人体接近探测仪是指当人体接近某处或某物体时,本探测仪会产生相应的控制动作(如信号指示灯发亮、大门关和闭、报警装置报警等)。参考电子资料,完整地设计了本套装置,并从理论的角度对该装置进行了详尽的分析。相信对应用电子技术进行电路设计起到一定的引导作用。
1、概述
本装置利用两集成运放(ICIA、ICIB)作比较器,给其中一个运放输入标准方波信号作为比较对象,另一个运放的输入信号受人体接近程度的影响,当无人接近装置时,两运放输出方波相同,这两信号送给异或门(lC2)的两输入端,经异或门运算输出Y=AB+AB=O。此时被控对象(信号指示灯等)不产生动作。若有人接近装置时,Y≠0.将Y变为直流并放大后去控制被控对象产生相应的控制动作。
2、电路设计
(1)标准方波发生电路:元件T1、R1、R2、C1、C2及1MHz石英晶振构成一种并联型石英晶体振荡电路,T1为反向器,可由运放构成,晶振相当于电感元件,该信号经T2放大后送给比较运算电路,作为比较电路的标准信号(u。1)。
(2)比较运算电路:比较运算电路由ICIA、ICIB、IC2及相应的外围元件共同构成。T2输出的信号u。1-路经R5、C5积分延时后送ICIB正端,与负端2.5V电压比较后,输出幅值为2.5V的方波信号u。3,其波形如上图所示;u。1另一路经R3、C37(注:C3’由C3、同轴电缆对地电容、25cm2感应板对地电容共同构成,在无人体接近探测仪时,上述三电容的和约为48UF)积分延时后送ICIA的正端,同样与其负端所接2.5V恒定电压比较后输出方波信号uo2,其波形图略。为了保证在无人接近时U02与U03的波形完全一致,那么上下两比较电路所使用的元件应该对应,故设计时选择C5的值也为48μF。
下面对无人靠近探测仪和有人靠近的两种情况分别进行分析。
无人靠近时,如上所述,因电路的对称性,uo2与uo3的输出波形完全相同,这两信号送给异或门IC2的两输入端,经运算后输出uo=0,则后续电路不动作。
当有靠近人时,C37值将增加,经运算可知,积分电路R3、C3’将会使得输出信号u。2产生一个向后的延时,而U03的波形仍然不变,故uo2、Uo3送IC2运算后,其输出Uo≠0,此时的Uo2.Uo3.Uo的波形如中图所示;人靠得越近,则Uo输出脉冲越宽。
IC2输出信号Uo经R9,C7滤波后产生与人体接近距离成比例的直流电压,运放IC3A对该电压进行放大,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IC3B及功率放大管Ql构成滞回比较器,将IC3A输出电压放大,通过R17的正反馈可保证Ql迅速可靠导通,点亮发光管D2,其整机电路如下图所示。
3、电路应用扩展
上述电路是对信号指示灯D2的通断进行控制,若将D2换成继电器,用继电器去控制其它各种执行机构(如报警装置的通断,住房大门的自动关闭等)的动作,就可以实现各种自动控制功能。