CN101938270A

CN101938270A - 电容感应式接近控制装置

Info

Publication number: CN101938270A
Application number: CN 201010265985
Authority: CN
Inventors: 刘家发
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-08-26
Filing date: 2010-08-26
Publication date: 2011-01-05

Abstract

本发明属于电子技术领域，涉及一种用于探测工作或设防区域是否有人体或金属物体靠近的电容感应式接近控制装置。电容感应式接近控制装置由探测感应电极(探头)、振荡电路、检波电路、直流放大及执行控制电路、电源指示电路、电源滤波电路组成，其特征是振荡电路由感应电极、硅晶体管、电感线圈、可调电容、负载电阻组成射频振荡电路；射频检波采用二倍压整流电路。本装置主要用于探测工作或设防区域是否有人体或金属物体靠近，可解决和弥补市面上有些成品监控装置或设施存在的存在着一定的缺陷及售价较高等问题而研究设计。

Description

电容感应式接近控制装置

技术领域

本发明属于电子技术领域，涉及一种用于探测工作或设防的区域是否有人体或金属物体靠近的电容感应式接近控制装置。

背景技术

市场上用于接近控制监控装置品种很多，最有代表性、市场占有率最大的用红外传感器为探头(用热释电效应器件加菲涅尔透镜)制造的监控装置；二是利用微波探头制造的监控装置。这些监控装置在很多领域防范的主导地位和积极作用不容质疑，但它们在实际使用中也确实存在着一些问题。

存在问题

(一)市场上使用最多的人体热释红外探测报警器，外观为白色半园柱形，俗称红外探测器。红外探头中使用的是热释电效应器件，为了提高探测距离又加了菲涅尔透镜，其先天有一定的方向性，因而存在着探测死角。另外，这些红外探头在室内测试时都比较灵敏、可靠，但在实际应用中往往要打折扣。

1.当夏天室内气温≥30度时，由于环境温度淹没人体体表温度，人体表温度加上汗液蒸发大概只有31度，那么人体体温接近环境温度，红外探测器内探测芯片很难探测出人的体温，导致探测距离急剧缩短或探测作用不可靠或失效。

2.室温25～30度时，遇小偷和动物(包括宠物)面对红外探头窗口作横向移动、走动时能够报警，如果面对着探测窗口缓慢作纵向直行时，红外探头就反映迟钝或失效。

3.室温在25度时，人体面对热释红外探测报警器的探头窗口作纵向运动时，也就是面对红外探测窗口慢慢地靠近，只到慢慢地关闭报警器，红外探测报警器常常无反映。

4.有一种放在窗户上的护窗雷达，其也属人体热释红外探测报警器。虽然气温只有二十几度，但装在窗户上的红外报警器受到阳光照射，报警器内部温度很难散发，探测芯片因匣内温度过高也影响探测作用。

5.还有的把人体热释红外探测报警器安装在院墙上，受环境温度的干扰，其作用也会大打折扣，且容易遭到引线被剪断或破坏。

由此可见：夏季在户外使用或安装人体热释红外监控装置工作性能不够可靠。熟悉红外探头工作原理的入侵者可设法利用探头的死角，从红外探头侧面、后面关闭或破坏报警器，从而进入红外探测防范区域。红外探头对不移动物体，对不发红外热量的物体不能作出反应，入侵者可以利用棍棒改变红外探头的探测区域。

最后得出：市场上有些成品监控装置或设施在使用中存在着一定的缺陷，本发明是为解决和弥补市面上各类监控装置存在的有些缺憾及售价较高等问题而考虑设计的。

发明内容

发明目的：本发明主要用于探测工作或设防区域是否有人体或金属物体靠近。电路设计结构简捷、可靠，选择常用电子元器件制作；监控方式灵活多样，要求整机、待机工作耗电低。

技术方案：电容感应式接近控制装置由探测感应电极、振荡电路、检波电路、直流放大及执行控制电路、电源指示电路、电源滤波电路依次连接而成。其特征是振荡电路由感应电极(探头)、硅晶体管、电感线圈、可调电容、负载电阻组成射频振荡电路；射频检波采用二倍压整流电路。

电路工作原理：电容感应式接近控制装置由探测感应电极、射频振荡电路、射频检波电路、直流放大及执行控制电路、电源指示电路、电源滤波电路组成。在图1中硅三极管(BG1)与周围元件构成一个射频振荡电路；金属感应电极连在硅三极管(BG1)的集电极作为探测器。在没有其他导体接近感应电极时，硅三极管(BG1)组成的振荡电路正常振荡，此时硅三极管(BG1)发射极输出的射频电压信号经检波二极管(D1、D2)检波后成为直流控制信号，该信号使开关管(BG2)导通，继电器(J)得电吸合，接通被控电路的电源：当有导体接近感应电极片时，由于任何靠近感应电极的导体都会通过电极感应出与“地”之间的电容，而电容量的增加就会降低振荡器正反馈的量直至振荡器停止振荡，一旦振荡器停振，射频检波电路就不再输出直流控制信号，此时开关管(BG2)就会截止，使继电器线圈(J)失电释放。继电器(J)失电后，需要断开开关(SW)后，然后再次闭合开关(SW)，电路才能进入下一次振荡状态。

电容感应式接近控制装置的电路组成及其连接关系

电容感应式接近控制装置由探测感应电极、射频振荡电路、射频检波电路、直流放大及执行控制电路、电源指示电路、电源滤波电路组成。

1.探测感应电极、射频振荡电路由感应电极、硅晶体管(BG1)、电感线圈(L1)、可调电容(C2)、电阻(R1)、负载电阻(R2)、电容(C1)组成。硅晶体管(BG1)的基极分别接电阻(R1)、电容(C1)的一端，电阻(R1)的另一端接电源正极(VCC)，电容(C1)的另一端接电路地，硅晶体管(BG1)的集电极分别接感应电极、电感线圈(L1)和可调电容(C2)的一端，硅晶体管(BG1)的发射极分别接可调电容(C2)的另一端、电容(C3)的左端和负载电阻(R2)的上端，负载电阻(R2)的下端接地。

2.射频检波电路由电容(C3)，两个检波二极管(D1、D2)，滤波电容(C6)组成。耦合电容(C3)的右端分别接检波二极管(D1)的负极和接检波二极管(D2)的正极，二极管(D1)的正极接接电路地，二极管(D2)的负极分别接滤波电容(C6)的正极和电阻(R3)的左端。

3.直流放大及执行控制电路由电阻(R3)、硅晶体管(BG2)、继电器(J)和保护二极管(D4)组成。电阻(R3)右端接硅晶体管(BG2)的基极，硅晶体管(BG2)的集电极接继电器(J)线圈的一端和保护二极管(D4)的正极，继电器(J)线圈的另一端和保护二极管(D4)的负极同接接电源正极(VCC)，硅晶体管(BG2)的发射极接电路地。

有益效果：本发明主要用于探测工作或设防区域是否有人体或金属物体靠近。本装置是可解决和弥补市面上有些成品监控装置或设施存在的存在着一些缺憾及售价较高等问题而考虑设计。

附图说明

图1是电容感应式控制装置电原理图，图中探测感应电极的所用材料和制作见以下实施例的说明。

具体实施方式

下面按照说明书附图和附图说明，结合以下实施例对本发明的相关技术和制作要点作进一步的描述。

元器件的选择与制作

1.感应电极的制作：电极材料可选厚度为1mm铝板或铜板，要求电极的尺寸不小于宽100mm、长150mm，电极形状也可按需要确定，为提高感应电极的灵敏度，电极面积的尺寸宜大些为好。

2.其他元件参数见元器件名称及技术参数表。

元件编号	元器件名称	技术参数	数量	备注
					BG1	塑封N型硅三极管	2CS9018、β≥100	1只
BG2	塑封N型硅三极管	2CS9014、β≥220	1只
					D1、D2	硅二极管	玻璃钝化1N4148	2只	检波二极管
D3	硅二极管	1N4001	1只	保护二极管
					D4	绿色发光二极管	Φ5、LED	1只	电源指示
L1	电感线圈	3mH～5mH的色码电感	1只
					R1	电阻	1/8W、10KΩ	1只	偏置电阻
R2	电阻	1/8W、470KΩ	2只
					R3	电阻	1/8W、3.3KΩ	1只	耦合电阻
R4	电阻	1/8W、1.2KΩ	1只	降压电阻
					C1	电容	瓷片电容、0.01μF	1只	振荡器电容
*C2	可变电容	5～20PF	1只	振荡电容
					C3	电容	680PF	1只	容量不宜大
C4	电解电容	470μF/25V	1只	滤波电容
					C5、C6	电容	0.1μF	2只
J	直流继电器	JRX-13F型、12V	1只	电流≤50mA

电极	感应电极	面积＞100mm×150mm	1块	厚度1mm铝板
					SW	电源开关		1只

电路制作

对照附图1电容感应式接近控制装置电路工作原理图，依次将电阻、电容、二极管、三极管、发光二极管、微调电容等焊到电路板上，再将感应电极(探头)、电池夹、开关连接到电路板上。

按照说明书附图1电路工作原理图，仔细检查电路中全部元器件的焊接正确与否和元器件的焊接质量，确认本装置焊接无误后即可进入调试阶段。

电路调试

可变电容(C2)是谐振频率匹配微调电容(可控制感应灵敏度)，调节电容(C2)容量的大小可以调整振荡器起振、停振的两个临界值，主要用于调节控制装置所感应人体或金属物体的远近、大小等灵敏度。在图1中电感器(L1)为色码电感，电感量为3mH～5mH，如果电感器的电感量大于4mH时，需要适当增大可变电容(C2)的电容量值，从而使谐振振荡电路能够顺利起振。其他直流工作点基本不需要调试即可正常工作，整机待机电流≤13mA(含电源指示)。

为提高电路工作可靠性，所有接电路地的元件尽可能靠近电容(C1)、电阻(R2)的接地点。

Claims

1.电容感应式接近控制装置由探测感应电极(探头)、振荡电路、检波电路、直流放大及执行控制电路、电源指示电路、电源滤波电路依次连接组成，其特征是振荡电路由感应电极、硅晶体管(BG1)、电感线圈(L1)、可调电容(C2)、负载电阻(R2)组成射频振荡电路；射频检波采用二倍压整流电路。

2.根据权利要求1所述的电容感应式接近控制装置，其特征是射频振荡电路由探测感应电极、射频振荡电路由感应电极、硅晶体管(BG1)、电感线圈(L1)、可调电容(C2)、电阻(R1)、负载电阻(R2)、电容(C1)组成，硅晶体管(BG1)基极分别接电阻(R1)、电容(C1)的一端，电阻(R1)的另一端接电源正极(VCC)，电容(C1)的另一端接电路地，硅晶体管(BG1)集电极分别接感应电极、电感线圈(L1)和可调电容(C2)的一端，硅晶体管(BG1)的发射极分别接可调电容(C2)的另一端、电容(C3)的左端和负载电阻(R2)的上端，负载电阻(R2)的下端接电路地。

3.根据权利要求1所述的电容感应式接近控制装置，其特征是射频检波电路由耦合电容(C3)，两个检波二极管(D1、D2)，滤波电容(C6)组成，耦合电容(C3)的右端分别接第一检波二极管(D1)的负极和第二检波二极管(D2)的正极，第一检波二极管(D1)的正极接电路地，第二检波二极管(D2)的负极分别接滤波电容(C6)的正极和电阻(R3)的左端。