本文介紹一種電路簡單、靈敏度高、具有溫度補償功能的人體接近探測器,電路見圖。
圖中的集成運放、門電路、阻容元件構成人體接近探測器電路,其中反向器T1、1MHz晶振及阻容元件組成1MHz振蕩器,振蕩信號經T2整形輸出方波信號。用一塊25cm2的敷銅板構成感應器,當人體靠近敷銅板時,人體相當于另一極板,會產生隨人體靠近而增大的電容,容量為2~6pF。這一電容增量會使后面的IC3輸出脈沖占空比與電容增量成比例的脈沖信號。T2輸出的方波一路經R3輸入比較器IC1B,放大后加至異或門IC3的一個輸入端;另一路先經R1、C1延時,再由比較器IC1A放大后加至異或門IC3的另一輸入端,從而使異或門IC3輸出的方波信號的占空比正比于輸入電路中R1C1的延時,再經R6、C4濾波后產生與人體接近距離成比例的直流電壓。
在實際使用中,IC1比較器自身傳輸延時的微小變化可能會掩蓋電容C1的微小變化,因此本電路采用具有相同特性參數的雙比較器電路,它能分辨納秒以下的時間差,還能將自身的傳輸延時及失調電壓、溫度漂移等的影響抵消,從而使TP點輸出信號電壓僅正比于R1、C1的延時。
圖中電容C1實際包括一個33pF固定電容、25cm2感應板對地電容和同軸電纜輸入電容三部分,在無人接近探測器時,上述三種電容并聯之和約為48pF,它將產生0.69R1C1=16.5ns的固定延時;當有人靠近感應板時,電容增至50~54pF,它將產生17.3~18.6ns的延時,兩路方波的時間差為0.8~2.1ns,對能分辨納秒以下時間差的雙比較器而言,是能夠保證所需的轉換靈敏度的。
運放IC2A的作用是對TP點的直流電壓提供偏置并放大,調整電位器R11可以設定對應于人體接近感應板不同距離的門限值。運放IC2B及功率放大管Q1構成滯回比較器,將IC2A輸出電壓放大,通過R14的正反饋可保證Q1迅速可靠導通,點亮LED。若把LED換成繼電器,當人體接近時,繼電器動作,可控制其他各種執行機構,以實現各種自動控制功能。
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