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人體傳感器設計秘籍

發(fā)布時間:2023-10-09 來源:東芝 責任編輯:wenwei

【導讀】人體傳感器是設計用于檢測人體靠近或離開等特征的電子設備。隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起,其在消費電子、汽車、醫(yī)療設備、樓宇自動化、工業(yè)設備等領域掀起了熱浪。在智能手機和可穿戴設備上幾乎都能見到它的身影,用來檢測人體移動過程或者跌倒告警是當今一種重要的技術手段。同時,在家庭和企業(yè)安全系統(tǒng)中也得了廣泛的應用,例如人體探測器燈、移動探測警報器、無線門鈴、智能沖水設備上都是基于此原理實現(xiàn)的。


市場上有各種各樣的人體傳感器,但都可歸類為這兩種:主動人體傳感器(有源傳感器)和被動人體傳感器(無源傳感器),且分為電池供電的人體檢測器以及線路供電的人體檢測器。而我們今天主要講述的是來自東芝半導體關于被動紅外(PIR)傳感器的線路供電人體檢測器設計方案。


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圖1. 人體檢測器總方框圖


首先是電源電路部分需要使用一顆TVS管來抑制瞬態(tài)電壓、保護電路,再通過整流器將交流電變?yōu)橹绷麟姡詈笸ㄟ^LDO器件穩(wěn)定輸出電壓。在此電路中,東芝提供DF2B29FU/DF2S23P2FU/DF2S23P2CTC三顆典型的TVS二極管,這些與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比,具備低阻容特色,提高了靜電吸收能力,保證了高信號保護性能和信號質(zhì)量。而對于LDO的選擇,東芝選用了TAR5S50U/TAR5S50/TAR5SB50三款LDO表貼調(diào)節(jié)元器件,它們都具備低壓差、高電源抑制比等特點,可以保證穩(wěn)定的電源供給下一級用電設備。


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其次是紅外傳感電路。運算放大器與紅外傳感器相連接將電信號進行整理。這里東芝提供兩款低壓工作運算放大器,分別為低電流消耗運算放大器TC75S102F和低噪聲運算放大器TC75S67TU。其中,TC75S102F的漏極電流典型值低至0.27uA,TC75S67TU經(jīng)過工藝優(yōu)化能達到6nV/√Hz,支持客戶在不同的環(huán)境中選擇適配。整理后的信號再經(jīng)過電壓檢測器進行比對后傳入微控制處理器,就完成了一次對紅外信號的捕捉分析。


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告警電路是接收的MCU的控制信號傳達并做出動作響應的控制電路。其中MOSFET作為開關元器件,應具備接受MCU輸出的微小信號來控制門電路的打開/關閉以及快速響應的能力。對此東芝半導體推薦使用旗下的SSM3K15ACTC/SSM3K16CTC/SSM3K35AFS/SSM3K35AMFV產(chǎn)品,其特點是具有CST3C、SSM、VESM三種不同的微小封裝,材料選用低阻材料,在低壓高速開關電路上有著不俗的表現(xiàn)。最后在光繼電器的選型上,電路需要具有抗噪聲,低電流消耗的特性。此方面推薦采用東芝TLP170AM/TLP171A/TLP240A/TLP241B的4款擁有3中不同封裝格式的低阻性光電繼電器,能夠很好地適配人體探測器輸出端。


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