CD4011触摸开关电路,CD4011 TOUCH SWITCH

CD4011触摸开关电路,CD4011 TOUCH SWITCH

关键字：CD4011,触摸开关电路图

作者：李岗

1．触摸开关电路介绍
本电路通过手触摸一个金属接触按钮，控制电路的开或关。本作品的电路与其他线路没有任何连接，可以用来控制电池供电的电子产品的开关。电路图如下图所示。

2．电路原理
电路由脉冲发生器、脉冲延迟、接触按钮、脉冲反相、CD4011相位比较、脉冲整形、开关键及模拟开关等电路组成。电路工作流程图如下图示。

由4069的非门1、2、3组成脉冲发生器，产生频率为25k1"1z的脉冲。将此脉冲信号分成两路分别通过脉冲延迟电路传送给门4、5和门6。两个电路中分别接有电阻R3、电容C2和电阻R4、电容C3；这两个电阻和电容分别相等，可将脉冲信号同步延时5μs。接触按钮是一个图钉大小的金属片，接在两路脉冲信号中上面的一路中。如果人没有触摸接触按钮，则两路脉冲信号频率相同，而且相位也一致。它们通过脉冲反相电路后，变成相位相差180。的同频脉冲。这样的两路脉冲分别输入到CD4011相位比较电路，也就是门7的两个输入端。

当没有触摸接触按钮时，输入到CD4011门7的两路脉冲信号频率相同，相位相反；也就它们输入的逻辑值总是一个是0，另一个是1；此时CD4011的门7输出为高电平，无脉；中信号输出；门8输出低电平，触摸开关电路不工作。
当人用手指触摸接触按钮时，由于人体感应作用，相当于在这一路RC延迟电路中接入了一个电容，导致这一路电容量增加，信号延迟的时间也会变长。这一路的脉冲相位就会迟滞于另一路脉冲的相位。这样输入到CD4011门7的两路脉冲信号相位差就不再是正好相差180。。在一个脉冲周期内。当门7的一个输入端为高电平时，在一个很窄的时间区间内另一输入端也是高电平。这样，在每一个脉冲周期内，出现了这样的一个时间段；在此时间段门7的两个输入端都为高电平；于是门7输出低电平。
经过门8反相，得到一个高电平脉冲。由于这个时段是一个脉冲周期中的很小的一部分，门8输出的脉冲占空比很小。
为了利用门8输出的窄脉冲信号控制开关电路，需将窄脉冲信号整形。门8输出的窄脉冲由二极管D及电阻R6和电容C4整形，由门9、10输出到开关键电路。
开关键电路实质上是一个2分频电路，由双D触发器CD4013的一半组成。经过由CD4013分频的控制信号输出到驱动三极管9013，由9013推动喇叭和发光二极管模拟开关的状态。

3．电路调整要点
脉冲延迟电路的电容C2、C3的大小应与人体感应产生的电容数量级相同，本作品取50pF。脉冲发生器的频率与脉冲延迟电路的时间常数密切相关。建议延迟电路的时间常数为脉冲周期的1／8。例如本例中R3×C2=5μs，脉冲周期为2.2R2×C1=40μs。
由于脉冲延迟电路中上面的一路接有接触按钮。并且在脉冲反相电路中多用了一个非门，导致该线路分布电容增大；于是在下面的一路电路中，接入了电阻R5，使两路的分布电容大致相等。
经过整形后的控制信号通过滤波电路R7、C5接的CD4013的输入端。经过实验可知，这一对阻容元件不可缺少，它们对CD4013工作稳定起着至关重要的作用。
应该根据电路工作状况调整电路。由于主要电路工作在超音频，测量起来比较困难。为了解决这一问题，我们可以从宏观测量结果推测电路工作状态是否正常。方法是用电压表测量门9输入端的电压。这个电压反应了脉冲延迟电路和CD4011相位比较电路的工作状态。没有触摸接触按钮时，门9输入端的电压越小越好；以电源电压6V为例，电压在0.5V以下为正常；当用手指触摸接触按钮时，电压应在5V以上。

4．双D触发器CD4013
CD4013的管脚接线图如下图所示。电路采用的开关键电路用了CD4013上面的一半组成2分频器；下面的一半没有用，所有闲置的输入端一律接地，闲置的输出端则悬空。