Ємнісний датчик наближення

В цій статті я розберу схему простого ємнісного датчика наближення, друковані плати якого мені надіслав один хороший чоловік. Його звуть Юрій (https://vk.com/beejuice) і він дозволив мені зробити реверс друкованої плати і опублікувати це все в відкритому доступі. На ім'я 20кВ! 

Цей пристрій розроблялося для застосування в квест-кімнатах, при наближенні до нього людини воно реагує і замикає навантаження. Є два виходи, один замикається в присутності людини - інший при відсутності. Грубо кажучи прямий і інверсний вихід датчика. Максимальна заявлена дальність спрацьовування 7-10 см.

Отже, перейдемо відразу до схеми.

Схема побудована на двох мікросхемах КМОП логіки CD4093 і CD4013. На елементах U1.1, U1.4, R1 і C1 зібрано генератор прямокутного сигналу. Цей сигнал проходить через два паралельних буфера U1.2 і U1.3, перед якими стоять RC ланцюги. Нижня R3, RP1 і C3 дають затримку від 66 до 88 нс, в залежності від значення підстроювального резистора RP1. Верхня RC ланцюг складається з резистора R2 і ємності датчика.

Коли ємність в цій ланцюзі мінімальна, сигнал на вхід D мікросхеми CD4013 приходить раніше ніж CLK і триггер виставлений, т.е. на виході Q логічна одиниця, на виході ~Q (інверсний) логічний нуль. Цей логічний нуль приходить на вхід наступного триггера і він вже буде скинутий, нуль на виході Q і одиниця на виході ~Q.

Коли людина наближається до сенсора, затримка в верхній ланцюзі збільшується і як тільки вона перевищить затримку в нижній ланцюзі, D триггер скидається (сигнал CLK прийде раніше ніж D). На інверсному виході ~Q з'явиться логічна одиниця, яка потрапить на D вхід наступного триггера і виставить його. На виході Q з'явиться логічна одиниця, на ~Q логічний нуль.

RC ланцюг R4 C7 служить для затримки вмикання і вимикання, подавляючи можливий "дребезг" в момент, коли затримка в ланцюгах буферів еквівалентні.

Світлодіоди LED1 і LED2 служать для індикації поточного стану виходу.

Живиться вся схема від лінійного стабілізатора 7805. При використаних транзисторах IRLML6344TRPBF напруга V_CC обмежена 30 В, постійний струм навантаження 1.3 А, імпульсний 25 А.

Ось така проста і цікава схема.

Список радіоелементів