简单实用的人体接近探测器

简单实用的人体接近探测器,Capacitance probe

　　图中的集成运放、门电路、阻容元件构成人体接近探测器电路，其中反向器Ｔ１、１ＭＨｚ晶振及阻容元件组成１ＭＨｚ振荡器，振荡信号经Ｔ２整形输出方波信号。用一块２５ｃｍ2的敷铜板构成感应器，当人体靠近敷铜板时，人体相当于另一极板，会产生随人体靠近而增大的电容，容量为２～６ｐＦ。这一电容增量会使后面的ＩＣ３输出脉冲占空比与电容增量成比例的脉冲信号。Ｔ２输出的方波一路经Ｒ３输入比较器ＩＣ１Ｂ，放大后加至异或门ＩＣ３的一个输入端；另一路先经Ｒ１、Ｃ１延时，再由比较器ＩＣ１Ａ放大后加至异或门ＩＣ３的另一输入端，从而使异或门ＩＣ３输出的方波信号的占空比正比于输入电路中Ｒ１Ｃ１的延时，再经Ｒ６、Ｃ４滤波后产生与人体接近距离成比例的直流电压。
　　在实际使用中，ＩＣ１比较器自身传输延时的微小变化可能会掩盖电容Ｃ１的微小变化，因此本电路采用具有相同特性参数的双比较器电路，它能分辨纳秒以下的时间差，还能将自身的传输延时及失调电压、温度漂移等的影响抵消，从而使ＴＰ点输出信号电压仅正比于Ｒ１、Ｃ１的延时。
　　图中电容Ｃ１实际包括一个３３ｐＦ固定电容、２５ｃｍ2感应板对地电容和同轴电缆输入电容三部分，在无人接近探测器时，上述三种电容并联之和约为４８ｐＦ，它将产生０．６９Ｒ1Ｃ1＝１６．５ｎｓ的固定延时；当有人靠近感应板时，电容增至５０～５４ｐＦ，它将产生１７．３～１８．６ｎｓ的延时，两路方波的时间差为０．８～２．１ｎｓ，对能分辨纳秒以下时间差的双比较器而言，是能够保证所需的转换灵敏度的。
　　运放ＩＣ２Ａ的作用是对ＴＰ点的直流电压提供偏置并放大，调整电位器Ｒ１１可以设定对应于人体接近感应板不同距离的门限值。运放ＩＣ２Ｂ及功率放大管Ｑ１构成滞回比较器，将ＩＣ２Ａ输出电压放大，通过Ｒ１４的正反馈可保证Ｑ１迅速可靠导通，点亮ＬＥＤ。若把ＬＥＤ换成继电器，当人体接近时，继电器动作，可控制其他各种执行机构，以实现各种自动控制功能。