不能突变的特性。

1.实训目的

了解RC电路中电容C在充、放电的过程中所起的延时作用；

掌握三极管直接耦合形式的放大和开关电路；

了解NPN管和PNP管的互补连接方式。

2.实训器材

NPN小功率三极管VT1（3DG6），VPN小功率三极管VT29013（9014），NPN小功率三极管VT39012,1/8W碳膜电阻器R11KO，1/8碳膜电阻器R2（2.2KO），1/8W碳膜电阻器R3（100KO），1/8碳膜电阻器R4...

3.实训内容

首先用万用表或者晶体管特性测试仪判断三极管的极性和管脚。

按图6.4所示，将VT1VtR1R2R6在面包板上接好，在R6的悬空端连接一段软导线代替金属片M。接上12V电源，用电压表测量VT2集电极电位在手触摸M前后的变化，看是不是从高电平（12V）跳变到低电平。

LED发光正常后，将C接入电路。通电后触摸M,用手表计时，观察LED发光持续时间，并与表6.1所列时间相比较。

安装实用的触摸延时照明电路。

4.操作要点

如果没有触摸金属片M时，发光二极管就已经亮了、说明VT1的穿透电流Iceo太大，可按图6.4虚线连接1Ko或阻值更小的电阻R7，加以分流。

5.工作原理

由三极管和RC电路组成的触摸延时电路，只要适当改装，就可以构成一个触摸延时开关。人体本身带有一定电荷，当人的手接触导体时，这些电荷就经过人手转移到导体上，形成瞬间的微弱的电流。这一微弱电流经过三极管放大后，就可以控制较大的负载开关动作。图6.4是由金属片M、三极管放大RC延时以及三极管开关电路构成的触摸延时电路。

VT1和VT2组成直接耦合的两级放大电路，VT3构成开关电路。金属片M和限流电阻R6接在VT1的基极，当其悬空时，由于基极开路，VT1，VT2处于截止状态，因此VT3页截止，LED中无电流流过而不发光。当人手接触金属片M时，人体电荷R6流入VT1，基极VT1迅速导通将此瞬间电流放大后驱动VT2饱和导通，使得VT2的集电极电位降为低电平，并使VT3也随之导通，LED中有电流流过而发光。

在VT2瞬间饱和导通的同时，集电极电流对电容C快速充电至接近12V，但瞬间电流消失后，VT1VT2截止，高立信由于C分别与R3和VT3发射结及R2构成放电回路的时间常数较大，使C所储存的电荷放电比较慢，VT3在一段时间内仍保持导通，LED继续发光，直到VT3的集电极电流减小到不足以使得LED发光。

图6．5为一种实际的触摸式延时照明电路，该电路采用可控硅作为照明灯的控制开关。可以把可控硅看做是一种有控制端的二极管，当它的控制极接高电平时，可控硅触发导通(即二极管导通)，只有在控制极变为低电平且流过二极管的电流为0时，二极管才重新截止。

220V交流电过0点时，如果控制极为低电平，则将可控硅关断(即二极管截止)。该电路中，由二极管整流桥、可控硅VS组成触摸开关的主回路，由R1,LED与稳压管VD5构成次回路。即可控硅导通时，照明灯L亮；可控硅截止时，由RI,LED与稳压管VD5构成的次回路只能给照明灯L提供很小的电流，故照明灯L不亮、但发光二极管LED亮，用以指示触摸开关的位置。当触摸金属片M时，一系列过程使VT,导通，从而给可控硅的控制极提供触发电压，使VS导通，照明灯L亮；而随着VTi的电流减小，控制极电子变低，最后使VS关断，照明灯L变暗，LED变亮。

6．1．3光控开关1．实训目的(1)了解红外线发射、接收管的使用方法。(2)掌握熟悉光电转换电路的构成和应用。(3)组装一种红外线光电开关电路。2．实训器材

六施密特反相器IC(CD40106)，NPN小功率三极管VTi(3DG6)，NPN小功率三极管VT2(9013)，NPN小功率三极管VD(1N4148)，红外线光电开关RLED,VTG，妄w碳膜电阻器R：*(560f1)，言w碳膜电阻器R：*(18kG)，去w碳膜电阻器R，(100kG)，小型电磁式继电器K(JRX—13F／009)。3．实训内容

(1)测试红外线发射、接收管。测量红外线发射管的方法很简单，使用万用表的电阻挡，按照测量普通二极管的方法，很容易地判别出其正、负极及其性能，如图6．6所示。

测量接收管的方法是：使用万用表RXlk挡，红、黑表笔分别接接收管的两只引脚，其中一次测量的电阻值较大，这时，将接收管的受光面用强光照射(手电筒光线即可)，其电阻值明显减少，此时，万用表黑表笔接的引脚为接收管的集电极，红表笔所接为发射极。

(2)将所用元件使用万用表逐一测试，其质量符合要求，可以按如图6．7所示电路接线。

(3)电路装好经检查无误后通电，继电器应呈吸合状态，当在发射、接收管间加以遮挡时，继电器应释放(由于红外线有一定的穿透能力，所以遮挡物应采用金属片)。达到上述要求，电路视为正常工作。

(4)调试时若电路不能正常工作，应先检查电路是否接错，IC和接收、发射管的引脚有无接错。如均无错误，可分阶段实验电路功能，即以A点为界，先将A点对地短路，看K 是否吸合，以判定IC,VTl,VT2是否正常；然后遮光，用示波器或电压表监测A点阶跃电压是否出现，且阶跃电压是否大于5V、若阶跃电压不足，可适当改变尺：阻值使之达到5V以上。R，

560flRLED图6．6 红外线光电开关外形图图6．7 红外线光电开关电路图

上图中，CD40106是6个相同的施密特触发器封装在一起的集成电路，其引脚和波形图如图6．8和图6．9所示。

图6．8 CD40106引脚排列图4．工作原理。d-I——』—图6．9 CD40106的整形红外线的发射与接收一般是使用红外发光二极管和红外接收管完成的。这种半导体器件体积可以做得很小，所以重量轻、功耗低、使用寿命长、发出的光均匀稳定。另外它的最大特点是：这种发光二极管发出的光为不可见光，当发出的光束被某一特定的信号调制后，只有专门的解调电路才可收到，这就具有很强的抗干扰性和保密性。因此在诸如电器的遥控电路、重要部门的防盗报警机构以及其他自控装置中被广泛应用。

以红外发射、接收管作为传感器组成的红外光电开关，其原理图如图6．7所示，在这个电路中，使用了通用红外线光电开关作为红外线传感器，其外形如图6．6所示。这个组件内含有一只微型红外线发射管与一只微型接收管，它主要用于复印机、打字机、冲床等做限位控制、光电计数等。

电路中IC为带有施密特触发器的反相器，用于对信号整形：VTI,VT2构成复合管与继电器K组成了控制执行电路。

该电路的工作原理是：红外发射管RLED在通电情况下发出不可见的红外光束，照射在接收管VTG上，接收管VTG实质上相当于一个基极受光控制的三极管，由于它的基区面积较大，