[发明专利]基于光电二极管复用的电容式接近传感器电路

说明书

本发明公开了基于光电二极管复用的电容式接近传感器电路，包括光电二极管、运算放大器、电容检测电路和切换开关；所述光电二极管通过切换开关分别连接运算放大器和电容检测电路；所述光电二极管用于检测人体PPG信号；所述运算放大器可配置放大倍数，用于对PPG信号进行放大；其反相输入端连接光电二极管的阴极，正相输入端接地；所述电容检测电路用于电容的变化进行检测；所述切换开关用于切换电路执行线路，进行光电信号检测与电容变化检测之间的切换。本发明成本低廉，方便实用；能运用在一个传感器上即可实现识别接近的物体是否为人体。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及基于光电二极管复用的电容式接近传感器电路。

背景技术

光电传感器是将光信号转换为电信号的一种器件。其工作原理基于光电效应。光电效应是指光照射在某些物质上时，物质的电子吸收光子的能量而发生了相应的电效应现象。根据光电效应现象的不同将光电效应分为三类：外光电效应、内光电效应及光生伏特效应。光电器件有光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池等。分析了光电器件的性能、特性曲线。

其中，光敏二极管是最常见的光传感器。光敏二极管的外型与一般二极管一样，当无光照时，它与普通二极管一样，反向电流很小，称为光敏二极管的暗电流；当有光照时，载流子被激发，产生电子-空穴，称为光电载流子。在外电场的作用下，光电载流子参与导电，形成比暗电流大得多的反向电流，该反向电流称为光电流。光电流的大小与光照强度成正比，于是在负载电阻上就能得到随光照强度变化而变化的电信号。

光敏二极管，又叫光电二极管，是一种能够将光根据使用方式，转换成电流或者电压信号的光探测器。管芯常使用一个具有光敏特征的PN结，对光的变化非常敏感，具有单向导电性，而且光强不同的时候会改变电学特性，因此，可以利用光照强弱来改变电路中的电流。光电二极管在医疗应用设备中，有着广泛的应用，例如X射线计算机断层成像以及脉搏探测器等。

利用光电容积描记(PPG)技术进行人体运动心率的检测是红外无损检测技术在生物医学中的一个应用。它利用光电传感器，检测经过人体血液和组织吸收后的反射光强度的不同，描记出血管容积在心动周期内的变化，从得到的脉搏波形中计算出心率。

接近传感器是一种具有感知物体接近能力的器件，它利用位移传感器对接近的物体具有敏感特性来识别物体的接近，并输出相应开关信号，因此，通常又把接近传感器称为接近开关。它是代替开关等接触式检测式检测方式，以无需接触被检测对象为目的的传感器的总称，它能检测对象的移动和存在信息并转化成电信号。接近传感器主要包括电容式接近传感器、电感式接近传感器、光电式接近传感器。其中电容式接近传感器一个以电极为检测端的经电电容接近开关，它由高频振荡电路、检波电路、放大电路、整形电路及输出电路组成。

目前，市场上的绝大多数光电传感器和接近传感器产品，仅能单独地执行光电传感功能和接近传感功能，无法同时执行两项功能；且存在着下述问题。

1.光电传感器仅能接收光电信号，不能执行接近判断能力；

2.接近传感器仅能判断接近与否，不能识别是否为人体；

3.若同时需要执行两项功能，需要安装两个传感器，存在增加成本问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种基于光电二极管复用的电容式接近传感器电路。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

基于光电二极管复用的电容式接近传感器电路，包括光电二极管、运算放大器、电容检测电路和切换开关；所述光电二极管通过切换开关分别连接运算放大器和电容检测电路。

进一步的，所述光电二极管用于检测人体PPG信号。

进一步的，所述运算放大器可配置放大倍数，用于对PPG信号进行放大。

进一步的，所述电容检测电路用于电容的变化进行检测。