本實(shí)用新型涉及一種使能開關(guān)，特別涉及一種基于觸摸的新型三位置使能開關(guān)。

背景技術(shù)：

使能開關(guān)是一種應(yīng)用于危險(xiǎn)區(qū)域的設(shè)備配件。當(dāng)需要在危險(xiǎn)區(qū)域啟動(dòng)設(shè)備時(shí)，必須滿足如下條件：依據(jù)IEC60204-1和IEC60947-5-8，操作人員需要進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域，調(diào)試或者維修設(shè)備時(shí)，必須通過手持安全設(shè)備保證隨時(shí)控制設(shè)備的啟停，從而保證出現(xiàn)危險(xiǎn)的第一時(shí)間讓設(shè)備斷電，保護(hù)設(shè)備以及人員安全。通常的使能開關(guān)，依據(jù)人體工學(xué)，設(shè)計(jì)成為了回避危險(xiǎn)的OFF→ON→OFF的3位置動(dòng)作，同時(shí)要保證按壓式OFF(位置3)回至放開式OFF(位置1)之間，不會(huì)形成ON狀態(tài)的結(jié)構(gòu)。

一般的三位置使能開關(guān)，使用純機(jī)械的機(jī)構(gòu)，未按下時(shí)的位置1是OFF狀態(tài)。位置2是ON狀態(tài)，此狀態(tài)需要將使能開關(guān)按鈕輕輕按下。位置3是OFF狀態(tài)，此狀態(tài)需要將使能開關(guān)用較大的力按下。即啟動(dòng)設(shè)備時(shí)需要輕輕按下開關(guān)按鈕，保持開關(guān)處于位置2，且不能用力過度，一旦用力過度就會(huì)進(jìn)入位置3，從而關(guān)閉設(shè)備。在調(diào)試、試教工業(yè)機(jī)器人等復(fù)雜設(shè)備時(shí)，調(diào)試、試教時(shí)間較長(zhǎng)，操作人員的手部需要長(zhǎng)時(shí)間保持一個(gè)輕輕按下但是又不能用力過度的狀態(tài)，容易造成手部疲勞，降低了工作效率、提高了安全風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，提供一種新型的基于觸摸技術(shù)的三位置使能開關(guān)，采用一個(gè)普通的2位置機(jī)械開關(guān)按鈕，使用按鈕表面增設(shè)的觸摸感應(yīng)及相應(yīng)處理、控制電路，組合實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的純機(jī)械三位置使能開關(guān)功能。其中通過使用觸摸來實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)機(jī)械使能開關(guān)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(zhǎng)時(shí)間操作時(shí)手部總是需要保持一個(gè)按壓力度的要求，可以有效降低操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低手部肌肉僵硬帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了以下技術(shù)方案：

一種基于觸摸的新型三位置使能開關(guān)，包括觸摸控制電路、第一繼電器、第二繼電器和機(jī)械開關(guān)按鈕，所述觸摸控制電路包括觸摸按鍵和驅(qū)動(dòng)電路，所述觸摸按鍵設(shè)置在機(jī)械開關(guān)按鈕上，所述驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)觸摸按鍵的開合驅(qū)動(dòng)第一繼電器動(dòng)作，所述第一繼電器包括兩個(gè)常開輸出，所述第二繼電器包括一常開一常閉輸出，所述機(jī)械開關(guān)按鈕為一常開一常閉組合開關(guān)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(guān)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(jī)械開關(guān)按鈕的常閉開關(guān)的一端，所述機(jī)械開關(guān)按鈕的常閉開關(guān)的另一端連接使能開關(guān)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(qū)動(dòng)線圈的一端，所述第二繼電器的驅(qū)動(dòng)線圈的另一端連接機(jī)械開關(guān)按鈕的常開開關(guān)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(jī)械開關(guān)按鈕的常開開關(guān)的另一端連接電源。

優(yōu)選的，所述繼電器為電磁繼電器或固態(tài)繼電器。根據(jù)具體應(yīng)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。

優(yōu)選的，所述電磁繼電器或固態(tài)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(jù)具體應(yīng)用環(huán)境選擇不同電壓級(jí)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。

優(yōu)選的，所述觸摸按鍵與機(jī)械開關(guān)按鈕為一體式結(jié)構(gòu)，所述觸摸按鍵貼合在機(jī)械開關(guān)按鈕上。將觸摸按鍵的觸摸感應(yīng)片和絕緣層等結(jié)構(gòu)與機(jī)械開關(guān)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(chǎn)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。

優(yōu)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(jù)具體應(yīng)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(chǎn)生觸摸感應(yīng)，對(duì)按壓力度幾乎無要求，操作方便簡(jiǎn)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。

優(yōu)選的，所述觸摸按鍵為電容式觸摸按鍵，所述驅(qū)動(dòng)電路采用TS01S芯片采集觸摸按鍵信號(hào)。采用業(yè)內(nèi)性能、可靠性均較好的TS01S觸摸感應(yīng)芯片進(jìn)行采集觸摸按鍵信號(hào)并進(jìn)行相應(yīng)信號(hào)輸出，可以保證使能開關(guān)的優(yōu)異性能，可靠性高、壽命長(zhǎng)。

優(yōu)選的，所述驅(qū)動(dòng)電路采用三極管或MOS管驅(qū)動(dòng)繼電器。由于觸摸按鍵的采集輸出信號(hào)一般較弱，無法直接驅(qū)動(dòng)繼電器線圈動(dòng)作，需要增加相應(yīng)的電流驅(qū)動(dòng)元件，采用三極管或MOS管驅(qū)動(dòng)元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、成本低。

優(yōu)選的，所述三極管為PNP三極管。三級(jí)管電流驅(qū)動(dòng)采用PNP管的電路相對(duì)簡(jiǎn)單、可靠。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果：

1.本實(shí)用新型的基于觸摸的新型三位置使能開關(guān)采用一個(gè)普通的2位置機(jī)械開關(guān)按鈕，使用按鈕表面增設(shè)的觸摸感應(yīng)及相應(yīng)處理、控制電路，組合后完全實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)機(jī)械三位置使能開關(guān)的所有功能，并且使用觸摸來實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)機(jī)械使能開關(guān)的保持按壓提供控制使能ON操作的位置2，從而避免了長(zhǎng)時(shí)間操作時(shí)手部總是需要保持一個(gè)按壓力度的要求，具有操作方便的優(yōu)點(diǎn)，長(zhǎng)時(shí)間使用可大大減輕手部勞動(dòng)強(qiáng)度，有效降低操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低手部肌肉僵硬帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)，有效提高了勞動(dòng)效率和安全性。

2.本實(shí)用新型使能開關(guān)的具體實(shí)施例采用2位置機(jī)械開關(guān)按鈕、2個(gè)繼電器及電容式觸摸按鍵及相應(yīng)觸摸感應(yīng)及驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成，操作方便簡(jiǎn)單，手指輕輕觸摸即可實(shí)現(xiàn)ON操作的位置2功能，幾乎無按壓力度要求，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，成本低、壽命長(zhǎng)。

3.本實(shí)用新型使能開關(guān)的具體實(shí)施例將觸摸按鍵的觸摸感應(yīng)片和絕緣層等結(jié)構(gòu)與機(jī)械開關(guān)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(chǎn)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

圖1為本實(shí)用新型的基于觸摸的新型三位置使能開關(guān)的結(jié)構(gòu)圖

圖2為本實(shí)用新型的基于觸摸的新型三位置使能開關(guān)的開關(guān)位置狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

圖3為本實(shí)用新型使能開關(guān)具體實(shí)施例的機(jī)械開關(guān)按鈕和電容式觸摸按鍵的組合結(jié)構(gòu)及開關(guān)位置狀態(tài)圖

圖4為本實(shí)用新型使能開關(guān)具體實(shí)施例的觸摸控制電路的電路圖

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合試驗(yàn)例及具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本實(shí)用新型上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本實(shí)用新型內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本實(shí)用新型的范圍。

本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)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(jī)械開關(guān)按鈕組成。其中，C端為使能開關(guān)的公共端，NO為使能開關(guān)的常開端，VCC和GND分別是供電電源和地。繼電器1為雙常開輸出，繼電器2為一常開一常閉輸出，機(jī)械開關(guān)按鈕為一常開一常閉組合開關(guān)按鈕，觸摸控制電路包括觸摸按鍵和驅(qū)動(dòng)電路，觸摸按鍵設(shè)置在機(jī)械開關(guān)按鈕上，驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)觸摸按鍵的開合驅(qū)動(dòng)繼電器1動(dòng)作。

具體連接結(jié)構(gòu)為：繼電器1的第一常開輸出的一端連接使能開關(guān)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(jī)械開關(guān)按鈕的常閉開關(guān)的一端，機(jī)械開關(guān)按鈕的常閉開關(guān)的另一端連接使能開關(guān)的常開端，繼電器1的第二常開輸出的一端連接地，另一端連接繼電器2的驅(qū)動(dòng)線圈的一端，繼電器2的驅(qū)動(dòng)線圈的另一端連接機(jī)械開關(guān)按鈕的常開開關(guān)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(jī)械開關(guān)按鈕的常開開關(guān)的另一端連接電源。

本實(shí)用新型使能開關(guān)狀態(tài)有3種，分別為：無觸摸無機(jī)械按下、只觸摸無機(jī)械按下及觸摸且機(jī)械按下，分別對(duì)應(yīng)原機(jī)械使能開關(guān)的位置1、位置2、位置3。且從觸摸且機(jī)械按下切換為只觸摸無機(jī)械按下時(shí)，輸出為斷開，只有回到無觸摸無機(jī)械按下后，才能再次令輸出閉合，可完全代替現(xiàn)有純機(jī)械的3位置使能開關(guān)。各狀態(tài)下電氣通路及開關(guān)位置狀態(tài)轉(zhuǎn)換示意圖如圖2所示。

本實(shí)用新型使能開關(guān)的觸摸按鍵與機(jī)械開關(guān)按鈕為一體式結(jié)構(gòu)，組合結(jié)構(gòu)及開關(guān)位置狀態(tài)如圖3所示，觸摸按鍵貼合在機(jī)械開關(guān)按鈕上，觸摸按鍵的觸摸感應(yīng)片設(shè)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(gè)狀態(tài)，對(duì)應(yīng)使能開關(guān)的三位置。

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(yīng)的觸摸感應(yīng)片)，采用電容觸摸感性芯片TS01S采集觸摸感應(yīng)片信號(hào)，芯片輸出通過PNP三極管電流驅(qū)動(dòng)繼電器1動(dòng)作。