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三极管组成的触摸开关电路

三极管组成的触摸开关电路

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  三极管组成的触摸开关电路 触摸开关是利用人手触碰开关面板上的金属片来完成开关动作,其工作原理大体可分为三种:利用人体 导电的体电阻、利用人体感应的杂波信号、利用人体对地的泄漏电流等去触发电路工作。 图 1 是利用人体导电的体电阻来触发电路工作的触摸音响开关。VT1、VT2 构成电子开关,VT3 与变压 器 T 的初级绕组构成典型的电感三点式音频振荡器。M 是一组触摸电极片,当人手未触碰 M 时,电阻 R1 上端被悬空,VT1 处于截止状态,VT2 导通,VT3 基极被 VT2 对地短接,所以振荡器停振不工作。当人手 触碰电极片 M 时,由于人体电阻的接入使 M 上下两金属片接通(因间隙很小,人体电阻为几十至几百千 欧),VT1 获得基流导通,VT2 截止,其集电极输出高电平,即触摸开关开通,VT3 构成的振荡器起振, 扬声器 B 就发出响亮的“嘟—”音频叫声。人手离开电极片 M,VT1 立即由导通态转为截止态,电路回复到 起始状态,即触摸开关关闭,B 发声停止。 本电路只有在人手按住电极片 M 时,电路才工作。故它适宜于儿童游艺玩具,如蒙着眼睛摸画像人的鼻 子等游戏,可将电极片粘贴在画像人的鼻子上,当摸中了电路就会发声。本电路所有元器件无特殊要求,T 可用小型晶体管收音机里的输出变压器,M 可用罐头马口铁皮剪成圆片状,直径视游戏难度而定,直径愈 大就愈容易摸到,然后沿圆片直径剪开成两片,将其粘贴在塑料等绝缘板上,两片电极相距愈近愈好,但 不能相碰,绝缘板事先应开孔以便从电极片背后引出导线 利用人体感应的杂波信号来触发电路工作的延迟型触摸开关。VT1~VT3 组成达林顿管用来放大人 体感应的杂波信号,VT4、VT5 组成简单的互补型低频振荡器。延迟电路主要由 R1、R2 与 C1 阻容元件 构成。平时,因 VT1 基极悬空,达林顿管 VT1~VT3 均处于截止态,VT4 因得不到所需的基极偏流,故振 荡器停振,B 无声。当人手触碰电极片 M 时,人体感应的杂波信号(主要是 50Hz 工频交流信号及无线电 磁波信号等)由 M 送至 VT1 的基极,信号的正半周作为 VT1 的基极偏流,使 VT1 进入放大态,虽然人体 感应的杂波信号相当微弱,但达林顿管有着极高的放大倍数,它为 3 个管子 β 值的乘积。所以能使 VT3 迅 速进入导通态,其发射极输出高电平,一路经 R2 为振荡器 VT4 提供工作所需的基极偏流,使振荡器起振, B 就发出报警声响;另一路则向电容 C1 充电,因充电时间常数很小,使 C1 很快就充至电源电压。人手离 开 M 后,VT1~VT3 立即恢复截止态,但 C1 储存电荷可通过 R2 继续向 VT4 发射结放电,使振荡器仍能 维持工作,当 C1 电荷基本放完,扬声器 B 才停止发声,电路回复到原先的静止状态。电路延迟时间可通 过调整 C1 或 R1 的数值来实现,一般不宜调动 R2 阻值,因 R2 的阻值大小不仅可改变延迟时间的长短, 而且还会影响振荡器的发声频率。 本电路由于设置了延迟功能,所以可用作触摸报警器,M 为需保护的金属物品如门锁等,一旦有人触碰, 电路将自动报警。C1 在放电过程中其两端电压会不断下降,因而能使报警声响发生变调,更符合报警声响 的需要。 图 3 也是一个利用人体感应的杂波信号工作的触摸报警开关,该电路设计比较独特,它具有自锁功能, 一旦人手触碰 M 后,扬声器 B 就会持续不断地发出报警声响,直至有关人员切断电源为止。电路也十分简 单,但触发灵敏度极高。VT1、VT2 构成触摸式模拟晶闸管电路,VT3、VT4 为互补型低频振荡器。平时, 模拟晶闸管关断,VT3、VT4 停振,B 无声。当人手触碰电极片 M 时,人体感应的杂波信号经 R1 注入 VT2 的基极,经放大后由集电极输出,反馈到 VT1 的基极,再经 VT1 放大,放大后信号由集电极输出又输入 到 VT2 的基极,再进行放大……,周而复始,如此强烈正反馈使 VT1、VT2 迅速导通饱和,一旦进入导通 态,电极片 M 就失去了控制作用,就好像单向晶闸管一旦导通,其门极就失去了控制作用,除非切断阳极 电源。本电路也如此,只要人手一碰 M,VT1、VT2 就迅速导通,VT3、VT4 起振报警,如要电路停止工 作,只有切断电路工作电源。 本电路具有很高的触发灵敏度,可用作触摸报警器,实际使用时可在 VT2 的基极与发射极间并接一按键 开关,作为解警开关,按下此开关因短接 VT2 的发射结,模拟晶闸管 VT1、VT2 可立即关断。VT1、VT2 要求漏电流尽可能小些,否则电路关不死。此电路刚接通电源时,因冲击电流的影响会发声不止,此时只 要按一下解警按钮,即可解除警报。 图 4 是一个利用人体泄漏电流组成的触摸报警开关, VD1、 VD2、 C4 等组成电容降压半波整流稳压电路, 输出约 6V 直流电压。VT2、VT3 组成互补型低频振荡器,VT1 为泄漏电流放大器。R1 为安全隔离电阻。 220V 交流电的相线与零线必须按图所示连接,否则电路不能正常工作。当人手触摸 M 时,220V 交流电经 人体、M、R1、R2 与大地构成回路,故人体泄漏电流经 R1 注入 VT1 的基极,使 VT1 迅速导通,互补振 荡器工作,B 发声报警。人手离开 M 后,VT1 恢复截止,但 C1 储存电荷可继续维持振荡器工作,随着 C1 放电,报警声响还会产生变调效果。 采用人体泄漏电流组成的触摸开关必须要确保使用者的绝对安全,本电路 R1 为高阻值电阻器,流过人 体的电流小于用试电笔测电的漏电流,所以是十分安全可靠的,为了进一步提高安全性,R1 可用两只 2.7MΩ 高阻值电阻串联代替。C4 要求采用耐压 400V 以上的聚丙烯电容器。 图 5 也是一个采用人体泄漏电流组成的触摸开关,其特点是它具有自锁功能,一旦触发电路将持续报警 直至切断电源为止。图中 HA 为 220V 交流电铃,VD1~VD4 构成桥式整流,输出直流电压经 R1、R2 分 压,C1 滤波为三极管 VT 供电。平时晶闸管 VS 处于关断态,电铃 HA 不响。当人手触摸 M 时,人体泄漏 电流经 R3 注入 VT 基极,使 VT 迅速导通,C1 储存的电荷就通过 VT 向 C2 泄放,使 C2 充电,因而使 VS 门极获得正向触发电压而开通,所以有交流电流经 HA,使 HA 工作报警。当 VS 导通后,由于 R4 取值很 小,因此有漏电流经晶闸管 VS 的阳极与门极通过 R4 向 C2 充电,使 C2 两端电压维持不变,所以人手离 开 M 后,VS 仍能保持开通状态,警铃声不息。只有按一下解警按钮 SB,使电路失电,才能使电路复位。

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