非接触感应控制装置在牙科综合治疗机上的应用

文章编号：1007-9416（2015）10-0000-00

本文所介绍的非接触感应控制装置，可解决现行牙科综合治疗机接触按压开关的控制方式，从而提供对外部执行件进行的一种非接触式感应控制装置。

1 设计概述

它包括感应板电路和无接触感应控制主板电路。无接触感应控制主板电路是由电源电路和控制电路组成。

2 硬件设计电路

2.1微控制器

本设计采用Atmel公司的ATMEGA16作为控制器件，根据信号持续时间来对不同时间的信号做出不同的处理。

选用Quantum Research Group公司的单通道传感器芯片QT100做为感应器件，该器件以开关电容感应技术为基础，使用电子开关对一个未知电容的感应金属板进行充电，达到一个已知的电位后将感应电荷转移到一个测量电路中，通过测量在一个或多个充电—转移周期后的电荷，可以测得感应金属板的电容。电荷采集过程是利用微处理器控制MODFET晶体管的开关切换来以突发脉冲模式实现充电—转移—获取的过程，从而通过金属板电容的微小改变来确认人手接近感应表面。

在牙科综合治疗机上，可利用非接触接近方式感应检测人手位置及停留时间长短，根据不同状态向控制牙科椅升、降、俯、仰等动作或治疗机的冲盂、漱口、加热、口腔灯等功能。微控制器用于接收感应板电路采集到的信号并加以判断处理，如有人手靠近感应器件，进一步检测人手停留时间，根据停留时间的不同，微控制器通过CAN总线向牙科椅控制板或治疗机控制板发出相应命令，同时点亮相对应的指示灯。

2.3感应板电路（图1）

感应板电路主要由QT100单通道触摸传感器、LED指示灯、MOS管等组成。感应板电源AVCC、AGND（JP1插件3、4脚）由非接触感应控制主板的JP1插件3、4脚提供（AVCC，AGND）。LED指示灯连接微控制器I/O口 。QT100单通道触摸传感器1端为检测信号输出端，提供给微控制器判断感应是否有效。感应有效时，微控制器点亮 D1、D2指示灯。MOS管用于加强信号的驱动能力。

2.4非接触感应控制主板

非接触感应控制主板由电源电路、控制电路组成。

电源电路（图2）：+12V（VCC_12V）电源经电源驱动模块XL4001、二极管D1、电感L1、电阻R25、R24、电容C11、C12、C13、C14、C15组成的转换电路转换为5V电源（AVCC，AGND），可供感应板工作。

AVCC电源经电源隔离芯片DCP01B后，输出经隔离的5V电源（VCC_5V，GND）供CPU控制电路使用。

控制电路（图3）： CPU处理器输出信号LED0经第一光耦U1后控制感应板上的LED指示灯。感应板电路感应信号（JP1插件上的2脚）接第二光耦U2的2端，经光耦耦合后由第二光耦U2的4端输入到CPU处理器的I/O口，便于CPU处理器处理识别。JP1插件上的3脚为AGND（电源负端），JP1插件上的4脚为AVCC（电源正端），为感应板提供电源。

3 结语

本文详细介绍非接触感应控制设计原理。该设计的应用，可为牙科综合治疗机提供一种安全、实用、操作方便、寿命长的非接触感应控制模式。该设计也可用于其他相关控制领域。

收稿日期：2015-09-08

作者简介：李银娜（1971—），女，汉族，陕西西安人，工程师，研究方向：应用电子技术。