原创 近距离感应式检测电路的设计与制作

本文介绍一种感应式检测装置的制作，当人体接近检测电路时，该电路会产生相应的控制信号推动执行机构作出相应的动作(如信号指示灯发光、大门关和开、报警装置报警等)，该电路与电子狗等远距离接受人体发送的红外线产生报警的电路不同，属近距离感应，感应的范围小于1m甚至低得多(可调)，使用效果很好，由于采用了集成运放MAX407，灵敏度理想。

电路原理

本装置利用MAX407中的两个集成运放(IC1A、IC1B)组成比较器，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，这两个信号送给异或门(IC2)的两输入端，经异或门运算输出Y=AB+AB=0。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变为直流信号并放大后去控制被控对象产生相应的控制动作。

功能电路介绍

1．标准方波发生电路：元件IC4A、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，IC4A为反相器，由运放构成，晶振相当于电感元件，该信号经IC4B放大后送给比较运算电路，作为比较电路的标准信号u1。

2．比较运算电路：比较运算电路由IC1A、IC1B、IC2及相应的外围元件共同构成。IC4B输出的信号一路经R5、C5积分延时后送入IC1B正端，与负端2．5V电压比较后，输出幅值为2．5V的方波信号u3；u1另一路经R3及由C3、同轴电缆对地电容、25cm2感应板对地电容共同构成的电路(在无人体接近探测仪时，上述三电容的和约为48pF)积分延时后，送IC1A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u2。为了保证上述方波信号在无人接近时的波形完全一致，笔者设计电路时选择C5的值也为48pF。

下面我们对无人靠近探测仪和有人靠近的两种情况分别进行电路分析。

无人靠近时，因电路的对称性，u2与u3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u0=0，则后续电路不动作。当有人靠近时，由C3、同轴电缆对地电容、25cm2感应板对地电容共同构成的电路电容总值将增加，经运算可知，积分电路将会使得输出信号u2产生一个向后的延时，而u3的波形仍然不变，故u2、u3送IC2运算后，其输出u0≠0，人靠得越近，则u0输出脉冲越宽。

IC2输出信号u0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，凋整电位器RP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VT1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VT1迅速可靠导通，点亮发光管VD2。整机电路如附图所示。附图所示电路是对信号指示灯VD2的通断进行控制，若将VD2换成继电器，用继电器去控制其他各种执行机构，就可以实现各种自动控制功能。

元件说明

该电路中的25cm2感应板可以用普通的金属材料做成，IC1、IC3选用美信(MAIXM)公司生产的超低功耗的双运算放大器MAX407。MAX407主要用于干电池供电以及在低电源电压供电条件下的设备使用，采用该元件的主要目的就是考虑节能问题。MAX系列是一种普及型产品，在国内各大电子市场及网上均有售，价格约6元，网上售价更低，可选用一块四运算放大器集成电路(如LM324、LF347)代替，成本更低。其他元件如附图所示。该制作由于采用了石英晶振作为振荡电路的核心元件，产生标准的比较信号，故电路的稳定性非常高。