觸控燈的設計與製作
摘要：21世紀，人類邁進了信息社會的嶄新時代，信息社會的基礎是電子技術。隨著電子技術的迅猛發展，它在各個工業領域的套用更加廣泛。社會對電子產品的需求也日益增多，對電子產品的要求也越來越來高。當今電子技術套用的飛速發展，及其套用範圍不斷擴大。可以說，在人們的日常生活生產中處處都離不開電子產品，它打破了人們的傳統設計思想，很多都套用模擬電路、脈衝數字電路、邏輯部件來實現的功能，憑藉其操作簡便、智慧型化程度高、體積小、集成度高、功能強大、抗干擾能力強、可靠性高等獨特的優點，在各個領域都得到了廣泛的套用，尤其是家用電器領域發揮了更大的作用。關鍵字：單穩態觸發器、晶閘管、驅動電路、觸控燈、觸控節能燈
本設計通過觸摸檯燈的金屬部分就能控制檯燈的開與關以及亮度。同時也可以通過鍵控實現控制功能。該設計主要採用模擬電路，數字電路以及電力電子的相關知識。同時在製造電路板的過程中也運用了PCB設計的有關知識及軟體。
一、硬體設計
觸控式檯燈的工作過程是內部安裝電子觸摸式晶片與檯燈觸摸處之電極片形成一控制迴路。當人體碰觸到感應之電極片，觸摸信號藉由脈動直流電產生一脈衝信號傳送至觸摸感應端，接著觸摸感應端會發出一觸發脈衝信號，就可控制開燈；如再觸摸一次，觸摸信號會再藉由脈動直流電產生一脈衝信號傳送至觸摸感應端，此時觸摸感應端就會停止發出觸發脈衝信號，當交流電過零時，燈自然熄滅。(—)、設計思路
該裝置電路（見附圖一）。當人手碰一下金屬觸片A，人體上的雜波信號便通過C3加到時基電路的2腳，2腳被觸發，整個觸發器翻轉，3腳輸出高電平，輸出經限流電阻R加到可控矽控制極，可控矽VS導通，ZD點亮。
需要關燈時，用手碰一下金屬片B，感應信號經C4加到時基電路的6腳時，6腳被觸發，3腳輸出低電平，可控矽失去觸發電流而截止，電燈熄滅。電路中的C3、C4是耦合電容，又能防止因個別元件的破壞而造成的麻電現象。電路中的C1、C1、VD、VDW組成6V直流供電電源。
這裡介紹的觸模式燈開關只用一個觸摸電極片，就能完成開燈和關燈。觸模式燈開關一樣，採用相線式開關的兩線制，可以直接取代通開關而不必更改室內原有布線。
(二)、電路原理圖與工作原理
觸控節能燈：http://www.rahxzz.com.cn/chukongdeng.html圖１工作原理圖
當接通開關時電源電壓經燈泡、全波整流後加在單向可控矽上，同時又經R1和W1向電容C1充電。當C1上的電壓充到大於單結電晶體的導通電壓後，BT33被擊穿，電容C1經BT33、R3放電，這個放電電流在R2上形成一個觸發電壓，使單向可控矽導通，從而為燈泡提供發光電流。電壓經全波整流後給C1充電的是一個100Hz的脈動直流電壓，由於電容上的電壓在相位上要滯後於電流，而這個滯後的時間取決於RC時間常數，C1上的電壓低於BT33的擊穿電壓時，R2上並無電流流過，可控矽的觸髮腳沒有觸壓電壓，電容電壓從零充到使單結電晶體擊穿所需的時間長短與RC時間常數有關，當調節W1時，等效的時間常數被改變，W1阻值小時，C1上的電壓很快就使BT33擊穿了，相反，當W1阻值變大時，C1上充到使BT33擊穿的時間就長，這樣就可以控制在R2上出現尖脈衝時間的早晚，也就時控制了單向可控矽的導通角，從而實現對檯燈光線控制。
(三)、單元電路的分析
可控矽的驅動電路
可控矽是P1N1P2N2四層三端結構元件，共有三個PN結，分析原理時，可以把它看作由一個PNP管和一個NPN管所組成，其等效圖解如圖2所示
觸控節能燈：http://www.rahxzz.com.cn/chukongdeng.html圖2可控矽等效圖解圖
觸控節能燈：http://www.rahxzz.com.cn/chukongdeng.html圖3可控矽的驅動電路
當陽極A加上正向電壓時，BG1和BG2管均處於放大狀態。此時，如果從控制極G輸入一個正向觸發信號，BG2便有基流ib2流過，經BG2放大，其集電極電流ic2=β2ib2。因為BG2的集電極直接與BG1的基極相連，所以ib1=ic2。此時，電流ic2再經BG1放大，於是BG1的集電極電流ic1=β1ib1=β1β2ib2。這個電流又流回到BG2的基極，表成正反饋，使ib2不斷增大，如此正反饋循環的結果，兩個管子的電流劇增，可控矽使飽和導通。由於BG1和BG2所構成的正反饋作用，所以一旦可控矽導通後，即使控制極G的電流消失了，可控矽仍然能夠維持導通狀態，由於觸發信號只起觸發作用，沒有關斷功能，所以這種可控矽是不可關斷的。
由於可控矽只有導通和關斷兩種工作狀態，所以它具有開關特性，這種特性需要一定的條件才能轉化。
二、整體的裝配與調試
(—)、電路原理圖
觸控節能燈：http://www.rahxzz.com.cn/chukongdeng.html附圖一、觸控式檯燈原理圖
(二)電路的調試
按照電路原理圖連線好實物,檢查是否有誤,正確後按前面的焊接方法焊接實物元件,焊好後用萬用表,示波器等設備檢測各個元件兩端參數是否正常,正常後開始通電調試,調試時，將RP調到阻值為零位置，用萬用表測電燈兩端交流電應在200V以上，如低於200V可略減小R1的阻值，使之達到要求。由於這個製作線路板上直接引入了生活用電，所調試時要非常小心。全部完成後將線路板裝在檯燈內部合適的位置上，然後在檯燈外殼上打個孔，裝上可調電阻，通過引線將該電阻相應的腳與線路板連線好，調光檯燈就完成了。
(三)常見故障及排除
1．調光不正常
接通電源後燈能亮但調不到最亮。這表明主迴路是正常的，故障在觸發電路，主要原因是RP2磨損導致接觸不良，電阻值無法調小；或電容C2嚴重漏電，應予以更換。
燈光調不到最暗。其故障也出在觸發電路。主要原因是C2變值(變小)、微調電阻RPL失調(阻值減小)，這時，可將RP2調在阻值最大(燈光最暗)的位置，用螺絲刀微調RPl，調到燈絲暗紅就可以了。
不能調光，始終為最亮，其原因有：雙向可控矽SCR被擊穿、雙向二極體SD短路、電容C2開路或虛焊等。
不能調亮，大多是由於電位器RP2磨損，導致動臂未與碳膜片接觸所致。這時測量其動臂引腳與其他兩端的電阻，為無窮大。為了減輕這種磨損，可改變使用習慣將原來焊在電位器上下兩端的引線交換。這樣，剛一開燈光最亮，需要暗光時，再將旋鈕順時針旋轉調暗(但缺點是開燈電流衝擊較大)。
2．燈泡不亮
這除了燈絲燒斷、燈頭與燈座接觸不良、電源開關損壞、連線斷路外，控制電路中雙向二極體或可控矽開路，或C2擊穿等也較常見。
3.燈泡發光但不能控制
此現象原因可能是可控矽被擊穿或者電容不放電。
4.控制效果不明顯
此問題的原因是放電電容放電過慢或接地的電阻過大。
三、觸控燈優勢及存在的問題
(—)觸控燈的優點
觸控燈給我們的生活帶來了極大的影響，一定會成為我們生活當中很好的幫手，它會以其獨特的優勢迅速占領市場。優勢一：結構簡單、做工精細、色彩明快現在家居裝飾用燈的設計的世界潮流越來越向著結構簡單、做工精細、色彩明快的方向發展
優勢二：美觀、實用、個性化理想家居裝飾用燈的概念將是：美觀、實用、個性化。強調自我、追求個性將成為許多顧客的首要選擇。
優勢三：文化含量、以人為本、節能環保隨著新一代高文化素養的消費群體的增大，家居裝飾的文化含量將大大提高，在家具配置方面，能體現文化底蘊的燈飾將大受歡迎。
優勢四：多光源效果目前國內的室內照明設計，已由過去僅注重單光源過渡到追求多光源的效果。
(二)存在的問題
有時停電後或電壓不穩也會有自行亮起情形，如果觸摸接收信號敏感度極佳紙張或布也是可以控制的。檯燈同電腦,手機一樣也能發出危害人體健康的電磁輻射!!!
家家離不開檯燈，而第一代光源白熾燈和水銀燈壽命短、耗電多、發光不均勻容易造成眼睛疲勞；第二代光源螢光燈有頻閃容易使眼睛近視；第三代光源高頻護眼燈，存在電磁輻射對大腦的傷害。醫學研究證明，長期處於電磁輻射的環境中，會影響人體的循環系統、免疫生殖和代謝功能，嚴重的還會誘發癌症。著重強調了檯燈照明要防輻射、防頻閃。
