节电型触摸延时开关Microsoft Word 文档.doc

节电型触摸延时电子开关（一） 技术经济性能参数 一、电性能参数要求1、额定工作电压：AC220V15%、50/60HZ；2、待机功耗：50mw(年待机电耗0.5度)；3、触摸响应时间：2S；4、触摸电阻：3M；5、延时时间：4590s；6、负载功率：白炽灯5W100W；节能灯5w60w；7、工作环境温度：-30+458、安装接线方式：符合CH00785102002标准，二项式；9、抗干扰能力强，工作稳定可靠；10、符合GB16915.12003、GB16915.22000、GB16915.42000强制性要求； 二、外形尺寸 开关整体外形及安装尺寸均应符合86式（或118式、120式）机械开关的要求； 三、经济指标/批量生产单台器件及材料成本应4元。（二）设计方案:市场现有的触摸延时电子开关，一般只能使用白炽灯作负载，而不能使用电子节能灯；有得虽然能使用电子节能灯，但安装接线需要采用三线式，使用不方便，不能与一般机械开关互换。另外就是待机功耗大，约25W，年待机电耗要1844度，不符合节能的要求，针对这两点，本设计拟采取以下措施解决：a.用低功耗的Cmos集成电路作为控制部件的主要元件，并优化电路组成，降低待机功耗；b.通过加大控制部分的电源内阻和对主回路元件的严格筛选，使开关实现白炽灯、电子节能灯通用，且能与普通机械开关互换。（三）电原理图（按TC4011BP管脚排列） （四）电原理图及方框图（五）节电型触摸电子开关配套材料元件表 序号位号名 称型 号 规 格数量备 注 1IC 集成电路TC4011BP1 2VD1硅二极管IN4007 1A/1000V7 3SCR单向晶闸管H2P4M 封装T0-1261 4LED发光二极管高亮度、红色、3mm1 5C1电解电容器47/16v1 6C2电解电容器22/16v1 7C3瓷片电容器102(1000pf)1 8R0碳膜电阻器1/4w 470k 10%1 9R11/4w 3.9M 10%110R21/4w 1M 10%111R31/4w 3.9M 10%112R41/4w 2.4M 10%13R51/4w 1k 10%14R61/4w 150k 10%15RG压敏电阻器EMC471D-10A16PCB印刷电路板环氧玻纤 40x36x117接线铜粒h=9 鉚口：4x1.2mm18铜粒螺丝M3x6mm1920212223242526272829说明：1、本材料表不包括机械部分；2、元器件均采用一般插件封装。（六）电路原理 一、主要元件介绍 TC4011BP是4000B系列CMOS数字集成电路中的一个常用品种。是一块四-二输入端与非门集成电路。它的内部共有四个二输入端与非门，每个与非门都能独立工作， 其内部电路结构及引脚排列见图1。二输入端与非门的电路符号是，长方形一边有二条横线的表示其两个输入端，另一边只有一条横线的一端为输出端。在图1中，1.2.3脚为一个与非门，其中1.2 脚为输入端，3脚为输出端，4.5.6脚为一个与非门，5.6脚为输入端，4为输出端，8.9.10脚为一个与非门，12.13脚为输入端，11脚为输出端，共四个与非门，14脚接电源正极，7脚接电源负极。数字集成电路输出与输入之间的关系，不是放大关系，而是逻辑关系。当输入条件满足时，输出高电平（用“1”表示）或低电平（用“0”表示），在数字集成电路中，只有这两种电平输入或输出。而与非门电路的特点就是，当输入端全部为低电平或只要有一个输入端为低电平时，输出为高电平，而输入端全部为高电平时，才输出低电平。其逻辑关系是，见“0”为“1”，全“1”为“0”。 二、电源电路工作原理（见电路原理图）：本电子开关的电源电路是由硅整流二极管VD4VD1组，电阻R4,虑波电解电容器C1组成。当市电AC220V电源通过负载H加到电路整流输入端时，交流电源经过VD4VD7组成的全波桥式整流后，产生约为200V的脉动直流高压；此高压一路加到单向晶闸管H2P4M的阳极与阴极之间（通过两只正向串联的硅二极VD2.VD3）；一路经过电阻R4降压和C1滤波，为控制电路（主要是TC4011BP）提供工作电压。三、控制电路工作原理1、 触摸片和保护电阻人体的手指触摸到触摸金属片后，即将人体感应的电磁波传送给控制电路触发控制电路工作，为保证人身安全，在触摸片与主控电路之间串联了R0+R3两个电阻，这两个电阻的阻值应3 M。2、整形、反相电路；这部分电路由集成电路C40011PB的与非门1和与非门2完成，两个与非门的输入端都是并接的，即相当于非门在使用。当触摸片经R0+R1传来触发信号时，与非门1翻转，输出低电平。由于人体感应的电磁波是杂乱的，故经与非门整形后，输出一个较规则的方波，此方波经与非门2反相，与非门2输出高电平。R2是下拉电阻，用以保证在无触摸信号时，与非门1输入低电平，输出高电平，与非门2输入高电平，输出低电平。这时整个电路不工作，灯H不亮。3、 隔离、延时电路与非门1和与非门2被触发翻转后，从与非门2输出的高电平，、使隔离二极管VD1导通，高电平信号经过VD2加到与非门3，电解电容C2和电阻R3组成的单稳态延时电路的输入端，触发与非门3翻转，输出低电平；并在触摸信号消失后，仍能维持一段延时时间（约45S90S）。延时时间的长短，由R3,C2的值决定。加大C2或R3的值，可增加延时时间，减小C2或R3的值，则可缩短延时时间。VD1在电路中起隔离的作用:一、由于控制电子开关接通的触摸信号只能是短暂的，当信号消失后，与非门2输出端即由高电平返回低电平，VD1截止，这时C2只能通过R3放电，从而使得与非门3的输入端维持高电平，输出低电平，并保持一段延时时间，达到延时关灯的目的；二、即使后来又有触摸信号传来，使与非门2输出高电平，但此时VD1两端因都是高电平，仍是处于截止状态，所以后来的高电平也不会再加到C3上给C3充电，这样就保证了延时时间的准确性。4、 整形触发电路与非门4的作用主要是反相，整形和触发单向晶闸管SCR(H2P4M)，由于C3放电规律的影响，与非门3的方波输出是不规则的，必须通过整形才能可靠触发SCR；另外控制SCR导通，必须用高电平触发SCR的控制极，而与非门3组成的单稳态延时电路，其延时输出的是低电平，也必须经过与非门4转换成高电平。电容器C3的作用是滤除不必要的干扰，防止SCR被误触发。5、电子开关电路主要由单向晶闸管SCR和整流二级整VD2VD7组成。SCR有三个电极，当它的阳极（A）加上电压，阴极（K）加上负电压后，这时只要在其控制极（G）与阴极（k）之间加上一个正向触发电压(应为高电平）,SCR就会导通（相当于开关接通），而当触发电压为低电平时，SCR就截止（相当于开关断开）。也就是说，当与非门4输出高电平时，SCR就会被触发导通，AC220V交流电流，就会从L端经VD4(或VD5 SCR阳极 SCR阴极 VD2. VD3 VD6(或VD7) 灯泡H AC220V 的N端，灯泡被点亮；以上是正半周。交流电负半周时，AC220V交流电流从N端经H VD5(或VD4) SCR阳极 SCR 阴极 VD2. VD3 VD7(或VD6) AC220V的L端。因单向晶闸管SCR导通，使得正、负半周内灯泡H均有大电流流过，灯泡被点亮。而当与非门4输出低电平时（延时时间结束），SCR的控制极（G）也变为低电平，失去了触发控制电压，这是时在交流电过零时，SCR就会关断，通过H 的大电流也随之被关断，电灯H 熄灭。电路中，RV为压敏电阻器 ，主要是起保护作用，防止电网中的浪涌电压（电流）冲击损坏元器件（特别是单向晶闸管）。（七）检测与调试1 检测据原理图，接通220v交流电源，在不触发电路工作，灯不亮的情况下，万用表置直流电压250V和50V档，负表笔接地，用红笔检测以下各点电压： （1）SCR阳极： 约为210V; （2）IC脚： 约为10V （3）IC脚： 0V； (4)LED灯： 应发红光，作为指示2.调试 本电子开关只要元器件质量良好，且装配，焊接无误，一般无须调试即可正常工作。如检测中发现延时时间过长或过短，可通过调整R3的阻值来解决。 如延时过长，超过100S,则可适当减小R3的阻值； 如延时过短，低于30S， 则可适当增大R3的阻值； 使延时时间符合30S90S的技术要求。（八） 节电效益 本电子开关待机电耗约0.5千瓦时，而一般同类型非节电产品年电耗最低位18千瓦时左右，节电效益约为97%。节电型触摸延时电子开关使用说明书本产品选用低功耗的CMOS数字集成电路，并对电路结构充分优化，使之不仅降低了待机功耗，而且适用二线制安装，可用于白炽灯、电子节能灯、排气扇等负载。本产品通过人体触摸开关的触摸片接通开关，在延时一段时间后自动关闭，达到节能的目的，一般用于走廊，楼道灯等需要在昼夜间短时间照明的场所。一、 电气指标.1、额定工作电源：交流220V 500HZ/66HZ 2、年待机功耗：0.5千瓦时. 3、触摸响应时间：2S .4、触摸保护电阻：3 M .5、安装接线方式：二线制、火线进、火线