触摸式电子锁的探头设计

触摸式电子锁的探头设计 ,, , , , ,, ( , , , , ;, , , ,, ,, , , , , , , , ,, ( ( , (, ,, , 触 摸 式 电 子 锁 的探 头 设 计 一 , ,,, 苏州大学理学院物理系 汤荣生 ( 李文石 ，,, (, ,,, , ？ , ，, 【 摘要】 车文讨论 了触摸开关的工作原理 ， 比较 了几种典型的触摸开关单元 电路 ， 分析 给出 双点 接触式 电子填探 头设 计 的一个方案 【,,,】 ， 至 ,, ,,,,,,庳室，于,,,,，, 日, ,,, 衄 ,, ;， 主词 塾 , ,: , ,工 , ,,,,犟, ,蚰 ,,( , ,, , , , 题】 垫,, ,坚 , , , , , 头; : , ,, , ,,, ， , ,, , , , ,, ,,;,,,,, , 一 ,, , , , , , ， , ; ; ,, , , ; ,, , , , , ,, , ,, , , ,; ( , , ; ,, , , , ( ; ,;;, ， , ,,, , ; 【 , ,, 】 , ,, ,, ,,, , , , , ,, ,, ,; ,, , ; ,， , , ;, ; ; , 引言 号， 通过操作者 手指 电容 而使开关 电路 工作 。 , 触摸 开关典型 电路 的 比较 电子 锁是 由 电子电路 控 制锁 体 的新 型锁具 ( 始 于, ,年代初 期 。触 摸 式 电子锁 采 用 触 摸方 式输 入 开锁 密码 ， 作方便 ， 操 为电子锁制 造厂家所青 睐 。触 摸式 电子锁 的探 头 ， 就是 输 入部 份 ， 也 采用 触 摸 开 关 ， 于 传统 的 机 械 开关 之 处在 于 : 其优 没有 活动 零 件 ， 会 磨损 ， 命 长 ; 用 时静 默无 声 ; 价低 廉 ; 不 寿 使 造 新 颖别 致 。 参照 国内有关 电子锁设 汁和制造的相关 国家标 , , 电导式触摸开关 电路 ( ， ,, , , ,: ,, , , , ,约, , , ,, , 准 , ,,,—, ,,, ,和相关部颁 标 准 , , , ,—, ， ,笔者 对 触摸式 电子锁探头的设计提 出如下要求 : 高灵敏度 ， 高机械 强度 ( 高静态 电压 。其 中 ， 抗 保证触摸探 头 的 高 灵敏 度是个 技术 瓶 颈 问题 为此 ， 者在 研究 触 笔 摸 开关工 作原理 ， 析 比较 几 个典 型的触 摸 开关 单 分 元 电路 的基础 上 ， 出双 点触 摸式 电子锁 探 头设 计 给 的 一 个 方 案 图 , ,, ， 触摸开 关的 工作原理 工作 原理 : 如图 ,金属点 ,、 ， ,制成 双接 点 形式 的触摸 电极 。静 态 ， 手指未 触及 电极 ,和 ,， 电 人 由 阻, ， , , ,使 , ,非 门 , 人 为低 ， 出为 高 。人 手 输 输 指 同时触 及 电极 ,和 ,， 当于接 人一 个 等效 电阻 ， 相 近 年来盛行 从 电子系统 中去掉机 械开关而成 为 纯 电子 的系统 ， 所有机械 开关 正逐渐 趋向电 子化 ， 于 是 触摸开 关应运 而生 。 通 过 触摸 方 式 实现 开 关 动作 的 方 法 主要 有 两 种: 一种 是 电导 式 ， 即利用 操作者 的手指 皮趺 电阻使 开关 电路工 作 。另一 种 是感 应 式 ， 笔者 把 它分 为被 阻值一般小于 , , , 。由于 , , , 的输人电阻高 , ,, , , , , 达, ,以上 ， 比人手指皮肤 电阻大得多， 时非 门 此 , 人为高， 输 输出为低。因此 ， 每触及 双接点触摸 电 极 ,和 , 一次， 由非门 , 输出一个脉冲下降沿。 电器优点 : 使用元件少， 电路简洁 ; 微功耗; 对电 源要 求不苟 刻。 动感应式和主动感应式 。所谓被动感应式 ， 即利用 操用者手指捡拾到的杂散射频信号 ， 音频信号或民 用电网哼声(, ,干扰信号 )使开关 电路工作 : ,, ， 所 谓主 动感 应式 ， 是应 用 振 荡 电路 提 供 高频 感 应信 则 存在问题 ， 由于皮肤电阻的阻值随个体人手的 干湿程度， 粗糙程度等影响较大 ， 试验 中发现 ， 对于 舅 , ,岁 助 理实 验 师 第 , 第 ,期 ,卷 五 金 科 技 ,, ,,年 , ,月 , , 老人 ， 这种 简易触 摸开关 的可 靠性难 以达 到 ,, , ,。 属接点 , 接至正 电源， ， 以备 电池工作时 ， 利用人体 手 指电阻 ， 用双金 属 接 点形 式 的触 摸 电极 进 行 触 使 改进措施: 适当增大 , ,电极的面积 ， , 、 减小两 电极 间距 ， 量 缩 短 与 电极 的 连 线 长 度 ; 用 者 尽 ,使 发。为了抗静态高压， 可在 ,点和正电源端反接二 极管。 ( 尤其是对老者 ) 手上涂少许油质 ( 花膏亦可 ); 雪 ; 使用者 可配 带用导 电橡 胶制 成 的指 套 ， 因为导 电橡 胶 的电阻值 在 ,, ， 量级 ; ,在触 点 ,和 ,电源 间反 向接人一个开关二极管 ,,, ， , , 箝位可能输入的静 , 态高电压。由于二极管反偏 ， 不致影 响电路正常工 作。 ,, 被 动感 应式触摸 开关 电路 ( 一, 图 , 工 作 管理 ， 图 , 静 态 ，, 电阻 , 如 ， , ,使 非 , ,, 图 , 输入高电平 ， ,, 出 , ,也为高电平。当手触 非, 输 , 摸 ,时， 交流感应信号输入到, , ， ， ,,其输出的高低 , 交替变化 电压经二极管 , ,给电容 ;充电， , 当充到 非门 , 输入端为高电平时， ,, 非, 反相输 出 , ,变 , 为低 电平。当人手离开 ,点， 则电容 ,上的高电平 经 , 、, , , ,及导通的非 门、 电至低 电平 ， , 放 此时 ， 输 出 ,, , 端重新回到高电平， 完成 了一个负脉冲的输 出。 工作原理: 如图 ,金属点 ,是触摸电极 ，,, ， , 和 门 ,可 以是 ; ,或 , 门。静 态 ， ,, ,,非 未触 及 金 属点 , 电阻 , 使 门 ， ， , 输入端 为低电平 ， 引起输出 端为高电平 ，。 , 反偏 ， 电容 ; 充电到电源电压 , ， , 。 结果门 , 出低电平。当人手触及 ,时，,, 的感 输 ,, , 应信号传输到门 ， 的输入端， 的输出端从幅值 , 它 降到地电位 ， , 反偏 ，, 使 。 ; 通过 , 放电， 。 使门 , 输 入端变为低 电平 ， 引起门 , 出变高。其中 ， , 输 ; 用 来消 除 ,, 以上 的频 率 干扰 。所 以 ， 手 触 及 , ,配 用 点一 次 ， ,就输 出一个正 脉 冲。 门 电路 优点 ， 理 清 晰 ; 原 触摸 电极 尺 寸不 限; 感应 , , 干扰信号的灵敏度相当高; ,, 输出的正脉冲上升 电路优点 ， 结构简单 明了， 感应 ,, , ,干扰信号 的灵敏度相当高。, 可权作 灵敏度调节用。 , ,, 主动感 应式 触摸开关 电路 ( 沿很陡， 脉宽毫秒级 ， 电路微功耗。 存在问题 ， 对电源有要求。采用 , , 直流 ;— ; 电源时 ， 因交流电网停电而使 电路失效; 会 采用电池 供电时 ， 需将粗导线接于民用电网火线后 ， 在电极 , 输人导线 附近 盘几 圈( 特别 注意绝 缘 )提供交 流 ， , 哦 干扰信号。当然 ， , 若交流停电， 电路还会失效。 改进措施， 采用简易不问断 电源。即由一个二 极 管隔离两 套直 流电 源 ， 一套 是 电池组 ， 套 由交 另一 流 电网经 变压 、 流和 稳 压 得到 。 同时 加装 一个 金 整 图 , 工作原理 : 如图 , 金属片 ,是单个触摸 电极 ， ， , 是 密特 , 施 触发器。【 ， ; ,和电阻 , 以 , 及电容 , , 组成 ,, ,方波振荡器。静态， ,, 未触及金属片 , 加 ， , , , , , , , (, , , , , , ;, , , ,, ,, , ,, , , , , , , , ( ,( ,(, , , 有偏 压 并工 作 于线 性 区的 ，, ， , , 将经 电 容 ; ,和 ; , 耦合 过来的 高 频 信 号放 大 ， 经 二极 管 , 叉 ,给 电 容 ; ,充 电 ，, ,作 为 电平 检 测 器 ( ,， 其输 出保 持 为低 。 当手指 触及 金 属 片 ,时 ， 由于 电 容 ; ,和 手 指 电 容 的 分压作 用 ， 会使加 到 ，, 输 入端 的实 际信号 幅度 ,, 严重衰减( 引起 ，, 停止放大 ， ,, 保持输出为低 ， 二极 管, ,截止 ， 电容 ; 通过 电阻 , , ,放 电 ， ， 输 出状 ， , , 态 变 为高 。因 此 ， 当手指 触 及 ,金 属 片一 次 ， 每 由 ,， 输 出一 个 正 脉 冲。其 中 ， ,, 调节 ; ,的 容 值可 以 获得一 个最佳 的灵 敏 度 。电容 ; ,可避 免 因感应 交 流声 而导致 ，, ; ,的误 触发 。 图 , 电路优 点 : 不依靠 交 流电源 哼声来启动 ， 电路 故 可用 电池单 独供 电 ; 小范 围人 群 能保证灵敏 度 : 对 电 路设计 构思 巧妙 。 存在 问 题 : 路 稍 显 复 杂 ; 态 功 耗 ,, 电 静 ,,, ，。 , ， 不易处 于常供 电状 态 ; 属 片 , (,,, 取 , 故 , 金 与电源 正端不 能加 反 偏二 极 管 ， 否则 会旁 路 高频 信 号 ， 电路失 效。 使 改进措 施 :,,为核 心的 振荡 器 可驱 动 几路 开 ，, 关; 触摸 电极 ,的安 装位 置应隐避 ( 禁防 高压 破坏 。 , 双点触 摸式 电子锁 的探 头设计 位密码数 ， 由另一单 元 触 摸脉 冲 ?输 人 每位 密 码 的 问隔; 同时使用触摸脉 冲， 两单元起消码作用; 和? 如 用触, 单元输入间隔控制脉冲， 单元输人每位密码 触? 脉冲， 则系统进入伪键输 入状态 ， 不可能输人正确密 码。总之， 系统设计时 ， 我们力求尽限使用触， 和触? 两单元 。 触摸 脉冲 ， ?两单元 及 门铃 单元 的具体 电路 和 如图 , 由于采用 图 ,所示 的 主动感 应 式触 摸 开关 。 电路 ， 电池供 电状 态下 ， 避 免静 态 电流过 大 ， 在 为 借 用 音乐 门铃 开关 , 为 电子 锁电源 开关 。 ,作 图 ,中 ， 路触 摸 开关使 用 一 片 ，,,,, ， 双 , ， ,,六 施 密特反相 器。 电容 , (, 通常 可用 几 只 ,, ,; ) , ,电 容和一 只 ,,, ,,,的磁微 调 电容相 关联 ， 以期覆 盖 全 部 容量的变 化 范 围 。双 金 属 片 电极 , 和 ,置 于 门 外执 手底侧 。 音乐 ，, ,,内存 一 首 “ 安 之 夜 ” 压 电蜂 , ,,, 平 ， 鸣器加 装助 声腔 。使 用 门铃 时 ( 动 , ， 按 , 电子锁 瞬 间得 电 ， 由于内设加 电 自动清零 电路 ， 所示 不会使 内 部编译码 及驱 动电路误 动作 。 电子锁 和音 乐 门铃 使 用 同一 组 电池供 电 ， 内设 采 用多路触 摸开关 制成 的触摸式 电子锁不乏其 例， 见文献 , 。但考虑到其一 ( 年代以 日 , , 本为首的 家 用电 器发 达 国家 ， 已经 流行设 计 少 控制 健 数的 电 子器具 ， 这样使得器具操作简洁明快( 免去用户拿着 说 明 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 久学 不会 之 苦 。其 二 ， 体 到 电子锁 输 入键 具 盘 的设计 ，, ,—, ,, ,要求 ， 须在 键 盘 外加 装 防砸 必 小 钢门 。类 似地 ， 触摸键盘 由于 目标较 大 ， 实用 中也 必须 注意 防砸 问题 。因此 ， 择少 触摸点 ( 选 如两点 ) ， 既利于 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 上的防砸保安 ， 更令用户操作方便， 同时 也迎 合 了世 界 电器设计 的潮 流 。 匝 固 一 击 电平检测报警 器。静态 ， 只有 , ,,加 电， 功 ,,, 徽 耗 。按一 次 , ( 动 音乐 门 铃 ; 住 , 触 摸 ,和 ,启 按 ,， , 输 入正 确密码 ， 开 电子锁 。 ， 打 参考文赫 , , , ,? ,,, 。,, ( , , , , , , , , , ,，, ,, 、, , , , , , , 王 千 ， 用 电 子 电 路 太 奎 ( ) 电 子 工 业 出 版 杜 (,, 实 ,( ,, ( 图 , , , ,( , 凌肇元 ， 通用 电子技术 应用， 河北科 学技 术 出版 社 (,, ,, ( 图, 是我们设计的一例双点触摸式电子密码锁 的框 图。由框 图图 ,系统 要求 由触摸脉 冲 ， ， 输入 每 ,～ ,