專利名稱:人體感應(yīng)接近開關(guān)的制作方法
本實用新型是關(guān)于檢測靜態(tài)場發(fā)生突發(fā)性擾動，特別是人體接近的高靈敏傳感檢測裝置。
現(xiàn)有的人體感應(yīng)檢測裝置，普遍存在著靈敏度低，穩(wěn)定性差，調(diào)整困難，需根據(jù)實際安裝情況，以及金屬感應(yīng)體位置、大小進行仔細調(diào)整，且感應(yīng)體大小及安裝位置、均受限制，一致性也很差而不能進入實用化，例如《電子世界》1983NO9P30的《高靈敏度感應(yīng)式接近開關(guān)》，當(dāng)感應(yīng)板面積為1750Cm2時，檢測距離為50Cm(本發(fā)明裝置達同樣靈敏度時，感應(yīng)板面積為500Cm2，為其1／3.5倍，理論上動作距離與感應(yīng)板和人體的正對面積的1／2次冪成正比)，但就實驗情況來看要調(diào)到這種靈敏度是相當(dāng)不容易的，該電路主要有以下幾個明顯的不足而不能實用化。
1、調(diào)整困難，該電路要使靈敏度高，必須使相敏檢測電路(由兩只三極管復(fù)合組成)工作在臨界振蕩狀態(tài)，而這種狀態(tài)是極不穩(wěn)定的，因而存在靈敏度的一致性差，穩(wěn)定性差，靈敏度與穩(wěn)定性難以兼顧等問題。
2、因為人體接近造成的感應(yīng)體分布電容的變化是極其微小的，其量級一般為10－1～10－2左右，因而電路即使調(diào)好，只要分布電容發(fā)生微小的變化(如，環(huán)境變化，位移，形變等均可使分布電容產(chǎn)生比人體接近大的多的變化)，電路即無法正常工作，而必須重新進行調(diào)整。
3、感應(yīng)體的分布電容直接接入橋臂，因而當(dāng)感應(yīng)體的分布電容作大幅度變化時(感應(yīng)體的分布電容通?？蓮牧泓c兒PF變化到幾千PF)，相應(yīng)的平衡電容也要作大幅度變化，實驗表明當(dāng)分布電容超過幾百PF時，電路即不能正常工作。
另外在《電子電路百科全書》(美R.F格拉夫著，中譯本，科學(xué)出版社1986P129～138)上亦有若干感應(yīng)開關(guān)電路，但其靈敏度都較低，實用價值不大。
本實用新型較好地解決了上述問題，它 靈敏度高，且任意可調(diào)，一致性好，安裝方便，不需調(diào)整，且金屬感應(yīng)體的大小，數(shù)量及安裝位置一般不受限制。
本實用新型的技術(shù)解決方案如附圖1所示，該裝置主要由普通導(dǎo)電體做成的感應(yīng)體1，自動平衡交流電橋2，相敏檢測器3，差分放大器4，自動平衡調(diào)節(jié)電壓延時反饋網(wǎng)絡(luò)5及雙時限高靈敏脈沖檢測器6構(gòu)成。當(dāng)感應(yīng)體周圍電場由于人體接近或其它原因發(fā)生擾動時，其對地分布電容CX將產(chǎn)生微變，從而使自動平衡交流電橋2暫時偏離平衡點，電橋的中點電壓(交流)發(fā)生變化，該變化由相敏檢測器3檢測到后經(jīng)差分放大器4放大后一路再由雙時限高靈敏脈沖檢測器6進一步檢測放大，最后經(jīng)比較器C輸出一觸發(fā)脈沖，驅(qū)動相應(yīng)的開關(guān)或電路工作。
另一路經(jīng)自動平衡調(diào)節(jié)延時反饋網(wǎng)絡(luò)5延遲后饋往可控調(diào)節(jié)電抗或電阻部件8，作為平衡調(diào)節(jié)。自動平衡調(diào)節(jié)延時反饋網(wǎng)絡(luò)5中由RC電路引入的延時是為了使自動平衡調(diào)節(jié)機構(gòu)對CX的瞬變不響應(yīng)，從而可以有效地檢測CX的瞬態(tài)變化，在RC電路中還加入了正反向?qū)娮璨坏鹊牟考?0，以使自動平衡調(diào)節(jié)電壓延時反饋網(wǎng)絡(luò)5具有不同的正反向傳輸時延，保證整個反饋環(huán)路穩(wěn)定工作。由于感應(yīng)體的對地分布電容CX隨感應(yīng)體的不同及安裝位置不同變化很大，可以從零點幾變化到幾千PF，要使自動平衡電路的調(diào)節(jié)范圍這么大是不可能達到的，為此將CX先與一個電容7串聯(lián)后再接入電橋，另外，在電容7的兩個端子上對地還各接有一只電容，這樣CX的變化等效到橋臂上將變小，約為十幾～幾十PF，從而滿足了自動平衡電路的要求。由于自動平衡調(diào)節(jié)電壓延遲反饋網(wǎng)絡(luò)5的引入，且相敏檢測器3與差分放大器4級聯(lián)后的開環(huán)總增益很高，可達80dB～120dB以上，因而一般來說很容易引起振蕩，本電路將自動平衡調(diào)節(jié)電壓延時反饋網(wǎng)絡(luò)5設(shè)計成正反向傳輸時延不等的網(wǎng)絡(luò)，從而破壞了振蕩條件，使整個環(huán)路得以穩(wěn)定工作，雙時限高靈敏脈沖檢測器6，是將一路輸入電壓經(jīng)二個具有不同時間常數(shù)的RC延時電路分成兩路，然后送往比較器C的兩個輸入端，另外兩路延時電路還具有不同的分壓系數(shù)，因而它只對在一定寬度范圍內(nèi)的脈沖產(chǎn)生響應(yīng)，且響應(yīng)的幅度門限值由其中的分壓系數(shù)決定，這樣就可有效地抑制干擾。
本實用新型的優(yōu)點是由于采用了自動平衡式交流電橋作感應(yīng)檢測器，因而只需出廠時一次調(diào)好，以后一般不需調(diào)整，這是本裝置的最大特點，也是得以實用化的關(guān)鍵所在，同時本裝置還具有良好的一致性和穩(wěn)定性，且靈敏度高，抗干擾能力強，其靈敏度當(dāng)感應(yīng)板面積為500Cm2時，檢測距離即可達到50Cm以上(感應(yīng)板面積越大，檢測距離越遠)。本實用新型還具有安裝簡單的優(yōu)點，其感應(yīng)體與控制器之間的連線長度原則上不受限制，感應(yīng)體的數(shù)量原則上亦無限制，且感應(yīng)體實際上可為任何導(dǎo)體，例如金屬網(wǎng)，導(dǎo)線，金屬門窗，保險柜外殼，汽車外殼等等。本裝置具有十分廣泛的用途，可用于各種需要對人體接近進行監(jiān)測的場合。例如樓道，走廊等公共場合的電燈自動開關(guān)裝置，文物與保險柜等的防盜裝置，危險區(qū)防人體接近裝置，以及自動門等等，具有較高的實用價值和經(jīng)濟效益，同時該裝置還具有成本低、體積小，功耗低的優(yōu)點。
附圖1是本實用新型的原理框圖。
附圖2是本實用新型一個實施例的原理框圖。
下面結(jié)合附圖給出本實用新型的一個實施例。
這是一個照明燈自動控制開關(guān)，由它控制的照明燈白天不亮，而晚上當(dāng)有人走近感應(yīng)體附近時，相應(yīng)的電燈即點亮，并延時一段時間(一般為幾十秒～1小時可調(diào))后自動熄滅。本照明燈自動控制開關(guān)主要由人體感應(yīng)接近開關(guān)，光控電路，延時電路及可控硅無觸點交流開關(guān)組成，如附圖2所示。其工作原理如下如附圖1所示的人體感應(yīng)接近開關(guān)，當(dāng)有人接近感應(yīng)體時，感應(yīng)體的對地分布電容增大，從而使相應(yīng)橋臂的等效電容增大，由于電橋的自動平衡電路中接有延時電路，跟不上橋臂電容的瞬態(tài)變化，因而電橋暫時失去平衡，電橋中點輸出一交流電壓，該交流電壓由相敏檢測器3檢測變換為負脈沖電壓，經(jīng)差分放大器4放大后變?yōu)橐惠^大幅度(一般為零點幾伏)的負脈沖，然后該負脈沖經(jīng)雙時限高靈敏脈沖檢測器6檢測放大為一正脈沖T0。如附圖2，該正脈沖T0經(jīng)D1和R1對延時電容Ct1迅速充電，(R1是限流電阻，D1為反向隔離二極管)從而使比較器C1的反相端電平由低變高，并大于基準電壓Vref1，比較器C1輸出為低，驅(qū)動可控硅開關(guān)，點亮電燈，比較器C1的輸出端將一直維持低電平，直到延時電容Ct1上的電壓經(jīng)放電電阻Rt1放電后低于基準電壓Vref1為止。另一方向，若在比較器C1為低之前，光敏管T1受到光照，則放大器AL輸出為高，并通過放電電阻Rt2向延時電容Ct2充電，若光照持續(xù)時間足夠長，使得延時電容Ct2上電壓上升到高于基準電壓Vref2，則比較器C2輸出為低，從而通過反向隔離二極管D3強制使比較器C1反相端為低電平，于是比較器C1輸出恒為高，可控硅開關(guān)不能被打開，達到在白天不能開燈的目的。若在光敏管T1受光照之前，比較器C1輸出已為低，即可控硅開關(guān)已打開，電燈已被點亮以后，則比較器C2的反相端通過反向隔離二極管D2被強制為低，從而輸出被強制為高，這時即使再有光照，光控電路亦不再能起作用了。這主要是為了防止由于光控電路受到由本身所在的照明燈自動控制開關(guān)點亮的電燈燈光照射而引起的誤動作。光控電路中引入的積分電路、放電電阻Rt2延時電容Ct2是為了抑制光照度的瞬變干擾。
權(quán)利要求
1.一種由感應(yīng)體1，自動平衡交流電橋2，相敏檢測器3，差分放大器4，自動平衡調(diào)節(jié)電壓延時反饋網(wǎng)絡(luò)5及雙時限高靈敏脈沖檢測器6構(gòu)成的人體感應(yīng)接近開關(guān)，其特征是a、自動平衡交流電橋2的一只橋臂是由感應(yīng)體1的對地分布電容至少串聯(lián)一只電容7后構(gòu)成，且至少一個橋臂中要含有可控調(diào)節(jié)電抗或電阻部件8；b、自動平衡調(diào)節(jié)電壓延時反饋網(wǎng)絡(luò)5輸入來自差分放大器4的輸出，而其輸出饋往可控調(diào)節(jié)電抗或電阻部件8的控制端；c、雙時限高靈敏脈沖檢測器6是將輸入信號通過兩只RC延時電路分成兩路后送往一只比較器C的兩個輸入端子，比較器C至少有一個端子上接有至少一只電容，且至少有一個輸入端子上接有一只電阻，並且該電容及電阻的另一個端子接在交流地端；
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的人體感應(yīng)接近開關(guān)，其特征是可控調(diào)節(jié)電抗或電阻部件8是一只變?nèi)荻O管。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的人體感應(yīng)接近開關(guān)，其特征是自動平衡調(diào)節(jié)電壓延時反饋網(wǎng)絡(luò)5至少含有一個延時電容。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的人體感應(yīng)接近開關(guān)，其特征是自動平衡調(diào)節(jié)電壓延時反饋網(wǎng)絡(luò)5中的延時電容的充電回路中至少含有一個正反向?qū)娮璨坏鹊牟考?0。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的人體感應(yīng)接近開關(guān)，其特征是正反向?qū)娮璨坏鹊牟考?0是一只二極管。
專利摘要
本實用新型提出了一種人體感應(yīng)接近開關(guān)，它采用了自動平衡式交流電橋作感應(yīng)檢測器，利用普通導(dǎo)電體作為傳感器，當(dāng)人體接近該導(dǎo)電體一定距離以內(nèi)時，導(dǎo)電體的對地分布電容將產(chǎn)生極微的變化，該變化通過高靈敏度的檢測放大電路轉(zhuǎn)換為電壓脈沖，驅(qū)動開關(guān)動作，本裝置具有靈敏度高，且任意可調(diào)，穩(wěn)定性和一致性好，抗干擾能力強等特點，可廣泛用于各種需要對人體接近進行監(jiān)測的場合。
文檔編號H03K17/945GK86208635SQ86208635
公開日1988年3月16日 申請日期1986年11月1日
發(fā)明者閔浩 申請人:閔浩導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan