废话不说,直接切入正题,其他知识在用到时进行介绍。
客户有一个设备,在管子上有一个小门,管子的内径大约8mm,平时小门关闭,出现意外时排气,门被打开,门打开时行程小于5mm。现在需要检测门被打开的状态,并驱动一只3W的灯。检测电路只能放在管子内,锂电池供电,电路待机功耗要小于10uA。机械开关的方式由于寿命有限不能使用,只能使用电子非接触式检测。还要考虑到安装的方便性和一致性问题。
以上是客户的主要功能要求,还有细节要求,以后再说。
客户以前的检测方式是在小门的传动机构上安装一个很小的磁钢,电路组成是用一个霍尔+单片机+比较器+LDO+低阻MOS,装配在一块直径为7mm的双面PCB上。用磁钢接近和离开霍尔来检测小门的开关状态,单片机实现控制逻辑,LDO稳定电压,比较器检测电池电压,MOS管用于驱动3W的灯,MOS管导通时内阻小于60毫欧姆。系统成本大约3元。
可以看出,这个实际是一个接近检测的应用。
常用的接近检测有许多种方式,如光电开关(工业控制最多、水龙头等)、霍尔开关(运动检测等)、超声式(倒车雷达)、电感涡流式(检测金属)、电容式(触摸开关等)、光纤传感式等等,每种接近检测都有自己的优势和适用范围,实现方式和成本也不同。
客户已经使用了霍尔传感器的检测方式,但是系统成本太高,希望能够开发一款专用芯片,实现这个功能。
光电开关方式,需要光的发射与接收,虽然技术十分成熟,但是体积大,实现复杂,待机功耗大,成本下不来;
超声式适合较长距离的检测,而且复杂,功耗大,成本高;
电感涡流式的体积大,功耗大,成本高;
电容式结构简单,外围部件少,功耗低,适合集成,但是存在检测灵敏度和受干扰的问题;
光纤传感器结构复杂,成本高。
由以上分析可见,该项目接近检测的最合适技术实现是电容式!