一種基于觸摸的新型三位置使能開關的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種新型的基于觸摸技術的三位置使能開關，采用一個普通的2位置機械開關按鈕，使用按鈕表面增設的觸摸感應及相應處理、控制電路，組合實現傳統的純機械三位置使能開關功能。其中通過使用觸摸來實現傳統機械使能開關的保持按壓提供控制使能ON操作的位置2功能，從而避免了長時間操作時手部總是需要保持一個按壓力度的要求，可以有效降低操作者的勞動強度，降低手部肌肉僵硬帶來的安全風險。
【專利說明】
一種基于觸摸的新型三位置使能開關
技術領域
[0001]本發明涉及一種使能開關，特別涉及一種基于觸摸的新型三位置使能開關。
【背景技術】
[0002]使能開關是一種應用于危險區域的設備配件。當需要在危險區域啟動設備時，必須滿足如下條件:依據IEC60204-1和IEC60947-5-8，操作人員需要進入危險區域，調試或者維修設備時，必須通過手持安全設備保證隨時控制設備的啟停，從而保證出現危險的第一時間讓設備斷電，保護設備以及人員安全。通常的使能開關，依據人體工學，設計成為了回避危險的0FF—0N—0FF的3位置動作，同時要保證按壓式OFF(位置3)回至放開式OFF(位置I)之間，不會形成ON狀態的結構。
[0003]一般的三位置使能開關，使用純機械的機構，未按下時的位置I是OFF狀態。位置2是ON狀態，此狀態需要將使能開關按鈕輕輕按下。位置3是OFF狀態，此狀態需要將使能開關用較大的力按下。即啟動設備時需要輕輕按下開關按鈕，保持開關處于位置2，且不能用力過度，一旦用力過度就會進入位置3，從而關閉設備。在調試、試教工業機器人等復雜設備時，調試、試教時間較長，操作人員的手部需要長時間保持一個輕輕按下但是又不能用力過度的狀態，容易造成手部疲勞，降低了工作效率、提高了安全風險。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于克服現有技術中所存在的上述不足，提供一種新型的基于觸摸技術的三位置使能開關，采用一個普通的2位置機械開關按鈕，使用按鈕表面增設的觸摸感應及相應處理、控制電路，組合實現傳統的純機械三位置使能開關功能。其中通過使用觸摸來實現傳統機械使能開關的保持按壓提供控制使能ON操作的位置2功能，從而避免了長時間操作時手部總是需要保持一個按壓力度的要求，可以有效降低操作者的勞動強度，降低手部肌肉僵硬帶來的安全風險。
[0005]為了實現上述目的，本發明提供了以下技術方案:
[0006]一種基于觸摸的新型三位置使能開關，包括觸摸控制電路、第一繼電器、第二繼電器和機械開關按鈕，所述觸摸控制電路包括觸摸按鍵和驅動電路，所述觸摸按鍵設置在機械開關按鈕上，所述驅動電路根據觸摸按鍵的開合驅動第一繼電器動作，所述第一繼電器包括兩個常開輸出，所述第二繼電器包括一常開一常閉輸出，所述機械開關按鈕為一常開一常閉組合開關按鈕;所述第一繼電器的第一常開輸出的一端連接使能開關的公共端，另一端連接第二繼電器的常閉輸出的一端，所述第二繼電器的常閉輸出的另一端連接機械開關按鈕的常閉開關的一端，所述機械開關按鈕的常閉開關的另一端連接使能開關的常開端，所述第一繼電器的第二常開輸出的一端連接地，另一端連接第二繼電器的驅動線圈的一端，所述第二繼電器的驅動線圈的另一端連接機械開關按鈕的常開開關的一端和第二繼電器的常開輸出的一端，所述第二繼電器的常開輸出的另一端和機械開關按鈕的常開開關的另一端連接電源。
[0007]優選的，所述繼電器為電磁繼電器或固態繼電器。根據具體應用采用不同的繼電器類型可以在體積、性能、壽命和成本上取得較好的平衡。
[0008]優選的，所述電磁繼電器或固態繼電器為24V直流繼電器、12V直流繼電器、5V直流繼電器或3.3V直流繼電器。根據具體應用環境選擇不同電壓級別的繼電器可以在抗干擾能力及控制方便上取得較好的平衡。
[0009]優選的，所述觸摸按鍵與機械開關按鈕為一體式結構，所述觸摸按鍵貼合在機械開關按鈕上。將觸摸按鍵的觸摸感應片和絕緣層等結構與機械開關按鈕表面制作成一體式，采用貼合方式，操作方便并可以大大提高產品的密封性，放水防塵等能力較好，故障率低，按鈕整體更換方便。
[0010]優選的，所述觸摸按鍵為電容式觸摸按鍵或電阻式觸摸按鍵。根據具體應用采用不同類型的觸摸按鍵可以在操作方便程度、成本、可靠性上取得較好的平衡，電容式觸摸按鍵僅需手指觸摸產生觸摸感應，對按壓力度幾乎無要求，操作方便簡單，電阻式觸摸按鍵一般需要一定的按壓力度，可防止一定的誤操作。
[0011]優選的，所述觸摸按鍵為電容式觸摸按鍵，所述驅動電路采用TSOIS芯片采集觸摸按鍵信號。采用業內性能、可靠性均較好的TSOlS觸摸感應芯片進行采集觸摸按鍵信號并進行相應信號輸出，可以保證使能開關的優異性能，可靠性高、壽命長。
[0012]優選的，所述驅動電路采用三極管或MOS管驅動繼電器。由于觸摸按鍵的采集輸出信號一般較弱，無法直接驅動繼電器線圈動作，需要增加相應的電流驅動元件，采用三極管或MOS管驅動元件結構簡單、性能可靠、成本低。
[0013]優選的，所述三極管為PNP三極管。三級管電流驅動采用PNP管的電路相對簡單、可
A+-.與巨O
[0014]與現有技術相比，本發明的有益效果:
[0015]1.本發明的基于觸摸的新型三位置使能開關采用一個普通的2位置機械開關按鈕，使用按鈕表面增設的觸摸感應及相應處理、控制電路，組合后完全實現了傳統機械三位置使能開關的所有功能，并且使用觸摸來實現傳統機械使能開關的保持按壓提供控制使能ON操作的位置2，從而避免了長時間操作時手部總是需要保持一個按壓力度的要求，具有操作方便的優點，長時間使用可大大減輕手部勞動強度，有效降低操作者的勞動強度，降低手部肌肉僵硬帶來的安全風險，有效提高了勞動效率和安全性。
[0016]2.本發明使能開關的具體實施例采用2位置機械開關按鈕、2個繼電器及電容式觸摸按鍵及相應觸摸感應及驅動電路構成，操作方便簡單，手指輕輕觸摸即可實現ON操作的位置2功能，幾乎無按壓力度要求，結構簡單可靠，成本低、壽命長。
[0017]3.本發明使能開關的具體實施例將觸摸按鍵的觸摸感應片和絕緣層等結構與機械開關按鈕表面制作成一體式，采用貼合方式，操作方便并可以大大提高產品的密封性，放水防塵等能力較好，故障率低，按鈕整體更換方便。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明的基于觸摸的新型三位置使能開關的結構圖
[0019]圖2為本發明的基于觸摸的新型三位置使能開關的開關位置狀態轉換圖
[0020]圖3為本發明使能開關具體實施例的機械開關按鈕和電容式觸摸按鍵的組合結構及開關位置狀態圖
[0021]圖4為本發明使能開關具體實施例的觸摸控制電路的電路圖
【具體實施方式】
[0022]下面結合試驗例及【具體實施方式】對本發明作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本發明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本
【發明內容】
所實現的技術均屬于本發明的范圍。
[0023]本發明的一個具體實施例如圖1所示，整體由觸摸控制電路、繼電器1、繼電器2、機械開關按鈕組成。其中，C端為使能開關的公共端，NO為使能開關的常開端，VCC和GND分別是供電電源和地。繼電器I為雙常開輸出，繼電器2為一常開一常閉輸出，機械開關按鈕為一常開一常閉組合開關按鈕，觸摸控制電路包括觸摸按鍵和驅動電路，觸摸按鍵設置在機械開關按鈕上，驅動電路根據觸摸按鍵的開合驅動繼電器I動作。
[0024]具體連接結構為:繼電器I的第一常開輸出的一端連接使能開關的公共端，另一端連接繼電器2的常閉輸出的一端，繼電器2的常閉輸出的另一端連接機械開關按鈕的常閉開關的一端，機械開關按鈕的常閉開關的另一端連接使能開關的常開端，繼電器I的第二常開輸出的一端連接地，另一端連接繼電器2的驅動線圈的一端，繼電器2的驅動線圈的另一端連接機械開關按鈕的常開開關的一端和繼電器2的常開輸出的一端，繼電器2的常開輸出的另一端和機械開關按鈕的常開開關的另一端連接電源。
[0025]本發明使能開關狀態有3種，分別為:無觸摸無機械按下、只觸摸無機械按下及觸摸且機械按下，分別對應原機械使能開關的位置1、位置2、位置3。且從觸摸且機械按下切換為只觸摸無機械按下時，輸出為斷開，只有回到無觸摸無機械按下后，才能再次令輸出閉合，可完全代替現有純機械的3位置使能開關。各狀態下電氣通路及開關位置狀態轉換示意圖如圖2所示。
[0026]本發明使能開關的觸摸按鍵與機械開關按鈕為一體式結構，組合結構及開關位置狀態如圖3所示，觸摸按鍵貼合在機械開關按鈕上，觸摸按鍵的觸摸感應片設置于按鈕表面，上面覆蓋有絕緣層，分為手指不觸摸、手指只觸摸和手指按下三個狀態，對應使能開關的三位置。
[0027]觸摸控制電路的電路圖如圖4所示，觸摸控制電路包括觸摸按鍵(圖4中僅示意出相應的觸摸感應片)，采用電容觸摸感性芯片TSOlS采集觸摸感應片信號，芯片輸出通過PNP三極管電流驅動繼電器I動作。
【主權項】
1.一種基于觸摸的新型三位置使能開關，其特征在于，包括觸摸控制電路、第一繼電器、第二繼電器和機械開關按鈕，所述觸摸控制電路包括觸摸按鍵和驅動電路，所述觸摸按鍵設置在機械開關按鈕上，所述驅動電路根據觸摸按鍵的開合驅動第一繼電器動作，所述第一繼電器包括兩個常開輸出，所述第二繼電器包括一常開一常閉輸出，所述機械開關按鈕為一常開一常閉組合開關按鈕;所述第一繼電器的第一常開輸出的一端連接使能開關的公共端，另一端連接第二繼電器的常閉輸出的一端，所述第二繼電器的常閉輸出的另一端連接機械開關按鈕的常閉開關的一端，所述機械開關按鈕的常閉開關的另一端連接使能開關的常開端，所述第一繼電器的第二常開輸出的一端連接地，另一端連接第二繼電器的驅動線圈的一端，所述第二繼電器的驅動線圈的另一端連接機械開關按鈕的常開開關的一端和第二繼電器的常開輸出的一端，所述第二繼電器的常開輸出的另一端和機械開關按鈕的常開開關的另一端連接電源。2.根據權利要求1所述的基于觸摸的新型三位置使能開關，其特征在于，所述繼電器為電磁繼電器或固態繼電器。3.根據權利要求2所述的基于觸摸的新型三位置使能開關，其特征在于，所述電磁繼電器或固態繼電器為24V直流繼電器、12V直流繼電器、5V直流繼電器或3.3V直流繼電器。4.根據權利要求1所述的基于觸摸的新型三位置使能開關，其特征在于，所述觸摸按鍵與機械開關按鈕為一體式結構，所述觸摸按鍵貼合在機械開關按鈕上。5.根據權利要求1所述的基于觸摸的新型三位置使能開關，其特征在于，所述觸摸按鍵為電容式觸摸按鍵或電阻式觸摸按鍵。6.根據權利要求5所述的基于觸摸的新型三位置使能開關，其特征在于，所述觸摸按鍵為電容式觸摸按鍵，所述驅動電路采用TSOlS芯片采集觸摸按鍵信號。7.根據權利要求1所述的基于觸摸的新型三位置使能開關，其特征在于，所述驅動電路采用三極管或MOS管驅動繼電器。8.根據權利要求7所述的基于觸摸的新型三位置使能開關，其特征在于，所述三極管為PNP三極管。
【文檔編號】H03K17/96GK106027021SQ201610403871
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月8日
【發明人】孫愷, 曹宇男, 魏巍, 劉淼
【申請人】南通艾利特自動化有限公司