Емкостной датчик приближения

В этой статье я разберу схему простого емкостного датчика приближения, печатные платы которого мне прислал один хороший человек. Его зовут Юрий (https://vk.com/beejuice) и он разрешил мне зареверсить печатную плату и опубликовать это все в открытом доступе. Во имя 20кВ! 

Это устройство разрабатывалось для применения в квест-комнатах, при приближение к нему человека оно реагирует и замыкает нагрузки. Имеется два выхода, один замыкается в присутствии человека - другой при отсутствии. Грубо говоря прямой и инверсный выход датчика. Максимальная заявленная дальность срабатывания 7-10 см.

Итак перейдем сразу к схеме.

Схема построена на двух микросхемах КМОП логики CD4093 и CD4013. На элементах U1.1, U1.4, R1 и C1 собран генератор прямоугольного сигнала. Этот сигнал проходит через два параллельных буфера U1.2 и U1.3, перед которыми стоят RC цепочки. Нижняя R3, RP1 и C3 дают задержку от 66 до 88 нс, в зависимости от значения подстроечного резистора RP1. Верхняя RC цепочка состоит из резистора R2 и емкости датчика.

Когда емкость в этой цепи минимальна, сигнал на вход D микросхемы CD4013 приходит раньше чем CLK и триггер выставлен, т.е на выходе Q логическая единица, на выходе ~Q (инверсный) логический ноль. Этот логический ноль приходить на вход следующего триггера и он уже будет сброшен, ноль на выходе Q и единица на выходе ~Q.

Когда человек приближается к сенсору, задержка в верхней цепи увеличивается и как только она превысит задержку в нижней цепи, D триггер сброситься (сигнал CLK придет раньше чем D). На инверсном выходе ~Q появится логическая единица, которая попадет на D вход следующего триггера и выставить его. На выходе Q появиться логическая единица, на ~Q логический ноль.

RC цепочка R4 C7 служит для задержки включения и выключения, подавляя возможный "дребезг" в момент, когда задержка в цепях буферов эквивалентны.

Светодиоды LED1 и LED2 служат для индикации текущего состояния выхода.

Питается вся схема от линейного стабилизатора 7805. При использованных транзисторах IRLML6344TRPBF напряжение V_CC ограничено 30 В, постоянный ток нагрузки 1.3 А, импульсный 25 А.

Вот такая простая и интересная схема.

Список радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}

Теги:

• Сенсор