触模式交流开关的工作原理及装配

简介：

本部分介绍一种简单、价廉（制作成本不足5元）、性能稳定酌触模式交流无触点电子开关，可控制100w以内的各种电器和电灯。由于对外只有两个接线端，所以该交流开关可以方便地取代普通机械开关。 该开关经笔者长期使用，证明效果良好。

工作原理：

触模式交流开关的电路如图1所示。晶体二极管VDl—VD4和单向晶闸管VTH组成开关的主回路，晶体三极管VTl、电阻器Rl和触摸电极片Ml组成触摸“开”控制回路，晶体三极管VT2、电阻器R2和触摸电极片M2组成触摸“关”控制回路。 xl、X2是开关的两个接线端。H是为便于说明原理而绘出的被控照明电灯。

图1 触模式交流开关的电路图

平时，晶体三极管VTl、VT2均处于截止状态，单向晶闸管VTH阻断，交流开关处于断开状态，被控电灯H不亮。220V交流电经电灯H（因电流小于175uA，故灯不会亮）后，通过晶体二极管VDl—VD4桥式整流， 电阻器R4、R3分压和电容器C1滤波，在电容器C1两端输出约9V直流电，供控制回路工作，整个开关电路功耗仅为34.6mW左右。

当人手触模电极片Ml时，人体泄漏交流电通过保安电阻器R1注人品体三极管VTl的基极，使晶体三极管VTl导通，单向晶闸管VTH经电阻器R5、晶体三极管VTl从电容器Cl两端获得触发电压而开通，交流开关进入闭合状态， 电灯H得电发光。单向晶闸管VTH开通后，其控制极会产生一个幅值约为0.75V的直流脉冲电压，该电压经容量较大的电容器C2滤波，便使单向晶闸管VTH的控制极电压始终“自保”在触发闭值以上——这是该开关电路设计的独到之处。这时， 即使人手离开触摸电极片M1、晶体三极管VTl恢复截止态，但由于电容器c2两端存在一定的直流电压，故单向晶闸管VTH会一直保持开通状态，使电灯H不会因人手离开触摸片Ml而熄灭。

需要断开交流开关（即熄灯）时，只要用手摸一下电极片M2使晶体三极管VT2导通，便可将电容器C2两端短路，使单向晶闸管VTH控制极失去建立“自保”触发电压的条件，单向晶闸管VTH会在交流电过零时自动关断。 交流开关由闭合状态转为断开状态，电灯H即断电熄灭。

电路中，R1、R2为人体保安电阻器，采用了高阻值（兆欧级）的电阻器，可确保人手触摸到电极片Ml和M2时，不会发生触电事故。C3为抗干扰交流旁路电容器，能有效消除各种感应电信号、 电源电压波动信号对单向晶闸管VTH的误触发，避免开关误动作，大大提高电子开关的抗干扰能力。

元器件选择：

VTH选用MCRl00—8型（额定正向平均电流0.8A、额定工作电压600v）小型塑封单向晶闸管，其外形和引脚排列见下图。

图 小型塑封单向晶闸管

VTl、VT2均选用9011（集电极最大允许电流ICM=30mA，集电极最大允许功耗PCM=200mW）或9014、3DG8型硅NPN小功率三极管，要求电流放大系数β＞100。 VDl一VD4均选用lN4007型（最大整流电流为lA、最高反向工作电压为1000V）硅整流二极管。

C1、C2均选用CD11—16V型电解电容器，标称容量分别为22uF和4.7uF；C3选用CTl型瓷介电容器，标称容量为0.01uF。R1一R5均选用RTX—1/8W型碳膜电阻器，其中R1、R2酌标称阻值为不常用的10MΩ（兆欧姆级）， R3一R5的标称阻值分别是56KΩ、1.2MΩ和lKΩ。

制作与使用：

图2所示为该触模式交流开关的印制电路板接线图。印制电路板宜采用环氧基质单面铜箔板制作，实际尺寸约为45mm×30mm。印制电路板也可直接采用相同大小的单孔环氧基质“洞洞板”，并充分利用元器件引脚飞线连接， 以省去加工专用印制电路板的工作。

图2 触模式交流开关印制电路板接线图

图3所示为该触模式交流开关的装配示意图。开关壳体可使用86或75系列双眼壁式插座的面板，拆除插座结构件只用其面板。用厚0.1mm的铜皮做两个“L”形引脚，用2颗Φ3螺钉将引脚、印制电路板固定在面板背后， 引脚即为交流开关对外的Xl、X2 2个接线端。也可直接采用交流电开关、插座、灯头中常用的全铜接线桩作为接线端子Xl、X2，并根据实际灵活安装。

图3 触模式交流开关装配示意图

触摸电极片Ml、M2可用马口铁皮、磷铜皮或不锈钢片等剪成5分钱硬币大小，用强力胶粘贴在插座面板（正好盖住原插孔）上，并分别在面板合适位置注明“开（ON）”和“关（OFF）”字样，以方便使用。 电阻器R1、R2对确保人身安全十分重要，一定要用10MΩ的高阻值，并且在焊装时采取加装电工用绝缘宣管等措施，以防止由于碰线短路等引发的触电事故。 还可以用两只5.1MΩ电阻器串联后代替l0MΩ电阻器，其中一只焊在电路板上，另一只用于连接触摸片和电路板，以保证使用者的安全。

责任编辑：wv