ปัจจุบัน แผงป้อนข้อมูลแบบสัมผัสมีอยู่ทั่วไปทุกหนทุกแห่ง ติดตั้งบนจอแสดงผลสมาร์ทโฟนและแท็บเล็ต ทัชแพดของแล็ปท็อป แท็บเล็ตกราฟิก เครื่องชำระเงินและตู้เอทีเอ็ม ตลอดจนอุปกรณ์ทางการแพทย์และอุตสาหกรรม ผู้ผลิตกำลังสร้างพีซีและทีวีออลอินวันแบบหน้าจอสัมผัส แต่จอแสดงผลพีซีส่วนใหญ่ยังคงไม่ไวต่อการสัมผัส

เกี่ยวกับ วิธีทำให้จอภาพธรรมดาเป็นหน้าจอสัมผัสหลายๆ คนคงเคยคิดเรื่องนี้มาก่อน แท้จริงแล้วในการทำงานบางอย่าง (การอ่าน การทำงานกับกราฟิก การแก้ไขข้อความ) การเลื่อนหน้า การเลือกรายการที่ต้องการ หรือการเลือกพื้นที่บนหน้าจอด้วยปากกาหรือนิ้วจะง่ายกว่า เร็วกว่า และสะดวกกว่าการเลื่อนเคอร์เซอร์มาก หรือหมุนล้อเมาส์ เมื่อมองแวบแรก ดูเหมือนว่าแนวคิดนี้เป็นเพียงจินตนาการ และเป็นการยากที่จะนำไปปฏิบัติ แต่ในความเป็นจริงทุกอย่างจะง่ายกว่าเล็กน้อย ยังไงทำหน้าจอสัมผัสของจอภาพเป็นอิสระ – เนื้อหานี้จะบอกคุณ

ทฤษฎีเล็กน้อย

พื้นผิวหน้าจอสัมผัสมีโครงสร้างเป็นองค์ประกอบแยกต่างหากซึ่งไม่ได้เชื่อมต่อโดยตรงกับเมทริกซ์จอแสดงผล แน่นอนว่าสมาร์ทโฟนและแท็บเล็ตรุ่นล่าสุดใช้สิ่งที่เรียกว่าแผง OGS ซึ่งองค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนถูกสร้างขึ้นระหว่างพิกเซล แต่ยังคงควบคุมผ่านบัสแยกต่างหาก โดยรวมแล้วหน้าจอสัมผัสมีสามประเภทซึ่งแต่ละประเภทมีลักษณะเฉพาะของตัวเอง

ตัวต้านทาน

เทคโนโลยีตัวต้านทานสำหรับการสร้างหน้าจอสัมผัสนั้นง่ายและถูกที่สุด ตามหลักการทำงานหน้าจอสัมผัสดังกล่าวจะคล้ายกับแป้นพิมพ์คอมพิวเตอร์ บนพื้นผิวโปร่งใสสองชั้น จะมีการใช้รางของวัสดุนำไฟฟ้าที่เกือบโปร่งใส สองชั้นนี้วางซ้อนกันโดยมีช่องว่างหลายไมโครเมตร ส่วนบนจำเป็นต้องมีความยืดหยุ่นและโค้งงอเมื่อสัมผัสด้วยนิ้วเพื่อปิดราง ยิ่งฟอลต์อยู่ไกลเท่าไร เส้นทางที่กระแสไฟฟ้าเดินทางก็จะยาวขึ้นและความต้านทานก็จะยิ่งสูงขึ้นตามไปด้วย ขึ้นอยู่กับค่าของมัน (แม่นยำถึงหนึ่งโอห์ม) ตัวควบคุมเซ็นเซอร์จะคำนวณตำแหน่งที่เกิดการคลิก

หน้าจอสัมผัสแบบต้านทานมีราคาถูก เรียบง่าย ตอบสนองต่อวัตถุใดๆ แต่ไม่น่าเชื่อถือเพียงพอ (การตัดเพียงเล็กน้อยอาจทำให้หน้าจอสัมผัสเสียหายได้) และมีความโปร่งใสที่จำกัด (ที่มุมหนึ่ง แม้แต่รอยเส้นตัวนำก็มองเห็นได้)

ตัวเก็บประจุ

หน้าจอสัมผัสแบบคาปาซิทีฟเป็นหน้าจอที่ใช้บ่อยที่สุดในปัจจุบัน (ณ ปี 2559) มีความก้าวหน้าและเชื่อถือได้มากขึ้น จำนวนชั้นลดลงเหลือหนึ่งชั้น ความหนาก็เล็กลง ตารางของตัวนำโปร่งใสที่มีความต้านทานต่ำถูกนำไปใช้กับพื้นผิวของกระจกสัมผัสหรือฟิล์ม ร่างกายมนุษย์เป็นตัวนำไฟฟ้าที่ไม่ดีและสามารถสะสมประจุไฟฟ้าได้ดังนั้นเมื่อนิ้วสัมผัสกระจกจะเกิดกระแสไฟฟ้ารั่วเล็กน้อยซึ่งตำแหน่งจะถูกกำหนดโดยผู้ควบคุม

คลื่น

หน้าจอสัมผัสแบบคลื่นใช้คลื่นเสียง (อัลตราซาวนด์ เทคโนโลยีลดแรงตึงผิว) หรือคลื่นแสง (อินฟราเรด อัลตราไวโอเลต เทคโนโลยี PSV) เพื่อบันทึกการสัมผัส มีการติดตั้งเฟรมไว้รอบปริมณฑลของหน้าจอ ซึ่งเป็นการรวมตัวส่งสัญญาณและเครื่องบันทึกเข้าด้วยกัน เมื่อนิ้วสัมผัสพื้นผิว มันจะดูดซับและสะท้อนคลื่นบางส่วน และเซ็นเซอร์จะบันทึกตำแหน่ง

.

หน้าจอ SAV และ PSV มีความน่าเชื่อถือโปร่งใสอย่างแน่นอน (ไม่มีตารางอิเล็กโทรด) มีทรัพยากรทางทฤษฎีที่ไม่สิ้นสุด (ในความเป็นจริงมันขึ้นอยู่กับคุณภาพของส่วนประกอบ) หากมีกรอบป้องกันเซ็นเซอร์เองก็ไม่สามารถเสียหายได้ และการใช้กระจกหุ้มเกราะทำให้เมทริกซ์หน้าจอคงกระพัน ดังนั้นจึงมักใช้ในตู้เอทีเอ็ม เครื่องชำระเงิน เครื่องจักรอุตสาหกรรม และอุปกรณ์ทางการแพทย์ แต่ความแม่นยำในการกำหนดพิกัดนิ้วนั้นถือว่าปานกลาง นอกจากนี้ หน้าจอสัมผัสแบบคลื่นจำเป็นต้องเช็ดเป็นประจำ (สิ่งสกปรกบนกระจกทำให้เกิดปฏิกิริยาแฝง)

มีเซ็นเซอร์แสดงผลประเภทอื่น ๆ แต่พบได้น้อยกว่ามาก นอกจากนี้วิธีการเหล่านี้ยังทำที่บ้านได้ยากดังนั้นจึงไม่ได้กล่าวถึง

การประยุกต์ใช้เซ็นเซอร์ในทางปฏิบัติ

เทคโนโลยีทั้งสามนี้เป็นที่ต้องการเมื่อนำไปใช้กับจอภาพแบบสัมผัส ประเภทตัวต้านทานถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอดีตแต่ยังคงพบอยู่ในปัจจุบัน เขาเป็นคนที่น่าสนใจในแง่ของแต่มีข้อมูลเพิ่มเติมด้านล่าง เซ็นเซอร์แบบคาปาซิทีฟใช้ในจอแสดงผลสมัยใหม่เกือบทั้งหมดที่เดิมเป็นหน้าจอสัมผัส หน้าจอสัมผัส Wave ตามที่กล่าวไว้ข้างต้นใช้ในอุปกรณ์ธนาคาร อุตสาหกรรม การแพทย์ และอุปกรณ์เฉพาะอื่นๆ ต้องขอบคุณชาวจีนที่กล้าได้กล้าเสีย พวกเขายังน่าสนใจเมื่อแปลงจอภาพธรรมดาเป็นหน้าจอสัมผัส

เป็นที่น่าสังเกตทันทีว่าการแปลงจอภาพปกติเป็นหน้าจอสัมผัสแบบ capacitive นั้นไม่เป็นปัญหา: หน้าจอสัมผัสดังกล่าวมีราคาค่อนข้างแพง มีความเฉพาะเจาะจงและแทบไม่เคยพบแยกกันเลย แต่เทคโนโลยีความต้านทานและคลื่นมีความน่าสนใจมากกว่าในเรื่องนี้ นอกจากนี้ยังควรกล่าวถึงเวอร์ชันแสงล้วนๆ (ไม่ใช่ PSV แต่เป็นอินฟราเรด)

วิธีที่ 1: แสง

วิธีแรกเป็นวิธีที่ง่ายที่สุดและเข้าถึงได้มากที่สุด แต่ต้องใช้ทักษะและความปรารถนาที่จะทำงาน ก่อนวิธีทำมอนิเตอร์ทัชสกรีนคุณต้องตุนเว็บแคม, ไดโอดอินฟราเรด (เช่นในรีโมทคอนโทรลของทีวี), ฟิล์มถ่ายภาพ (ยังไม่พัฒนา), แบตเตอรี่และตัวเรือนสำหรับสไตลัสแบบโฮมเมด (เช่นตัวชี้เลเซอร์จะทำ) ตลอดจนโครงการวิสัยทัศน์หลักชุมชน จะทำอย่างไรกับความดีทั้งหมดนี้ - ดูรายละเอียดเพิ่มเติมและทีละจุดด้านล่าง

ก่อน วิธีสร้างหน้าจอสัมผัสของจอภาพปกติด้วยวิธีนี้ คุณต้องแน่ใจว่าระดับทักษะทางเทคนิคเพียงพอ และสถานการณ์ไม่รบกวนการนำแนวคิดไปใช้ ท้ายที่สุดแล้ว เว็บแคมจะต้องอยู่ในตำแหน่งที่แม่นยำ และด้วยเหตุนี้ คุณจึงจำเป็นต้องมีพื้นที่บนโต๊ะ ซึ่งไม่ใช่ทุกคนจะมี นอกจากนี้การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยหรือหน้าจอจะบังคับให้คุณตั้งค่าทุกอย่างอีกครั้ง

วิธีการมีราคาถูก: อุปกรณ์เดียวที่คุณจะต้องซื้อคือกล้องที่ถูกที่สุดสำหรับ 500 รูเบิล (ส่วนใหญ่มีอยู่แล้ว), ไดโอด IR (คุณสามารถดึงมันออกจากรีโมทคอนโทรลที่พังได้), ตัวชี้เลเซอร์ (คุณสามารถหยิบมันขึ้นมาได้) เครื่องหมายหรือหลอดบางอื่นๆ แทน) แบตเตอรี่ (“นิ้วจิ๋ว” หรือ “แท็บเล็ต”) สิ่งที่ยากที่สุดคือการใช้ฟิล์มถ่ายภาพ คนส่วนใหญ่ถือกล้องฟิล์มแบบเล็งแล้วถ่ายในมือเมื่อกว่า 10 ปีที่แล้ว นอกจากนี้ข้อเสียของวิธีนี้คือความยากในการตั้งค่าความไม่เสถียรของโครงสร้างและไม่ใช่ระดับความสะดวกสบายสูงสุด

ผู้ผลิตจีนบางรายเสนอโซลูชันสำเร็จรูปประเภทนี้ทำให้จอภาพไวต่อการสัมผัส ผลิตภัณฑ์ดังกล่าวประกอบด้วยเว็บแคมมุมกว้างพิเศษที่ติดตั้งบนจอแสดงผลและสไตลัส ตัวเลือกนี้ไม่ได้ไม่มีข้อเสียดังกล่าว แต่ดูน่าสนใจและไม่ต้องใช้ทักษะในการทำงานกับผลิตภัณฑ์โฮมเมด

วิธีที่ 2: คลื่น

มีแผงสัมผัสสำเร็จรูปจำหน่ายซึ่งทำงานบนหลักการของแสงบนพื้นผิว (SLW) และคลื่นเสียงบนพื้นผิว (SAW) เป็นกระจกที่มีกรอบซึ่งเชื่อมต่อคอนโทรลเลอร์พิเศษพร้อมอินเทอร์เฟซ USB หรือ COM (RS-232) ประการแรกโซลูชันดังกล่าวมีจุดประสงค์เพื่อสร้างเครื่องปลายทางและอุปกรณ์พิเศษ แต่ไม่มีใครห้ามใช้ที่บ้าน

กระบวนการออกแบบจอแสดงผลใหม่นั้นง่ายมาก

1. ก่อน วิธีทำมอนิเตอร์ทัชสกรีนคุณต้องเช็ดด้วยไมโครไฟเบอร์ด้วยสารทำความสะอาดพิเศษหรือน้ำยาทำความสะอาดกระจกสากลสิ่งสำคัญที่ต้องจำไว้: หากหน้าจอมีการเคลือบป้องกันแสงสะท้อน คุณจะไม่สามารถใช้ผลิตภัณฑ์ที่มีแอมโมเนีย (แอมโมเนีย) ในการทำเช่นนี้ได้ เนื่องจากพวกมันจะชะล้างชั้นนี้ออกไป!
2. หลังจากนั้นกระจกสัมผัสจะถูกวางบนหน้าจอซึ่งยึดด้วยอุปกรณ์ที่ให้มาหรือวางบนเทปสองหน้าคุณภาพสูง (แต่จะดีกว่าถ้าขันสกรูต่อไป)
3. ขั้นตอนการตั้งค่าเพิ่มเติมประกอบด้วยการติดตั้งไดรเวอร์ที่เป็นกรรมสิทธิ์และซอฟต์แวร์อื่น ๆ (ให้มาในดิสก์พร้อมเซ็นเซอร์หรือดาวน์โหลดจากเว็บไซต์ของผู้ผลิต) และการปรับเทียบหน้าจอสัมผัส

ข้อเสียเปรียบหลักของการแปลงจอภาพเป็นหน้าจอสัมผัสคือต้นทุนที่ค่อนข้างสูง เซ็นเซอร์ใหม่มีราคาตั้งแต่หลายพันถึงหมื่นรูเบิลขึ้นอยู่กับเส้นทแยงมุม นอกจากนี้ การหาขนาดที่เหมาะสมสำหรับเมทริกซ์เส้นทแยงมุมขนาดใหญ่รูปแบบกว้างสมัยใหม่มักเป็นเรื่องยาก เนื่องจากหน้าจอที่มีรูปแบบแคบ (4:5 หรือ 3:4) มีอัตราส่วนแนวทแยงต่อพื้นที่การใช้งานที่ดีกว่า ดังนั้นจึงผลิตหน้าจอสัมผัสดังกล่าวบ่อยขึ้น นอกจากนี้ กระจกที่มีกรอบอาจทำให้รูปลักษณ์ที่สวยงามของจอภาพเสียไป และไม่เข้ากับภายนอก

วิธีที่ 3: ตัวต้านทาน

ในแง่ของราคา ประสิทธิภาพ และความสะดวกในการใช้งาน หน้าจอสัมผัสแบบต้านทานจะเหมาะที่สุด ผู้ผลิตในจีนสร้างฟิล์มสัมผัสพิเศษที่มีระดับความแม่นยำ ความทนทาน และฟังก์ชันการทำงานที่แตกต่างกันในขนาดที่แตกต่างกัน

บางส่วนสามารถตัดแต่งให้พอดีกับจอแสดงผลได้ในขณะที่บางรุ่นไม่รองรับการปรับเปลี่ยนดังกล่าว ดังนั้นก่อนที่คุณจะซื้อหน้าจอสัมผัสคุณต้องศึกษาคำอธิบายและคุณลักษณะของมันก่อน

1. ก่อน วิธีสร้างหน้าจอสัมผัสของจอภาพปกติแถมยังต้องเช็ดทำความสะอาดฝุ่นและคราบอีกด้วย
2. ถัดไป คุณควรถอดกรอบด้านหน้าออกจากหน้าจอ (โดยปกติจะทำโดยใช้ปิ๊ก บัตรธนาคารที่ไม่จำเป็น หรือวัตถุบางอื่นที่ทำจากพลาสติกทนทานที่สอดเข้าไปในช่องว่าง) แล้วเช็ดจอแสดงผลอีกครั้งด้วยไมโครไฟเบอร์
   
3. หากหน้าจอสัมผัสไม่พอดี แต่รองรับการครอบตัด คุณจะต้องทำการวัดจากเมทริกซ์เพื่อให้เซนเซอร์พอดีกับหน้าจอสัมผัส จะต้องปฏิบัติตามคำแนะนำของผู้ผลิตเซ็นเซอร์ ขอแนะนำให้ดูคำแนะนำวิดีโอในการแยกชิ้นส่วนจอแสดงผลเพื่อไม่ให้เกิดความเสียหายโดยไม่ตั้งใจ สุดท้ายนี้ สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่าการปรับเปลี่ยนจะทำให้การรับประกันของผู้ผลิตจอแสดงผลของคุณเป็นโมฆะ
4. ตามขอบของเมทริกซ์จอภาพ (นอกพื้นที่ที่มองเห็นได้) คุณต้องติดปะเก็นพิเศษที่จะวางหน้าจอสัมผัส สิ่งนี้จำเป็นเพื่อป้องกันจอแสดงผลจากการกดนิ้วระหว่างการใช้งาน
5. ถัดไป คุณต้องวางตำแหน่งเซ็นเซอร์และติดไว้ที่ด้านบนของเมทริกซ์
6. หากต้องการซ่อนตัวควบคุมหน้าจอสัมผัสและยึดให้แน่น คุณต้องถอดฝาครอบด้านหลังของจอภาพออก ในการทำเช่นนี้คุณจะต้องถอดขาหรือขาตั้งออกแล้วคลายเกลียวสกรูที่ด้านหลัง (ถ้ามี)
   
7. ขอแนะนำให้หาพื้นที่ว่างใกล้กับบอร์ดสเกลเลอร์ (ตัวควบคุมเมทริกซ์) ซึ่งจะวางตัวควบคุมไว้บนสกรูหรือเทปสองหน้า (ตัวเลือกแรกน่าเชื่อถือมากกว่า)
8. สายไฟและสายเคเบิลข้อมูลของตัวควบคุมจะต้องเดินเข้าไปในรูที่มีอยู่ใกล้กับขั้วต่อ VGA/HDMI/DVI หรืออินเทอร์เฟซการเชื่อมต่ออื่นๆ หากไม่มีรูสามารถทำได้ด้วยสว่านหรือใช้ตะปูร้อน (เลือกขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางตามความหนาของสายไฟ)
   
9. เมื่อติดตั้งคอนโทรลเลอร์ สิ่งสำคัญคือต้องตรวจสอบความสมบูรณ์ของสายเคเบิล ป้องกันไม่ให้สายเคเบิลบิดงอ โค้งงอ ฯลฯ
10. หากเมทริกซ์แนบชิดกับตัวจอภาพในตำแหน่งที่สายเคเบิลจะถอยกลับ จะดีกว่าถ้าใช้กระดาษทราย ตะไบเข็ม หรือเอาชั้นพลาสติกออกด้วยมีดร้อน
11. ด้านหลังของตัวเครื่องสามารถใส่กลับเข้าไปใหม่ได้
12. เพื่อให้กรอบจอภาพกลับเข้าที่ จะต้องได้รับการแก้ไข ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติการออกแบบคุณจะต้องตะไบรัดตัดหรือบดด้านในเล็กน้อยเป็นต้น หลังจากปรับแต่งแล้วก็สามารถติดตั้งได้
    
13. ขั้นตอนสุดท้ายคือการเชื่อมต่อเซ็นเซอร์และปรับเทียบเซ็นเซอร์ ในการดำเนินการนี้คุณต้องติดตั้งไดรเวอร์ (ดาวน์โหลดจากเว็บไซต์ของผู้ผลิตเซ็นเซอร์หรือให้มาในดิสก์) จากนั้นปรับความแม่นยำโดยแตะจุดที่โปรแกรมไดรเวอร์แสดงบนหน้าจอ

สวิตช์สัมผัสแบบคลาสสิกเป็นอุปกรณ์ที่ใช้เซมิคอนดักเตอร์ซึ่งควบคุมสถานะของวงจรไฟฟ้าภายนอกที่เชื่อมต่ออยู่โดยใช้องค์ประกอบสวิตช์ภายใน การเปิดและปิดขึ้นอยู่กับตำแหน่งของวัตถุระยะไกลจากสวิตช์ ตามกฎแล้ววัตถุสังเกตดังกล่าวคือตัวบุคคลหรือมือของเขา

สวิตช์สัมผัสทำงานโดยไม่ต้องใช้ความพยายามเชิงกล - การกระทำทั้งหมดทำได้โดยการสัมผัสแผ่นสัมผัสพิเศษ - เซ็นเซอร์เบา ๆ

อุปกรณ์ประกอบด้วยสามส่วนหลัก

องค์ประกอบที่ละเอียดอ่อน (เซ็นเซอร์) วงจรวิเคราะห์ วงจรควบคุมเซมิคอนดักเตอร์ ส่วนกำลังสวิตชิ่ง เมื่อวัตถุที่มีอิทธิพลเข้าใกล้โซนควบคุมเซ็นเซอร์ สัญญาณจะถูกสร้างขึ้น จากนั้นจะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าซึ่งจะช่วยให้มั่นใจได้ถึงการทำงานของส่วนสวิตชิ่ง ในกรณีนี้ วงจรไฟฟ้ากระแสตรงจะเปิดหรือปิดอยู่ สวิตช์สัมผัสไม่เพียงทำให้การทำงานของเครื่องใช้ไฟฟ้าสะดวก แต่ยังช่วยประหยัดพลังงานได้อย่างมากอีกด้วย

เราขอนำเสนอแผนผังของสวิตช์สัมผัสสำหรับโคมไฟตั้งโต๊ะซึ่งเหมาะสำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าหลายชนิด เมื่อใช้อุปกรณ์นี้ อุปกรณ์ต่างๆ จะเปิดและปิดได้ทันทีด้วยการแตะเบาๆ บนหน้าสัมผัสแบบสัมผัส

วงจรสวิตช์สัมผัสประกอบด้วย:

แอมพลิฟายเออร์ปัจจุบันพร้อมทรานซิสเตอร์ VT1 และ VT2 และตัวกรองที่มีองค์ประกอบ R3 และ C1 ตัวกรองนี้จะขจัดสิ่งรบกวนเมื่อสัมผัสหน้าสัมผัส E1 ส่วนหลักของแผนภาพคือ RS flip-flop ซึ่งประกอบด้วยสององค์ประกอบลอจิก DD1.3 และ 001.4 ในการตั้งค่าทริกเกอร์ไปยังตำแหน่งที่ต้องการ จำเป็นต้องใช้แรงดันไฟฟ้าระดับต่ำกับอินพุตตัวใดตัวหนึ่ง ในเวลาเดียวกัน จะมีการสร้างแรงดันไฟฟ้าระดับสูงที่อินพุตอื่น

ในการสลับการจ่ายแรงดันไฟฟ้าระดับต่ำให้กับพิน 1 และ 6 จะมีการแนะนำโซ่ RC สองตัว: R5C2 และ R6C3 ที่มีกรอบเวลาต่างกัน เมื่อใช้ทริกเกอร์ ทรานซิสเตอร์ VT3 และไทริสเตอร์ VS1 จะถูกควบคุม โดยเปิดและปิดหลอดไฟ HL1 ส่วนแรงดันไฟฟ้าต่ำของวงจรนั้นใช้พลังงานจากโคลงแบบพาราเมตริกซึ่งใช้ซีเนอร์ไดโอด VD7 ตัวเก็บประจุ C4 จะปรับการกระเพื่อมของแรงดันไฟฟ้าให้เรียบที่สุด หลังจากที่ใช้แรงดันไฟฟ้า ทริกเกอร์จะถูกตั้งค่าไปที่ตำแหน่งที่เอาต์พุตขององค์ประกอบ DD1 ต่ำ ในสถานะนี้ ทริกเกอร์อาจทำงานได้อย่างไม่มีกำหนด ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมไทริสเตอร์ V51 จึงถูกปิดและไฟ NI ไม่ติดสว่าง

เมื่อเอาท์พุตขององค์ประกอบลอจิก DD1 ถูกตั้งค่าเป็นระดับไฟฟ้าแรงสูง C2 - C3 จะถูกคายประจุ ไดโอด VD2 - VD3 จะถูกปิด

ลักษณะทางเทคนิคของสวิตช์สัมผัสทั่วไป

• เวลาปิดเครื่องมาตรฐานไม่เกิน 0.2 วินาที
• ปริมาณการใช้กระแสไฟในโหมดสแตนด์บายไม่เกิน 2 mA

เมื่อดำเนินงานการว่าจ้างจะต้องให้ความสนใจเป็นพิเศษเพื่อให้สอดคล้องกับมาตรการความปลอดภัยทางไฟฟ้า นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าอุปกรณ์นั้นใช้พลังงานโดยไม่ได้รับความช่วยเหลือจากหม้อแปลงแยก หลังจากที่บุคคลสัมผัสกับการสัมผัส กระแสไฟฟ้าสูงสุด 65-70 μA สามารถไหลผ่านร่างกายของเขาได้ ขนาดของกระแสนี้ปลอดภัยอย่างสมบูรณ์และไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพ

เมื่อใช้สวิตช์ไฟในครัวเรือนในอพาร์ทเมนต์พักอาศัยและสำนักงาน มักจะล้มเหลวเนื่องจากมีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวได้ ล่าสุดมีการแทนที่สวิตช์สัมผัสที่เชื่อถือได้และทนทานมากขึ้นเรื่อยๆ หลักการออกแบบและการทำงานของอุปกรณ์เหล่านี้นั้นง่ายมากซึ่งทำให้คุณสามารถสร้างสวิตช์สัมผัสได้ด้วยมือของคุณเอง รูปด้านล่างแสดงอุปกรณ์ที่มีเซนเซอร์ในตัว

ในการเปลี่ยนสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ให้อยู่ในสถานะแอคทีฟ ก็เพียงพอที่จะสัมผัสองค์ประกอบการตรวจจับเบา ๆ ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการสัมผัสทางกลกับโมดูลแอคชูเอเตอร์ อุปกรณ์เหล่านี้มักใช้เมื่อจำเป็นต้องควบคุมการเปิดไฟ ม่านควบคุมด้วยไฟฟ้า และกลไกอื่น ๆ ที่ใช้พลังงานไม่สูงมาก

ข้อดี

ข้อดีของอุปกรณ์สลับระบบสัมผัส ได้แก่ :

• ง่ายต่อการควบคุมวงจรสวิตชิ่ง (เมื่อเทียบกับสวิตช์กุญแจที่ติดอยู่บ่อยครั้ง)
• การทำงานที่เงียบสนิทของโมดูลผู้บริหารซึ่งติดตั้งอยู่ในสวิตช์
• ความปลอดภัยในการทำงานของผลิตภัณฑ์ที่อยู่ในตัวเครื่อง กำลังไฟฟ้าที่จ่ายผ่านการแยกกัลวานิก
• และสุดท้ายคือรูปลักษณ์ที่สวยงามทันสมัยที่ตกแต่งภายในทุกห้อง

ใส่ใจ!หากจำเป็น คุณสามารถสัมผัสพื้นผิวสัมผัสแบบปิดผนึกได้ด้วยมือเปียก ซึ่งไม่ปลอดภัยเลยสำหรับอุปกรณ์ทั่วไปที่มีกุญแจ

นอกจากนี้อุปกรณ์ดังกล่าวยังเข้ากันได้กับระบบควบคุมระยะไกลซึ่งช่วยให้สามารถติดตั้งช่องควบคุมได้หลายช่อง ผลิตภัณฑ์เหล่านี้ก็ดีเช่นกันเพราะสามารถทำด้วยมือของคุณเองได้อย่างง่ายดาย

อุปกรณ์และหลักการทำงาน

สวิตช์สัมผัสธรรมดาใดๆ มีส่วนประกอบสามส่วนต่อไปนี้:

• องค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนพิเศษที่ถูกกระตุ้นโดยการสัมผัสนิ้วหรือการเข้าใกล้พื้นผิว
• โครงร่างของสวิตช์ไฟที่ไวต่อการสัมผัสโดยใช้องค์ประกอบของเซมิคอนดักเตอร์ที่ให้การขยายสัญญาณอ่อนที่มาจากเซ็นเซอร์
• หน่วยบริหารหรือสวิตชิ่งที่ทำจากทรานซิสเตอร์และรีเลย์ (ช่วยควบคุมโหลด)

พิจารณาหลักการทำงานโดยใช้ตัวอย่างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ธรรมดาที่ทำงานจากแรงดันไฟฟ้า 16 โวลต์ รูปด้านล่างแสดงไดอะแกรมของสวิตช์สัมผัสประเภทนี้

รูปนี้แสดงให้เห็นว่าชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ทำในรูปแบบของแอมพลิฟายเออร์คาสเคดที่ประมวลผลสัญญาณอ่อนที่มาจากเซ็นเซอร์และเพิ่มแอมพลิจูดให้อยู่ในระดับที่ต้องการ สวิตช์รุ่นนี้สามารถใช้สำหรับสลับโหลดกระแสไฟขนาดเล็กได้

ขั้นตอนแรกของแอมพลิฟายเออร์ได้รับการกำหนดค่าในลักษณะที่ไฟฟ้าสถิตที่มีอยู่ในร่างกายมนุษย์เพียงพอที่จะเปิดทรานซิสเตอร์อินพุต VT1 เมื่อคุณสัมผัสฐานด้วยนิ้ว จำนวนสเตจทั้งหมดในวงจรนี้คือสามซึ่งทำให้สามารถบรรลุเอาต์พุตที่ต้องการได้

ในการสรุปวงจรนี้ คุณจะต้องรวมรีเลย์โหลด (แทนตัวต้านทาน 220 โอห์ม) ไว้ในวงจรสะสมของทรานซิสเตอร์เอาท์พุต เมื่อองค์ประกอบรีเลย์ถูกกระตุ้น หน้าสัมผัสจะจ่ายแรงดันไฟฟ้าจากเครือข่ายในครัวเรือนไปยังวงจรหลอดไฟหลังจากนั้นจะสว่างขึ้น

เมื่อสัมผัสอีกครั้ง ศักยภาพเดียวกันของร่างกายมนุษย์นำไปสู่การปิดทรานซิสเตอร์และการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าบนขดลวดรีเลย์ ผู้ติดต่อของผู้บริหารจะปิดวงจรที่จ่ายไฟให้กับสายไฟ

สำคัญ!ประเภทของรีเลย์ e/m ถูกเลือกในลักษณะที่หน้าสัมผัสสามารถใช้เพื่อสลับกระแสที่สำคัญได้

แผนการปฏิบัติ

สวิตช์ปรับได้

นอกจากอุปกรณ์สวิตชิ่งที่ง่ายที่สุดที่กล่าวถึงไปแล้วข้างต้นแล้ว ยังมีเซ็นเซอร์ที่มีการออกแบบแตกต่างออกไปเล็กน้อย

ตัวอย่างบางส่วนของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดังกล่าวสามารถจัดทำขึ้นในรูปแบบของสวิตช์ที่มีฟังก์ชันควบคุมแสงสว่างเป็นต้น วงจรของอุปกรณ์ดังกล่าวประกอบด้วยโหนดเพิ่มเติมอีกอันที่รับผิดชอบในการควบคุมความแรงของกระแสในวงจรผู้บริหาร (โดยปกติจะดำเนินการกับไทริสเตอร์)

เมื่อคุณสัมผัสเซ็นเซอร์เบาๆ หลอดไฟที่ควบคุมโดยเซ็นเซอร์จะสว่างขึ้นทันทีก่อนแล้วจึงดับลง แต่ถ้าคุณจับนิ้วของคุณบนพื้นที่ที่มีองค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนนานขึ้นอีกเล็กน้อย ความสว่างของแสงจะเพิ่มขึ้นในช่วงแรก และหลังจากนั้นครู่หนึ่งก็เริ่มลดลง

สวิตช์ดังกล่าวสะดวกมากหากคุณใช้เป็นโคมไฟตั้งโต๊ะเป็นต้น ด้วยความช่วยเหลือทำให้สามารถตั้งค่าความสว่างที่ต้องการได้โดยการเอานิ้วออกจากปุ่มในเวลาที่เหมาะสม (แผนภาพของอุปกรณ์ที่มีตัวควบคุมแสงแสดงอยู่ด้านล่าง)

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของอุปกรณ์ทำงานในลักษณะนี้:

• ขั้นแรกสัญญาณอ่อนที่สร้างขึ้นบนองค์ประกอบที่มีความละเอียดอ่อนจะถูกส่งไปยังอินพุตของวงจรไมโคร K145AP2 ซึ่งจะขยายเป็นค่าที่ต้องการจากนั้นผ่านทรานซิสเตอร์ VT1 จะถูกส่งไปยังอิเล็กโทรดควบคุมของ triac VS1
• ขึ้นอยู่กับระยะเวลาของสถานะของทรานซิสเตอร์เวลาเปิดขององค์ประกอบการควบคุมเอาต์พุตจะเปลี่ยนไป
• เมื่อคุณจับนิ้วบนเซ็นเซอร์เป็นเวลานานความแรงของกระแสในวงจรจ่ายไฟจะเพิ่มขึ้นและความสว่างในห้องก็จะเริ่มเพิ่มขึ้นเช่นกัน
• หากต้องการลดระดับลงเป็นศูนย์ (ปิดไฟ) ควรวางนิ้วของคุณไว้บนพื้นผิวที่บอบบางแม้ว่าจะได้รับแสงสว่างสูงสุดแล้วก็ตาม

คำอธิบายเพิ่มเติมองค์ประกอบ triac ทำงานดังนี้: เมื่อเปิดโดยสวิตช์ ค่าเฉลี่ยของกระแสผ่านทางแยกจะเพิ่มขึ้น และเมื่อปิด ในทางกลับกันก็จะลดลง

แรงดันไฟฟ้าจ่ายให้กับวงจรนี้จากเครือข่ายในครัวเรือน 220 โวลต์ ไฟ LED HL1 ที่อยู่ด้านหน้ากุญแจจะส่งสัญญาณว่ามีพลังงานอยู่และในขณะเดียวกันก็ส่องสว่างอุปกรณ์ในเวลากลางคืน ซีเนอร์ไดโอดที่ติดตั้งในวงจรเอาต์พุตถูกเลือกในลักษณะที่สร้างแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวเก็บประจุ C5 ภายในช่วง 14 ถึง 15 โวลต์ ด้วยค่าพารามิเตอร์ควบคุมที่ต่ำกว่า หลอดไฟอาจเริ่มกะพริบ

เมื่อสร้างองค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนของสวิตช์ด้วยตัวเอง สามารถใช้ฟอยล์ทองแดงธรรมดาเป็นทัชแพดได้

วงจร 2 ทรานซิสเตอร์อย่างง่าย

อุปกรณ์รุ่นที่ง่ายที่สุดที่อยู่ระหว่างการพิจารณาคือวงจรที่มีทรานซิสเตอร์สองตัว (รูปด้านล่าง) ซึ่งทำงานดังนี้

ในกรณีที่สัมผัสองค์ประกอบที่ละเอียดอ่อน E1 ศักยภาพจากร่างกายมนุษย์ผ่านตัวเก็บประจุแยก C1 จะถูกส่งไปยังเครื่องขยายเสียง ขดลวดของรีเลย์แม่เหล็กไฟฟ้า K1 ถูกใช้เป็นองค์ประกอบโหลดซึ่งจะถูกกระตุ้นหลังจากการสัมผัสครั้งต่อไปของเซ็นเซอร์

ในกรณีนี้แอคชูเอเตอร์จะติดต่อกับแหล่งจ่ายไฟให้กับวงจรไฟส่องสว่างเนื่องจากหลอดไฟเปิดอยู่ เมื่อคุณสัมผัสแผ่นอิเล็กโทรดด้วยเซ็นเซอร์เป็นครั้งที่สอง วงจรควบคุมจะปิดรีเลย์ และหลอดไฟจะดับลงทันที

โดยสรุปเราทราบว่าการเปลี่ยนด้วยมือของคุณเองนั้นไม่ใช่เรื่องยากเลย ในการดำเนินการนี้ เพียงอ่านเนื้อหาที่ให้ไว้ที่นี่แล้วลองทำตามคำแนะนำทั้งหมดในนั้น

วีดีโอ

อุปกรณ์เซ็นเซอร์ที่ง่ายที่สุดสามารถประกอบได้โดยใช้หลายส่วนที่มีอยู่ เพียงสามทรานซิสเตอร์ตัวต้านทานสามตัวและ LED หนึ่งตัวนั่นคือทั้งหมด คุณสามารถประกอบวงจรด้วยการแขวนทุกอย่างจะทำงานได้

ทรานซิสเตอร์ที่มีโครงสร้าง NPN ใดๆ: KT315, KT3102 หรือ BC547 หรืออื่นๆ ตัวต้านทาน 0.125-0.25 วัตต์ LED ทุกสี แต่สีแดงจะดีกว่าเนื่องจากแรงดันตกคร่อมมีน้อยมาก แหล่งจ่ายไฟคือ 5 โวลต์ มากน้อยก็เป็นไปได้ และน้อยก็เป็นไปได้เช่นกัน

ส่วนประกอบทั้งหมดเชื่อมต่อกันอย่างแน่นหนาบนแผงวงจรพิมพ์ขนาดเล็ก ซึ่งสามารถผลิตได้ง่ายๆ โดยการตัดทองแดงส่วนเกินออกด้วยคัตเตอร์ เหลือรูปหลายเหลี่ยมที่มีมุมแหลมในลักษณะนี้ ชิ้นส่วนที่ใช้สำหรับการติดตั้งบนพื้นผิว, ทรานซิสเตอร์ใน sot-26 npn, ตัวต้านทาน 0805, จัมเปอร์ - ชิ้นส่วนของลวดถ้าคุณมีให้ใช้ตัวต้านทานขนาดใหญ่ 2512 ที่มีความต้านทานเป็นศูนย์ (แบบมีเงื่อนไข) แทน อุปกรณ์สัมผัสทำงานได้ทันทีโดยไม่ต้องตั้งค่า

อธิบายการทำงานของวงจร

เมื่อแตะฐานของทรานซิสเตอร์ Q3 คุณจะเปิดมันด้วย crosstalk ซึ่งเป็นผลมาจากกระแสไหลผ่าน CE และตัวต้านทาน 1 MΩ ซึ่งเปิดเซมิคอนดักเตอร์ Q2 ถัดไปซึ่งเปิดขึ้น เปิด Q3 ซึ่งควบคุม LED อยู่แล้ว การเปิดผ่าน CE กระแสจะไหลจากลบไปที่แคโทด LED และเชื่อมต่อกับขั้วบวกแล้ว ตัวต้านทาน 220 โอห์มที่นี่คือ "การจำกัดกระแส" แรงดันไฟฟ้าส่วนเกินตกคร่อมซึ่งช่วยปกป้องไดโอดจากการเสื่อมสภาพของคริสตัลและความล้มเหลวโดยสิ้นเชิงของ LED1

แอปพลิเคชัน

ไฟ LED จะสว่างขึ้นเมื่อคุณสัมผัสนิ้ว - แล้วไงล่ะ? แต่ความจริงก็คือแทนที่จะใช้ LED นี้เราติดตั้งรีเลย์และตอนนี้เราสามารถควบคุมโหลดได้เกือบทุกชนิด ขึ้นอยู่กับลักษณะของรีเลย์ที่ใช้ เราเชื่อมต่อหลอดไส้อันทรงพลังเข้ากับเครือข่ายและส่งต่อหน้าสัมผัสเมื่อวงจรนี้ขาด ตอนนี้เมื่อคุณกดหรือสัมผัสเซ็นเซอร์ ไฟจะสว่างขึ้น

คุณยังสามารถจัดการการเปิด/ปิดโหลดโดยใช้ออปโตคัปเปลอร์ได้ หากไม่มีรีเลย์ ก็จะมีการแยกกระแสไฟฟ้าด้วย สิ่งที่สวยงามนี้ประกอบด้วย LED และโฟโต้ทรานซิสเตอร์ เมื่ออันแรกส่องแสง มันจะเปิดทรานซิสเตอร์ และกระแสสามารถไหลผ่าน CE ของมันได้ เรารวมเอาต์พุตที่จำเป็นของออปโตคัปเปลอร์ไว้ในวงจรเซ็นเซอร์แทน LED1 และอีกสองเอาต์พุตที่เหลือในช่องว่างระหว่างแหล่งพลังงานและโหลดใด ๆ ส่วนนี้สามารถถอดออกจากที่ชาร์จโทรศัพท์ได้ ยกตัวอย่าง PC-17L1

ด้านล่างคุณจะเห็นส่วนเพิ่มเติมของวงจรหลักซึ่งแสดงวิธีเชื่อมต่อออปโตคัปเปลอร์กับวงจรเซ็นเซอร์ นอกจากนี้ยังเพิ่มทรานซิสเตอร์หนึ่งตัวซึ่งจำเป็นเพื่อให้คุณสามารถเชื่อมต่อภาระหนักได้และไม่ใช่แค่ LED 20 mA

แทนที่จะใช้รีเลย์และออปโตคัปเปลอร์ คุณสามารถใช้ทรานซิสเตอร์ NPN สองตัวได้ นั่นคือสิ่งที่ฉันทำ คุณสามารถดูแผนภาพได้ มันทำงานดังนี้: Q5 ควรเปิดผ่านตัวต้านทาน 10 kOhm เสมอ แต่ผ่าน CE ของ Q4 ที่เปิดอยู่ "ลบ" จะถูกส่งไปยังฐานของ Q5 และด้วยเหตุนี้จึงปิด เมื่อคุณสัมผัสเซ็นเซอร์ ค่าลบจะผ่าน Q1 ที่เปิดไปยังฐาน Q4 แล้วปิด ตอนนี้ไม่มีอะไรขัดขวางไม่ให้ Q5 ยังคงเปิดอยู่ - โหลดกำลังทำงานและในกรณีของฉัน LED 1 วัตต์อันทรงพลังจะส่องสว่างอย่างสดใส

เมื่อประกอบแล้วก็จะเป็นเช่นนี้

เซ็นเซอร์ไม่มีการยึดติด เมื่อคุณสัมผัส เซ็นเซอร์จะสว่างขึ้น เมื่อคุณปล่อย เซ็นเซอร์จะไม่สว่างขึ้น หากคุณต้องการแก้ไข เพียงเพิ่มทริกเกอร์ไปที่วงจร เช่น บนชิป KM555TM2 หรืออื่นๆ (คุณสามารถใช้สิ่งนี้กับตัวจับเวลา 555 ได้ด้วย) ด้วยการเพิ่มระบบทริกเกอร์เมื่อคุณสัมผัสเซ็นเซอร์โหลดจะถูกเปิดจนกว่าจะเกิดการสัมผัสครั้งต่อไปหรือไฟที่จ่ายให้กับวงจรหายไป

ในทางปฏิบัติ สามารถใช้เพื่อเปิดและปิดไฟในห้องได้อย่างรวดเร็ว สะดวกมาก สัมผัสบริเวณที่บอบบางเล็กๆ แล้วห้องมีแสงสว่าง สัมผัสที่สองก็จะปิดไฟ พลังงานจำนวนเล็กน้อยจะสูญเสียไป แต่ก็สามารถละเลยได้

ความคิดเห็น

โครงการนี้ใช้งานได้ แต่เนื่องจากความเรียบง่ายจึงยังห่างไกลจากอุดมคติ หากเซ็นเซอร์มีขนาดใหญ่ วงจรอาจถูกกระตุ้นแม้ว่าคุณจะยังไม่ได้สัมผัสมัน นอกจากนี้ หากคุณหวีผมใกล้เซ็นเซอร์ด้วยมือ ไฟ LED ก็อาจสว่างขึ้นเช่นกัน ทางออกของสถานการณ์นี้เป็นเรื่องง่าย - เซ็นเซอร์สัมผัสขนาดเล็ก

ดังที่ได้กล่าวไปแล้วการเปิด Q3 เกิดขึ้นเนื่องจากการรบกวน คุณสามารถดูสิ่งนี้ได้ในวิดีโอ LED จะไม่ส่องแสงตลอดเวลา แต่จะกระพริบด้วยความถี่สูง แต่จะสังเกตได้ชัดเจนเมื่อถ่ายภาพ

ความสว่างของไดโอดปฏิบัติการนั้นไม่ดีนักหากคุณสัมผัสเพียงฐานของทรานซิสเตอร์ตัวที่สาม แต่ทันทีที่คุณแตะขั้วบวกของแหล่งจ่ายไฟ ร่างกายของคุณจะทำหน้าที่เป็นตัวต้านทาน และทรานซิสเตอร์ Q3 จะเข้าสู่ภาวะอิ่มตัว แต่ในสถานการณ์เช่นนี้ สำหรับบางคน ความหมายของเซ็นเซอร์จะหายไป

แผนภาพนี้เรียบง่ายมากและมีวัตถุประสงค์เพื่อทำความเข้าใจหลักการทำงานเท่านั้น