CD4011觸摸開關電路,CD4011 TOUCH SWITCH

關鍵字：CD4011,觸摸開關電路圖

1．觸摸開關電路介紹
　　本電路通過手觸摸一個金屬接觸按鈕，控制電路的開或關。本作品的電路與其他線路沒有任何連接，可以用來控制電池供電的電子產品的開關。電路圖如下圖所示。

　　2．電路原理　
　　電路由脈沖發生器、脈沖延遲、接觸按鈕、脈沖反相、CD4011相位比較、脈沖整形、開關鍵及模擬開關等電路組成。電路工作流程圖如下圖示。

由4069的非門1、2、3組成脈沖發生器，產生頻率為25k1"1z的脈沖。將此脈沖信號分成兩路分別通過脈沖延遲電路傳送給門4、5和門6。兩個電路中分別接有電阻R3、電容C2和電阻R4、電容C3；這兩個電阻和電容分別相等，可將脈沖信號同步延時5μs。接觸按鈕是一個圖釘大小的金屬片，接在兩路脈沖信號中上面的一路中。如果人沒有觸摸接觸按鈕，則兩路脈沖信號頻率相同，而且相位也一致。它們通過脈沖反相電路后，變成相位相差180。的同頻脈沖。這樣的兩路脈沖分別輸入到CD4011相位比較電路，也就是門7的兩個輸入端。

　　當沒有觸摸接觸按鈕時，輸入到CD4011門7的兩路脈沖信號頻率相同，相位相反；也就它們輸入的邏輯值總是一個是0，另一個是1；此時CD4011的門7輸出為高電平，無脈；中信號輸出；門8輸出低電平，觸摸開關電路不工作。
　　當人用手指觸摸接觸按鈕時，由于人體感應作用，相當于在這一路RC延遲電路中接入了一個電容，導致這一路電容量增加，信號延遲的時間也會變長。這一路的脈沖相位就會遲滯于另一路脈沖的相位。這樣輸入到CD4011門7的兩路脈沖信號相位差就不再是正好相差180。。在一個脈沖周期內。當門7的一個輸入端為高電平時，在一個很窄的時間區間內另一輸入端也是高電平。這樣，在每一個脈沖周期內，出現了這樣的一個時間段；在此時間段門7的兩個輸入端都為高電平；于是門7輸出低電平。
　　經過門8反相，得到一個高電平脈沖。由于這個時段是一個脈沖周期中的很小的一部分，門8輸出的脈沖占空比很小。
　　為了利用門8輸出的窄脈沖信號控制開關電路，需將窄脈沖信號整形。門8輸出的窄脈沖由二極管D及電阻R6和電容C4整形，由門9、10輸出到開關鍵電路。
　　開關鍵電路實質上是一個2分頻電路，由雙D觸發器CD4013的一半組成。經過由CD4013分頻的控制信號輸出到驅動三極管9013，由9013推動喇叭和發光二極管模擬開關的狀態。

　　3．電路調整要點
　　脈沖延遲電路的電容C2、C3的大小應與人體感應產生的電容數量級相同，本作品取50pF。脈沖發生器的頻率與脈沖延遲電路的時間常數密切相關。建議延遲電路的時間常數為脈沖周期的1／8。例如本例中R3×C2=5μs，脈沖周期為2.2R2×C1=40μs。
　　由于脈沖延遲電路中上面的一路接有接觸按鈕。并且在脈沖反相電路中多用了一個非門，導致該線路分布電容增大；于是在下面的一路電路中，接入了電阻R5，使兩路的分布電容大致相等。
　　經過整形后的控制信號通過濾波電路R7、C5接的CD4013的輸入端。經過實驗可知，這一對阻容元件不可缺少，它們對CD4013工作穩定起著至關重要的作用。
　　應該根據電路工作狀況調整電路。由于主要電路工作在超音頻，測量起來比較困難。為了解決這一問題，我們可以從宏觀測量結果推測電路工作狀態是否正常。方法是用電壓表測量門9輸入端的電壓。這個電壓反應了脈沖延遲電路和CD4011相位比較電路的工作狀態。沒有觸摸接觸按鈕時，門9輸入端的電壓越小越好；以電源電壓6V為例，電壓在0.5V以下為正常；當用手指觸摸接觸按鈕時，電壓應在5V以上。

　　4．雙D觸發器CD4013
　　CD4013的管腳接線圖如下圖所示。電路采用的開關鍵電路用了CD4013上面的一半組成2分頻器；下面的一半沒有用，所有閑置的輸入端一律接地，閑置的輸出端則懸空。