CN210741518U - 基于电容式接近传感器的检测电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于传感器检测领域，具体涉及一种基于电容式接近传感器的检测电路，包括碰撞检测极板，多谐振荡电路，低通滤波电路，整形比较电路以及主控制器，所述多谐振荡电路，低通滤波电路以及整形比较电路依次电连接，所述多谐振荡电路的信号输入端与碰撞检测极板相连，整形比较电路的信号输出端与主控制器相连接；多谐振荡电路接收所述碰撞信号并转化为开关信号输出，经滤波器的处理后传输至整形比较电路处理为开关信号输出至主控制器，该电路通过检测碰撞，经多谐振荡电路，信号处理电路的滤波及整形处理后，整个电路抗干扰能力更强，更加有利于较长距离的信号传输，比以往检测系统复杂度明显降低，系统可靠性得到加强，检测精度提升。
Description
技术领域
本实用新型属于传感器检测领域，具体涉及一种基于电容式接近传感器的检测电路。
背景技术
碰撞检测主要针对机器人运行过程中遇到其他防碰撞传感器无法检测到的地面矮小障碍物进行避障设计，从而避免对机器人底盘或者其他部件造成损坏。
当机器人运动时，突然遇到的地面凸起，或者运动来的小物体等等，都需要进行预防性的对机器人保护。现有碰撞检测传感器方案结构复杂，对机械结构安装精度要求高，所采用行程开关使用寿命不长，容易机械疲劳造成误触发，在碰撞检测得到信号误差较大，未经电路滤波整形而直接放大导致易产生噪声信号。
发明内容
为克服以上现有技术的不足，本实用新型公开了一种基于电容式接近传感器的检测电路。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：提供一种基于电容式接近传感器的检测电路，包括碰撞检测极板，多谐振荡电路，低通滤波电路，整形比较电路以及主控制器，所述多谐振荡电路，低通滤波电路以及整形比较电路依次电连接，所述多谐振荡电路的信号输入端与碰撞检测极板相连，整形比较电路的信号输出端与主控制器连接；
其中，碰撞检测极板在检测到有外部碰撞并产生碰撞信号，多谐振荡电路接收所述碰撞信号并转化为开关信号输出，经过低通滤波电路的处理后传输至整形比较电路再次处理为开关信号输出至主控制器。
进一步地，所述多谐振荡电路的第一三极管的集电极一方面接电源，另一方面连接到第一电阻后接回基极，第一三极管的基极连接到第二三极管的发射极；第二三极管的发射极接第六电阻后接地；第一三极管的发射极一方面接第二电阻后连接到第二三极管的基极，另一方面连接第三电阻后接地；第二三极管的基极一方面连接第四电阻后接地，另一方面连接到第一电容的一端，其另一端与第五电阻并联后连接到第三电容的一端连接到第二电容的一端，第二电容的另一端连接到多谐振荡电路的输出端。
进一步地，当碰撞检测极板检测到碰撞发生时，第一电容的电容值增大，第三电容的充电时间延长，使得振荡信号的周期减小。
进一步地，所述低通滤波电路以及整形比较电路组成信号处理电路，用于信号处理。
进一步地，所述信号处理电路的输入端连接到第七电阻的一端，第七电阻的另一端一方面连接第四电容后接地，另一方面连接到第一运放的反相端，第一运放的同相端连接到第八电阻后接回第一运放的输出端；第九电阻和第十电阻并联后连接到第一运放的同相端；第一运放的输出端连接到第二运放的反相端；第二运放的同相端连接第五电容后接地；第二运放的输出端连接到第十一电阻的一端，第十一电阻的另一端一方面连接到第十二电阻后接地，另一方面连接到第三三极管的基极；第三三极管的发射极接地，第三三极管的集电极开漏输出到主控制器。
进一步地，所述第七电阻和第四电容构成低通滤波电路，用于将多谐振荡电路输出的振荡信号处理为平缓的直流信号。
进一步地，检测极板未产生碰撞信号时，信号处理电路的输入直流信号小于1.3V；当产生碰撞信号时，信号处理电路的输入直流信号大于1.3V。
进一步地，所述第一运放和第二运放构成电压比较器，检测极板未产生碰撞信号时，电压比较器输出低电平；当产生碰撞信号时，电压比较器输出高电平。
进一步地，当电压比较器输出信号为高电平时，经过第三三极管将输出信号通过开漏输出转换为电流信号输出。
本实用新型的有益效果是：该电路通过检测碰撞，产生信号经多谐振荡电路，信号处理电路的滤波及整形处理后，整个电路抗干扰能力更强，更加有利于较长距离的信号传输，比以往检测系统复杂度明显降低，系统可靠性得到加强，检测精度提升。
附图说明
图1为本实用新型基于电容式接近传感器的检测电路结构框图；
图2为本实用新型中多谐振荡电路的电路连接图；
图3为本实用新型中信号处理电路的电路连接图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型提供一种基于电容式接近传感器的检测电路，包括碰撞检测极板，多谐振荡电路，低通滤波电路，整形比较电路以及主控制器，所述多谐振荡电路，低通滤波电路以及整形比较电路依次电连接，所述多谐振荡电路的信号输入端与碰撞检测极板相连，整形比较电路的信号输出端与主控制器连接；
其中，碰撞检测极板在检测到有外部碰撞并产生碰撞信号，多谐振荡电路接收所述碰撞信号并转化为开关信号输出，经过低通滤波电路的处理后传输至整形比较电路再次处理为开关信号输出至主控制器。
多谐振荡电路的电路图如图2所示，该电路的三极管13的集电极一方面接电源，另一方面连接到电阻12后接回基极，三极管13的基极连接到三极管15的发射极；三极管15的发射极接电阻20后接地；三极管13的发射极一方面接电阻14后连接到三极管15的基极，另一方面连接电阻22后接地；三极管15的基极一方面连接电阻16后接地，另一方面连接到电容17的一端，其另一端与电阻19并联后连接到电容18的一端，随后连接到电容21的一端，电容21的另一端连接到多谐振荡电路的输出端。
该振荡电路主要由13和15两个NPN三极管构成的多谐振荡。当电路上电后，三极管13导通、15截止，电容18进行充电，当电容18的充电电压超过0.7V时，三极管15开始导通，三极管15导通后将三极管13的基级拉低，此时三极管13截止、15开始导通，电容18进行放电，当18放电完成，三极管15截止，此时便又进入上电时的状态，如此循环往复，电容18通过不停的充放电形成周期性振荡。图中电容17为检测极板附着的电容，当碰撞发生时，电容17的容值增大，由此引起电容18的充电时间延长，导致振荡信号的周期减小。图中21为隔直电容，产生的振荡信号通过21传输到后续的信号处理电路。
信号处理电路的电路图如图3所示，其输入端连接到电阻35的一端，电阻35的另一端一方面连接电容36后接地，另一方面连接到运放38的反相端，运放38的同相端连接到电阻37后接回第一运放的输出端；电阻32和电阻33并联后连接到运放38的同相端；运放38的输出端连接到运放39的反相端；运放39的同相端连接电容34后接地；运放39的输出端连接到电阻41的一端，电阻41的另一端一方面连接到电阻42后接地，另一方面连接到三极管43的基极；三极管43的发射极接地，三极管43的集电极以开漏方式输出到主控制器。
振荡产生的信号进入信号处理电路，此部分电路包含两部分，分别是低通滤波器和电压比较器。图中35和36构成低通滤波电路；38和39构成双运算放大器，此处将运算放大器作为电压比较器使用。图中31为12V电源，40为运放去耦电容，电阻37为运放38的输出上拉电阻，32和33构成分压电路，经过34去耦电容为两个比较器提供参考电压，所使用的参考电压值为1.3V。振荡信号经过低通滤波后得到平缓的直流信号，未产生碰撞信号时，信号处理电路的输入直流信号小于1.3V，经过两级比较器后输出低电平；当产生碰撞信号时，比较器的直流输入信号幅度大于1.3V，经过两级比较器后输出高电平。比较器输出信号经过限流电阻41与三极管43的基级相连，42为基级下拉电阻，当比较器输出信号为高电平时，经过三极管43将输出信号通过开漏输出转换为电流信号，抗干扰能力更强，更加有利于较长距离的信号传输。
Claims (9)
1.基于电容式接近传感器的检测电路，其特征在于，包括碰撞检测极板，多谐振荡电路，低通滤波电路，整形比较电路以及主控制器，所述多谐振荡电路，低通滤波电路以及整形比较电路依次电连接，所述多谐振荡电路的信号输入端与碰撞检测极板相连，整形比较电路的信号输出端与主控制器相连接；
其中，碰撞检测极板在检测到有外部碰撞并产生碰撞信号，多谐振荡电路接收所述碰撞信号并转化为开关信号输出，经过低通滤波电路的处理后传输至整形比较电路再次处理为开关信号输出至主控制器。
2.如权利要求1所述的基于电容式接近传感器的检测电路，其特征在于，所述多谐振荡电路的第一三极管的集电极一方面接电源，另一方面连接到第一电阻后接回基极，第一三极管的基极连接到第二三极管的发射极；第二三极管的发射极接第六电阻后接地；第一三极管的发射极一方面接第二电阻后连接到第二三极管的基极，另一方面连接第三电阻后接地；第二三极管的基极一方面连接第四电阻后接地，另一方面连接到第一电容的一端，其另一端与第五电阻并联后连接到第三电容的一端连接到第二电容的一端，第二电容的另一端连接到多谐振荡电路的输出端。
3.如权利要求2所述的基于电容式接近传感器的检测电路，其特征在于，当碰撞检测极板检测到碰撞发生时，第一电容的电容值增大，第三电容的充电时间延长，使得振荡信号的周期减小。
4.如权利要求1所述的基于电容式接近传感器的检测电路，其特征在于，所述低通滤波电路以及整形比较电路组成信号处理电路，用于信号滤波与整形处理。
5.如权利要求4所述的基于电容式接近传感器的检测电路，其特征在于，所述信号处理电路的输入端连接到第七电阻的一端，第七电阻的另一端一方面连接第四电容后接地，另一方面连接到第一运放的反相端，第一运放的同相端连接到第八电阻后接回第一运放的输出端；第九电阻和第十电阻并联后连接到第一运放的同相端；第一运放的输出端连接到第二运放的反相端；第二运放的同相端连接第五电容后接地；第二运放的输出端连接到第十一电阻的一端，第十一电阻的另一端一方面连接到第十二电阻后接地，另一方面连接到第三三极管的基极；第三三极管的发射极接地，第三三极管的集电极开漏输出到主控制器。
6.如权利要求5所述的基于电容式接近传感器的检测电路，其特征在于，所述第七电阻和第四电容构成低通滤波电路，用于将多谐振荡电路输出的振荡信号处理为平缓的直流信号。
7.如权利要求6所述的基于电容式接近传感器的检测电路，其特征在于，检测极板未产生碰撞信号时，信号处理电路的输入直流信号小于1.3V；当产生碰撞信号时，信号处理电路的输入直流信号大于1.3V。
8.如权利要求5所述的基于电容式接近传感器的检测电路，其特征在于，所述第一运放和第二运放构成电压比较器，检测极板未产生碰撞信号时，电压比较器输出低电平；当产生碰撞信号时，电压比较器输出高电平。
9.如权利要求8所述的基于电容式接近传感器的检测电路，其特征在于，当电压比较器输出信号为高电平时，经过第三三极管将输出信号转换为电流信号输出。
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| CN112240778A (zh) * | 2020-09-28 | 2021-01-19 | 湖南准联传感器有限公司 | 一种检测距离学习型电感式传感器 |
| CN114794791A (zh) * | 2022-04-20 | 2022-07-29 | 慕思健康睡眠股份有限公司 | 一种智能垫、智能检测电路及智能灯控系统 |
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