人体传感器设计秘籍

人体传感器是设计用于检测人体靠近或离开等特征的电子设备。随着物联网的兴起，其在消费电子、汽车、医疗设备、楼宇自动化、工业设备等领域掀起了热浪。在智能手机和可穿戴设备上几乎都能见到它的身影，用来检测人体移动过程或者跌倒告警是当今一种重要的技术手段。同时，在家庭和企业安全系统中也得了广泛的应用，例如人体探测器灯、移动探测警报器、无线门铃、智能冲水设备上都是基于此原理实现的。

市场上有各种各样的人体传感器，但都可归类为这两种：主动人体传感器（有源传感器）和被动人体传感器（无源传感器），且分为电池供电的人体检测器以及线路供电的人体检测器。而我们今天主要讲述的是来自东芝半导体关于被动红外（PIR）传感器的线路供电人体检测器设计方案。

图1. 人体检测器总方框图

首先是电源电路部分需要使用一颗TVS管来抑制瞬态电压、保护电路，再通过整流器将交流电变为直流电，最后通过LDO器件稳定输出电压。在此电路中，东芝提供DF2B29FU／DF2S23P2FU／DF2S23P2CTC三颗典型的TVS二极管，这些与传统产品相比，具备低阻容特色，提高了静电吸收能力，保证了高信号保护性能和信号质量。而对于LDO的选择，东芝选用了TAR5S50U／TAR5S50／TAR5SB50三款LDO表贴调节元器件，它们都具备低压差、高电源抑制比等特点，可以保证稳定的电源供给下一级用电设备。

其次是红外传感电路。运算放大器与红外传感器相连接将电信号进行整理。这里东芝提供两款低压工作运算放大器，分别为低电流消耗运算放大器TC75S102F和低噪声运算放大器TC75S67TU。其中，TC75S102F的漏极电流典型值低至0.27uA，TC75S67TU经过工艺优化能达到6nV/√Hz，支持客户在不同的环境中选择适配。整理后的信号再经过电压检测器进行比对后传入微控制处理器，就完成了一次对红外信号的捕捉分析。

告警电路是接收的MCU的控制信号传达并做出动作响应的控制电路。其中MOSFET作为开关元器件，应具备接受MCU输出的微小信号来控制门电路的打开/关闭以及快速响应的能力。对此东芝半导体推荐使用旗下的SSM3K15ACTC／SSM3K16CTC／SSM3K35AFS／SSM3K35AMFV产品，其特点是具有CST3C、SSM、VESM三种不同的微小封装，材料选用低阻材料，在低压高速开关电路上有着不俗的表现。最后在光继电器的选型上，电路需要具有抗噪声，低电流消耗的特性。此方面推荐采用东芝TLP170AM／TLP171A／TLP240A／TLP241B的4款拥有3中不同封装格式的低阻性光电继电器，能够很好地适配人体探测器输出端。