触控台灯的设计与制作

触控台灯的设计与制作

摘要：21世纪，人类迈进了信息社会的崭新时代，信息社会的基础是电子技术。随着电子技术的迅猛发展，它在各个工业领域的应用更加广泛。社会对电子产品的需求也日益增多，对电子产品的要求也越来越来高。当今电子技术应用的飞速发展，及其应用范围不断扩大。可以说，在人们的日常生活生产中处处都离不开电子产品，它打破了人们的传统设计思想，很多都应用模拟电路、脉冲数字电路、逻辑部件来实现的功能，凭借其操作简便、智能化程度高、体积小、集成度高、功能强大、抗干扰能力强、可靠性高等独特的优点，在各个领域都得到了广泛的应用，尤其是家用电器领域发挥了更大的作用。

关键词：单稳态触发器、晶闸管、驱动电路

本设计通过触摸台灯的金属部分就能控制台灯的开与关以及亮度。同时也可以通过键控实现控制功能。该设计主要采用模拟电路，数字电路以及电力电子的相关知识。同时在制造电路板的过程中也运用了PCB设计的有关知识及软件。

一、硬件设计

触控式台灯的工作过程是内部安装电子触摸式芯片与台灯触摸处之电极片形成一控制回路。当人体碰触到感应之电极片，触摸信号藉由脉动直流电产生一脉冲信号传送至触摸感应端，接着触摸感应端会发出一触发脉冲信号，就可控制开灯；如再触摸一次，触摸信号会再藉由脉动直流电产生一脉冲信号传送至触摸感应端，此时触摸感应端就会停止发出触发脉冲信号，当交流电过零时，灯自然熄灭。

(—)、设计思路

该装置电路（见附图一）。当人手碰一下金属触片A，人体上的杂波信号便通过C3加到时基电路的2脚，2脚被触发，整个触发器翻转，3脚输出高电平，输出经限流电阻R加到可控硅控制极，可控硅VS导通，ZD点亮。

需要关灯时，用手碰一下金属片B，感应信号经C4加到时基电路的6脚时，6脚被触发，3脚输出低电平，可控硅失去触发电流而截止，电灯熄灭。电路中的C3、C4是耦合电容，又能防止因个别元件的破坏而造成的麻电现象。电路中的C1、C1、VD、VDW组成6V直流供电电源。

这里介绍的触模式灯开关只用一个触摸电极片，就能完成开灯和关灯。触模式灯开关一样，采用相线式开关的两线制，可以直接取代通开关而不必更改室内原有布线。

(二)、电路原理图与工作原理

图１工作原理图

当接通开关时电源电压经灯泡、全波整流后加在单向可控硅上，同时又经R1和W1向电容C1充电。当C1上的电压充到大于单结晶体管的导通电压后，BT33被击穿，电容C1经BT33、R3放电，这个放电电流在R2上形成一个触发电压，使单向可控硅导通，从而为灯泡提供发光电流。电压经全波整流后给C1充电的是一个100Hz的脉动直流电压，由于电容上的电压在相位上要滞后于电流，而这个滞后的时间取决于RC 时间常数，C1上的电压低于BT33的击穿电压时，R2上并无电流流过，可控硅的触发脚没有触压电压，电容电压从零充到使单结晶体管击穿所需的时间长短与RC时间常数有关，当调节W1时，等效的时间常数被改变，W1阻值小时，C1上的电压很快就使BT33击穿了，相反，当W1阻值变大时，C1上充到使BT33击穿的时间就长，这样就可以控制在R2上出现尖脉冲时间的早晚，也就时控制了单向可控硅的导通角，从而实现对台灯光线控制。

(三)、单元电路的分析

可控硅的驱动电路

可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成，其等效图解如图2所示

图2 可控硅等效图解图

图3可控硅的驱动电路

当阳极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。此时，如果从控制极G输入一个正向触发信号，BG2便有基流ib2流过，经BG2放大，其集电极电流

ic2=β2ib2。因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连，所以ib1=ic2。此时，电流ic2再经BG1放大，于是BG1的集电极电流ic1=β1ib1=β1β2ib2。这个电流又流回到BG2的基极，表成正反馈，使ib2不断增大，如此正反馈循环的结果，两个管子的电流剧增，可控硅使饱和导通。由于BG1和BG2所构成的正反馈作用，所以一旦可控硅导通后，即使控制极G的电流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有关断功能，所以这种可控硅是不可关断的。

由于可控硅只有导通和关断两种工作状态，所以它具有开关特性，这种特性需要一定的条件才能转化。

二、整体的装配与调试

(—)、电路原理图

附图一、触控式台灯原理图

(二) 电路的调试

按照电路原理图连接好实物,检查是否有误,正确后按前面的焊接方法焊接实物元件,焊好后用万用表,示波器等设备检测各个元件两端参数是否正常,正常后开始通电调试,调试时，将RP调到阻值为零位置，用万用表测电灯两端交流电应在200V以上，如低于200V可略减小R1的阻值，使之达到要求。由于这个制作线路板上直接引入了生活用电，所调试时要非常小心。全部完成后将线路板装在台灯内部合适的位置上，然后在台灯外壳上打个孔，装上可调电阻，通过引线将该电阻相应的脚与线路板连接好，调光台灯就完成了。

(三)常见故障及排除

1．调光不正常

接通电源后灯能亮但调不到最亮。这表明主回路是正常的，故障在触发电路，主要原因是RP2磨损导致接触不良，电阻值无法调小；或电容C2严重漏电，应予以更换。

灯光调不到最暗。其故障也出在触发电路。主要原因是C2变值(变小)、微调电阻 RPl失调(阻值减小)，这时，可将RP2调在阻值最大(灯光最暗)的位置，用螺丝刀微调 RPl，调到灯丝暗红就可以了。

不能调光，始终为最亮，其原因有：双向可控硅SCR被击穿、双向二极管SD短路、电容C2开路或虚焊等。

不能调亮，大多是由于电位器RP2磨损，导致动臂未与碳膜片接触所致。这时测量其动臂引脚与其他两端的电阻，为无穷大。为了减轻这种磨损，可改变使用习惯将原来焊在电位器上下两端的引线交换。这样，刚一开灯光最亮，需要暗光时，再将旋

钮顺时针旋转调暗(但缺点是开灯电流冲击较大)。

2．灯泡不亮

这除了灯丝烧断、灯头与灯座接触不良、电源开关损坏、连线断路外，控制电路中双向二极管或可控硅开路，或C2击穿等也较常见。

3. 灯泡发光但不能控制

此现象原因可能是可控硅被击穿或者电容不放电。

4. 控制效果不明显

此问题的原因是放电电容放电过慢或接地的电阻过大。

三、触控台灯优势及存在的问题

(—)触控台灯的优点

触控台灯给我们的生活带来了极大的影响，一定会成为我们生活当中很好的帮手，它会以其独特的优势迅速占领市场。

优势一：结构简单、做工精细、色彩明快现在家居装饰用灯的设计的世界潮流越来越向着结构简单、做工精细、色彩明快的方向发展

优势二：美观、实用、个性化理想家居装饰用灯的概念将是：美观、实用、个性化。强调自我、追求个性将成为许多顾客的首要选择。

优势三：文化含量、以人为本、节能环保随着新一代高文化素养的消费群体的增大，家居装饰的文化含量将大大提高，在家具配置方面，能体现文化底蕴的灯饰将大受欢迎。

优势四：多光源效果目前国内的室内照明设计，已由过去仅注重单光源过渡到追求多光源的效果。

(二)存在的问题

有时停电后或电压不稳也会有自行亮起情形，如果触摸接收信号敏感度极佳纸张或布也是可以控制的。

台灯同电脑,手机一样也能发出危害人体健康的电磁辐射!!!

家家离不开台灯，而第一代光源白炽灯和水银灯寿命短、耗电多、发光不均匀容易造成眼睛疲劳；第二代光源荧光灯有频闪容易使眼睛近视；第三代光源高频护眼灯，存在电磁辐射对大脑的伤害。医学研究证明，长期处于电磁辐射的环境中，会影响人体的循环系统、免疫生殖和代谢功能，严重的还会诱发癌症。着重强调了台灯照明要

防辐射、防频闪。

结束语

毕业设计的结束预示着大学三年的时光已接近了尾声，通过这次设计我学到了很多东西。回首设计的过程，在论文完成之际，我要感谢所有任课老师和教辅老师对我在三年学习和生活中的关心和教诲。

通过这次毕业设计，培养了自己独立思考问题，分析问题和解决问题的能力，使自己的所学理论知识得到了扩展,为自己以后步入社会，走上工作岗位打下了基础。

通过努力来完成毕业设计，给老师送上一份完整的答卷，也为自己的大学生活和学习画上了圆满的句号！

参考文献

[1]曾方：《电子电力技术》，西安电子科技大学出版社，2004年。

[2]沈任元、吴勇：《数字电子技术基础》，机械工业出版社，1998年。

[3]沈任元，吴勇：《常用电子元器件简明手册》，机械工业出版社，2004 年。

[4]谢自美：《电子线路设计实验测试》，华中科技出版社，2000年。

[5]任军：《电子与信息工程方法研究》，西北工业大学电子与信息工程硕士论文，2004年，中国电子网。