我把家里的86型开关面板插座和插线板改造为可触摸开关了

kaixi_ants

一、 背景信息
几个月前家里有一个带开关86插座上的按钮不太好使了，应该是里面的机械结构有一边磨损了，勉强还能用，不过差不多用了10年了也该换了。我比较喜欢用触摸的因为比较耐用。家里的电器基本都是触摸的了，以后开关干脆也换成触摸的吧。但是TB了半天，却没有找到一个可以满足要求的。商品86型触摸开关是有的，但没有带插座的，我不可能在墙上打新孔啊，而且价格还很感人，最后还是放弃商品途径。作为DIYER，做个触摸开关并没啥难度，但因为是市电下长期使用，安全性和可靠性比较重要，于是前后花了大约两周时间完善本文中这个触摸开关电路，又花了大概2个月稳定运行，确保没有什么问题才敢撰写此文分享给大家。

（本文所有资料全部开源，我相信带开关旧插座升级改造有一定市场，希望商家开发出质优价廉的产品）

节能型单双路触摸开关 （用于86改造）


模块化多路触摸继电器V1.1（用于插线板改造）





附件：
立创EDA含打板文件：单路触摸继电器V2.1，双路触摸继电器V2.1，模块化多路触摸继电器V1.1


（m不是我收的，没m下载附件的可以去力创开源广场搜索 节能 触摸继电器，外链按版规删除了）

二、电路设计
基本思路很简单就是使用触控芯片驱动继电器，替换原来的机械开关。
但要能够在原有的86插座面板上完成改造，电路要做到小巧，而且要省电、长寿、可靠性高。

采用我前一阵子设计的多路节能继电器驱动电路（https://www.mydigit.cn/thread-279008-1-1.html 原理本文就不赘述了），含容阻降压电源；
触控电路用非常便宜的223芯片，二者串联，通过光耦耦合。
最终定型电路V2.1如下：

单路原理图

单路PCB图

用立创EDA画的，便于打样，双路就是简单串联，附件和开源项目里有就不截图了。
PCB为单层设计（立创EDA最小2层），也便于DIYER手工制板和焊接。
所有元件都是TB买的最便宜的元件，单路元件成本不到1.5元。

期间一共遇到4个问题：
1，V1.0版本，触控芯片和继电器驱动紧凑集成布线，因为想通过触控端延长线与86面板连接，用自粘铜箔做触控区，这样改造很简单。
结果打样回来测试，223触控端延长出几厘米就无法工作了，因为交流环境火线电压高，很容易干扰223。废弃。
2，V2.0版本，改为双路串联，触控电路与继电器驱动电路分离，通过3根跳线连接。触控电路可以贴在86面板背后，触控电路工作稳定，但继电器有时无法有效驱动，最后发现是因为MLCC直流特性差，25V下容量不足（我用力创买的正版三星25V22U也是如此），C2再并一个10u贴片电容，并将D1改为27V稳压管后才保证100%驱动。
3，反复交流接触不良测试，制造电压抖动（有概率C1最高存电电压与AC最高电压正向串联，产生最大2倍输入的高压），结果限流用1206贴片电阻R3、R4（都是100欧姆）其中一个击穿烧毁爬电，换更2个360欧姆1210贴片依然击穿，最后换插件220欧姆解决（贴片电阻耐压低的问题以前就知道，以为用2个贴片串联可解决，但实际还是不行，估计要串4个才行）。
4，买了好几家的223，发现部分223型号电压不稳会死机，增加了D7和R7，电压可以更稳定。

DIY建议：
1，继电器推荐用24V的，其它电压的继电器需参考https://www.mydigit.cn/thread-279008-1-1.html自行调整电路参数
2，三极管要测量β值。开始我按β=250，R5=2K设计的，后来买到的9014β高达350，2K下关断继电器非常灵敏，容易受干扰，R5改为10K。
3，R4要用>=1/4W的插件电阻，耐压高。
4，D2为继电器触点保护，实际用的10毫米430V压敏电阻，带感性负载必须加。
5，C1选用安规电容或耐压>=400V的CBB

三、实际制作过程与效果

先焊接好元件，为了可靠焊接贴片元件我还研究了手工制简易钢网，参考  https://www.mydigit.cn/thread-291394-1-1.html


焊接好贴片元件的测试板
因为10月底只打样了V1.0和V2.0版本，所以图中V2.0样板手工做了细微改造。



焊好后，裸板上电测试一下，保证电路OK。
然后将触摸电路部分剪下，焊上连接线。


继电器部分与86插座连接好，并用热熔胶固定.


触控部分固定到86塑料面板的后面，图中这种带金属框架的86开关，只能固定到开关的塑料按钮后面。


连接好后，上电测试。

测试OK，指示灯OK，就能安装到墙上了。

我家安装后效果：

  
客厅

卧室



厨房

卫生间


下面是实际使用的视频效果：

目前已使用了2个月，每天都用，一直比较稳定。

四，插线板的改造
改造完86开关还没完，因为插线板不是也可以改造吗？
但是打开一个插线板一看，空间太小，整块电路不好放进去。思来想去，于是有了《模块化多路触摸继电器》，按模块拆分，继电器较大分离出去，电源部分也分离，触摸和驱动部分整合为1*2CM大小的模块，这样使用时就非常灵活了。

其实原理都是一样的，主要是多路的板子好难画，5路画了半天不想再加更多路了。

最终定型的板子：



焊接和改造过程就不过多描述了，就改造了两个插线板。

一个G牛的插线板，内部空间极小，只能用窄体继电器了，当然电流也小了，反正也不用来控制大功率电器。


3路插座改造2路为触摸开关，留一路大电流。这个塑料能透光，不用打孔就可以用，实际使用的视频效果：


另外一个杂牌插线板，内部空间较大，正好可以放下普通继电器。


这个塑料不透光，需要打个小孔，再用热熔胶密封，用来透触摸指示灯，实际使用视频效果：




最后，欢迎大家抄作业。不过改造时一定要注意安全啊，毕竟是控制市电的，电路注意固定好，有金属外露的地方注意加胶绝缘。

msz09861

很好，认为可以加精了！

开心的果

不错，用上万能的热熔胶。

x067

86的空白面板拿去改造是不是会更好看点？

l0577

好技术，不过触摸开关总没机械开关安全可靠，手都伸了还差按一下吗？

liushinichi

继电器和机械开关的寿命 PK

kaixi_ants

x067 发表于 2022-1-3 08:58
86的空白面板拿去改造是不是会更好看点？

改造主要为了利用原来的面板，空白面板样式的多路触摸开关是有商品卖的，自己改肯定没有别人商品做的美观

kaixi_ants

l0577 发表于 2022-1-3 09:07
好技术，不过触摸开关总没机械开关安全可靠，手都伸了还差按一下吗？ ...

方便与安全是对立统一的，我选择方便。
可靠设计的东西才可靠，我家的触摸开关热水器09年买的，现在依然良好使用，机械的估计早坏了。
电磁炉，电饭煲这些我也早换触摸的了，因为老版本带机械按键的最后都是接触不良坏的

hilljanet123

三线制的开关可以，两线制的怎么办？

kaixi_ants

liushinichi 发表于 2022-1-3 09:56
继电器和机械开关的寿命 PK

继电器加保护电路，按规格电流使用，寿命一定超过机械开关。
因为机械开关就一个铜片滑动，没保护电路，我拆过用了几年的开关，触点早黑了，接触电阻也远超继电器，还能用是因为电流不大，性能下降你也感觉不到

kaixi_ants

hilljanet123 发表于 2022-1-3 10:13
三线制的开关可以，两线制的怎么办？

单火线，只能用可控硅控制电路，保证触发电压高于驱动电路电压。用继电器控制的压降为0无法持续为驱动电路供电

wfzdm

多谢lz分享，这种开关静态情况下有电流的吧

kaixi_ants

wfzdm 发表于 2022-1-3 10:30
多谢lz分享，这种开关静态情况下有电流的吧

有， https://www.mydigit.cn/thread-279008-1-1.html是驱动电路的详细说明

24v双路静态耗电小于40mw，48v继电器小于20mw

edit009

kaixi_ants 发表于 2022-1-3 10:10
方便与安全是对立统一的，我选择方便。
可靠设计的东西才可靠，我家的触摸开关热水器09年买的，现在依然 ...

机械的远比电子的可靠，我的热水壶机械的10几年了。
冰箱什么的也是机械的比电子的可靠。

在路上795

这个花了不少心思，值得学习

hilljanet123

edit009 发表于 2022-1-3 11:31
机械的远比电子的可靠，我的热水壶机械的10几年了。
冰箱什么的也是机械的比电子的可靠。 ...

我先给可控硅，mos管，…………默哀三分钟！

edit009

hilljanet123 发表于 2022-1-3 12:45
我先给可控硅，mos管，…………默哀三分钟！

维修主板炸得最多的零件你知道是啥吗

hilljanet123

edit009 发表于 2022-1-3 13:04
维修主板炸得最多的零件你知道是啥吗

那他咋不用机械的？继电器？既然那么可靠，那么优秀

kaixi_ants

可靠来源于设计，而不是某一方面的因素。

我用触摸是方便使用也更容易改造。
用继电器是因为性价比高，更节能，你没看错，用继电器更节能，因为我这个驱动是节能的

wgm468

自己动手，丰衣足食，修修补补又三年。虽然自己修的感觉成本有点高，但快乐，有成就感