CN86208635U

CN86208635U - 人体感应接近开关

Info

Publication number: CN86208635U
Application number: CN 86208635
Authority: CN
Inventors: 闵浩
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-11-01
Filing date: 1986-11-01
Publication date: 1988-03-16

Abstract

本实用新型提出了一种人体感应接近开关，它采用了自动平衡式交流电桥作感应检测器，利用普通导电体作为传感器，当人体接近该导电体一定距离以内时，导电体的对地分布电容将产生极微的变化，该变化通过高灵敏度的检测放大电路转换为电压脉冲，驱动开关动作，本装置具有灵敏度高，且任意可调，稳定性和一致性好，抗干扰能力强等特点，可广泛用于各种需要对人体接近进行监测的场合。

Description

本实用新型是关于检测静态场发生突发性扰动，特别是人体接近的高灵敏传感检测装置。

现有的人体感应检测装置，普遍存在着灵敏度低，稳定性差，调整困难，需根据实际安装情况，以及金属感应体位置、大小进行仔细调整，且感应体大小及安装位置、均受限制，一致性也很差而不能进入实用化，例如《电子世界》1983NO9P30的《高灵敏度感应式接近开关》，当感应板面积为1750Cm²时，检测距离为50Cm（本发明装置达同样灵敏度时，感应板面积为500Cm²，为其1／3.5倍，理论上动作距离与感应板和人体的正对面积的1／2次幂成正比），但就实验情况来看要调到这种灵敏度是相当不容易的，该电路主要有以下几个明显的不足而不能实用化。

1、调整困难，该电路要使灵敏度高，必须使相敏检测电路（由两只三极管复合组成）工作在临界振荡状态，而这种状态是极不稳定的，因而存在灵敏度的一致性差，稳定性差，灵敏度与稳定性难以兼顾等问题。

2、因为人体接近造成的感应体分布电容的变化是极其微小的，其量级一般为10^－1～10^－2左右，因而电路即使调好，只要分布电容发生微小的变化（如，环境变化，位移，形变等均可使分布电容产生比人体接近大的多的变化），电路即无法正常工作，而必须重新进行调整。

3、感应体的分布电容直接接入桥臂，因而当感应体的分布电容作大幅度变化时（感应体的分布电容通常可从零点儿PF变化到几千PF），相应的平衡电容也要作大幅度变化，实验表明当分布电容超过几百PF时，电路即不能正常工作。

另外在《电子电路百科全书》（美R.F格拉夫著，中译本，科学出版社1986P129～138）上亦有若干感应开关电路，但其灵敏度都较低，实用价值不大。

本实用新型较好地解决了上述问题，它灵敏度高，且任意可调，一致性好，安装方便，不需调整，且金属感应体的大小，数量及安装位置一般不受限制。

本实用新型的技术解决方案如附图1所示，该装置主要由普通导电体做成的感应体1，自动平衡交流电桥2，相敏检测器3，差分放大器4，自动平衡调节电压延时反馈网络5及双时限高灵敏脉冲检测器6构成。当感应体周围电场由于人体接近或其它原因发生扰动时，其对地分布电容C_X将产生微变，从而使自动平衡交流电桥2暂时偏离平衡点，电桥的中点电压（交流）发生变化，该变化由相敏检测器3检测到后经差分放大器4放大后一路再由双时限高灵敏脉冲检测器6进一步检测放大，最后经比较器C输出一触发脉冲，驱动相应的开关或电路工作。

另一路经自动平衡调节延时反馈网络5延迟后馈往可控调节电抗或电阻部件8，作为平衡调节。自动平衡调节延时反馈网络5中由RC电路引入的延时是为了使自动平衡调节机构对C_X的瞬变不响应，从而可以有效地检测C_X的瞬态变化，在RC电路中还加入了正反向导通电阻不等的部件10，以使自动平衡调节电压延时反馈网络5具有不同的正反向传输时延，保证整个反馈环路稳定工作。由于感应体的对地分布电容C_X随感应体的不同及安装位置不同变化很大，可以从零点几变化到几千PF，要使自动平衡电路的调节范围这么大是不可能达到的，为此将C_X先与一个电容7串联后再接入电桥，另外，在电容7的两个端子上对地还各接有一只电容，这样C_X的变化等效到桥臂上将变小，约为十几～几十PF，从而满足了自动平衡电路的要求。由于自动平衡调节电压延迟反馈网络5的引入，且相敏检测器3与差分放大器4级联后的开环总增益很高，可达80dB～120dB以上，因而一般来说很容易引起振荡，本电路将自动平衡调节电压延时反馈网络5设计成正反向传输时延不等的网络，从而破坏了振荡条件，使整个环路得以稳定工作，双时限高灵敏脉冲检测器6，是将一路输入电压经二个具有不同时间常数的RC延时电路分成两路，然后送往比较器C的两个输入端，另外两路延时电路还具有不同的分压系数，因而它只对在一定宽度范围内的脉冲产生响应，且响应的幅度门限值由其中的分压系数决定，这样就可有效地抑制干扰。

本实用新型的优点是：由于采用了自动平衡式交流电桥作感应检测器，因而只需出厂时一次调好，以后一般不需调整，这是本装置的最大特点，也是得以实用化的关键所在，同时本装置还具有良好的一致性和稳定性，且灵敏度高，抗干扰能力强，其灵敏度当感应板面积为500Cm²时，检测距离即可达到50Cm以上（感应板面积越大，检测距离越远）。本实用新型还具有安装简单的优点，其感应体与控制器之间的连线长度原则上不受限制，感应体的数量原则上亦无限制，且感应体实际上可为任何导体，例如金属网，导线，金属门窗，保险柜外壳，汽车外壳等等。本装置具有十分广泛的用途，可用于各种需要对人体接近进行监测的场合。例如楼道，走廊等公共场合的电灯自动开关装置，文物与保险柜等的防盗装置，危险区防人体接近装置，以及自动门等等，具有较高的实用价值和经济效益，同时该装置还具有成本低、体积小，功耗低的优点。

附图1是本实用新型的原理框图。

附图2是本实用新型一个实施例的原理框图。

下面结合附图给出本实用新型的一个实施例。

这是一个照明灯自动控制开关，由它控制的照明灯白天不亮，而晚上当有人走近感应体附近时，相应的电灯即点亮，并延时一段时间（一般为几十秒～1小时可调）后自动熄灭。本照明灯自动控制开关主要由人体感应接近开关，光控电路，延时电路及可控硅无触点交流开关组成，如附图2所示。其工作原理如下：

如附图1所示的人体感应接近开关，当有人接近感应体时，感应体的对地分布电容增大，从而使相应桥臂的等效电容增大，由于电桥的自动平衡电路中接有延时电路，跟不上桥臂电容的瞬态变化，因而电桥暂时失去平衡，电桥中点输出一交流电压，该交流电压由相敏检测器3检测变换为负脉冲电压，经差分放大器4放大后变为一较大幅度（一般为零点几伏）的负脉冲，然后该负脉冲经双时限高灵敏脉冲检测器6检测放大为一正脉冲T₀。如附图2，该正脉冲T₀经D₁和R₁对延时电容C_t1迅速充电，（R₁是限流电阻，D₁为反向隔离二极管）从而使比较器C₁的反相端电平由低变高，并大于基准电压V_ref1，比较器C₁输出为低，驱动可控硅开关，点亮电灯，比较器C₁的输出端将一直维持低电平，直到延时电容C_t1上的电压经放电电阻R_t1放电后低于基准电压V_ref1为止。另一方向，若在比较器C₁为低之前，光敏管T₁受到光照，则放大器A_L输出为高，并通过放电电阻R_t2向延时电容C_t2充电，若光照持续时间足够长，使得延时电容C_t2上电压上升到高于基准电压V_ref2，则比较器C₂输出为低，从而通过反向隔离二极管D₃强制使比较器C₁反相端为低电平，于是比较器C₁输出恒为高，可控硅开关不能被打开，达到在白天不能开灯的目的。若在光敏管T₁受光照之前，比较器C₁输出已为低，即可控硅开关已打开，电灯已被点亮以后，则比较器C₂的反相端通过反向隔离二极管D₂被强制为低，从而输出被强制为高，这时即使再有光照，光控电路亦不再能起作用了。这主要是为了防止由于光控电路受到由本身所在的照明灯自动控制开关点亮的电灯灯光照射而引起的误动作。光控电路中引入的积分电路、放电电阻R_t2延时电容C_t2是为了抑制光照度的瞬变干扰。

Claims

1、一种由感应体1，自动平衡交流电桥2，相敏检测器3，差分放大器4，自动平衡调节电压延时反馈网络5及双时限高灵敏脉冲检测器6构成的人体感应接近开关，其特征是：

a、自动平衡交流电桥2的一只桥臂是由感应体1的对地分布电容至少串联一只电容7后构成，且至少一个桥臂中要含有可控调节电抗或电阻部件8；

b、自动平衡调节电压延时反馈网络5输入来自差分放大器4的输出，而其输出馈往可控调节电抗或电阻部件8的控制端；

c、双时限高灵敏脉冲检测器6是将输入信号通过两只RC延时电路分成两路后送往一只比较器C的两个输入端子，比较器C至少有一个端子上接有至少一只电容，且至少有一个输入端子上接有一只电阻，並且该电容及电阻的另一个端子接在交流地端；

2、根据权利要求1所述的人体感应接近开关，其特征是可控调节电抗或电阻部件8是一只变容二极管。

3、根据权利要求1所述的人体感应接近开关，其特征是自动平衡调节电压延时反馈网络5至少含有一个延时电容。

4、根据权利要求3所述的人体感应接近开关，其特征是自动平衡调节电压延时反馈网络5中的延时电容的充电回路中至少含有一个正反向导通电阻不等的部件10。

5、根据权利要求4所述的人体感应接近开关，其特征是正反向导通电阻不等的部件10是一只二极管。