接近開關的製作方法

2023-09-19 11:20:40 3

專利名稱：接近開關的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種新型的接近開關技術方案。
目前的接近開關一般由振蕩電路，檢波電路及閾值比較電路所組成。振蕩電路產生的振蕩信號經檢波電路檢波後產生的檢波電壓，由比較電路與一個閾值相比較，當有金屬體(以下稱被檢測體)接近振蕩電路檢測頭(一般是振蕩電路的電感線圈)時，由於被檢測體中感應的渦流損耗，使振蕩電路振幅減弱，這一減弱的振蕩信號經檢波後與閾值相比較，當低於(或高於)閾值時，接近開關就發出感應信號。但是由于振蕩電路和檢波電路和檢波電路中器件溫度特性(如PN結及放大倍數的溫度特性)的影響，使檢波後輸出的檢波電壓-溫度特性往往呈現一條非水平的曲線(見附

圖1)，這條曲線與閾值(一般是一條直線)，往往不能很好吻合，這就影響了靈敏度的提高。而我們希望的曲線如附圖2所示。為了達到較高的檢測靈敏度(或較遠的檢測距離)一般是使振蕩電路處於較弱的振蕩狀態，這時溫度的影響就更為嚴重，補償起來相當困難。同時目前的接近開關一般是對鐵的檢測靈敏度較高，而對銅、鋁等磁導率較低的被檢測體靈敏度較低。
本發明的目的是要提供一種使溫度影響大為減小，從而使檢測靈敏度(或檢測距離)比現有技術有明顯提高的，並對銅，鋁等磁導率較低的被檢測體也有較高靈敏度的接近開關技術方案。
本發明的思路是這樣的，在現有技術中，振蕩與檢測一般是同一個電路，提高檢測靈敏度要求電路處於弱振蕩狀態，而電路處於弱振蕩狀態又增加了溫度影響。為了解決這一問題，本發明把現有技術的這一電路按功能分解為各具有單一功能的兩部分電路，具體的說就是振蕩電路和諧振檢測電路，以簡化每個電路的溫度影響問題，並根據需要增加一個傳遞衰減電路，降低組成系統各電路的溫度影響，使整個系統的溫度影響得以降低。
本發明的目的是這樣實現的，整個系統分為振蕩，傳遞衰減，諧振檢測，檢波，比較輸出，穩壓電源幾個電路部分(見附圖3)，以下依次說明各電路的作用。
振蕩電路的作用是提供一個振蕩電壓，它可以是任何一種振蕩器，波形也可以是任何一種波形，但是它應該工作在峰峰值基本等於電源電壓的強振蕩狀態，或者工作在具有振幅控制的穩幅工作狀態，在這兩種狀態下溫度變化對振幅的影響都較小。
傳遞衰減電路的作用是把振蕩電路的振蕩能量傳遞給諧振電路。它可以是一個電阻，或一個電容，或一個電感等任何一種阻抗形式，也可以是一個簡單的網絡。
諧振檢測電路一般由一個電感和一個電容所組成，也可以附加少量的調整諧振電路品質因數的電阻和(或)補償諧振電路品質因數隨溫度而變化的熱敏電阻等。諧振電路的諧振頻率調整在振蕩頻率上，當振蕩電路的振蕩能量通過傳遞衰減電路傳遞給諧振檢測電路後，諧振檢測電路隨之諧振，當檢測頭(一般為諧振電路的電感線圈)附近有被檢測體靠近時，不但被檢測體中產生的渦流要消耗能量使諧振電壓下降，同時由於被檢測體的靠近使諧振檢測電路的電感和電容發生變化導致諧振電路的諧振頻率偏離振蕩頻率而更使諧振電壓下降。
檢波電路的作用是將諧振電壓轉變為直流電壓以供比較輸出電路與閾值相比較，本方案所使用的檢波電路的特點是要求使用溫度影響較小的檢波電路。
比較輸出電路的作用是將檢波後直流電壓與閾值相比較以確定是否有被檢測體靠近，同時將檢測結果輸出，比較電路應包括一個產生閾值的電阻分壓網絡。
穩壓電源電路的作用給其它電路提供一個穩定的電源，該電源的穩定對于振蕩電路振幅的穩定和閾值的穩定具有特別重要的作用。
與現有技術相比，本方案有如下一些優點本方案諧振檢測電路與振蕩電路分離，就可以分別解決諧振檢測電路與振蕩電路的溫度影響，使問題簡化，以下分述各電路溫度影響的改善情況振蕩電路可以工作在強振或穩幅狀態，使得溫度影響大為減少，實驗表明，當振蕩電路工作在峰峰值基本等於電源電壓的強振蕩狀態時，振蕩電壓隨溫度的變化僅僅是電源電壓隨溫度的變化加上一，二個PN結壓降隨溫度的變化值。當電源是市售的三端穩壓電源，輸出為5V或8V時，在-20到+70攝氏度範圍內，振蕩電壓隨溫度的變化值一般不超過振蕩電壓值的百分之三。加之這一振蕩電壓是通過一個傳遞衰減電路傳遞到諧振檢測電路，使振蕩電路的溫度影響對整個系統的影響就更小。
傳遞衰減電路由無源元件組成，其溫度特性可以忽略不計。
諧振檢測電路的溫度特性由兩方面組成，溫度變化一方面引起(主要是線圈的)銅阻變化，從而引起該電路品質因數發生變化，另一方面引起諧振迴路電感電容量變化，這兩方面變化都引起諧振電壓變化，但是這兩方面變化都是很容易補償的。
檢波電路使用溫度影響較小的電路，所謂溫度影響較小的電路是指在檢波電路的設計中努力減小溫度的影響而使所設計的檢波電路的溫度特性明顯小於一般的二極體或三極體檢波電路的溫度特性。如附圖4所示的幾種電路之溫度特性在-20到170攝氏度範圍內僅為一、二十個mV。除此之外同步檢波或同步採樣都可以用來作為溫度影響較小的檢波電路。
以上各電路的溫度影響，除了溫度變化引起諧振迴路電感電容量變化這一點以外，其餘的，可以在各電路分別補償，也可以在某一電路統一補償，由於變化量較小，在要求不高的場合，甚至不補償也是可以的。而溫度變化引起諧振迴路電感電容量的變化，只要合理的選擇電感和電容也是很容易補償的。
當被檢測體靠近時，除了諧振檢測電路的電感和電容發生變化導致諧振電路的諧振頻率偏離振蕩頻率而使諧振電壓有所下降外，還由於傳遞衰減電路的存在限制了振蕩電路傳遞到諧振檢測電路的能量而使得諧振電壓有更大的下降，實驗結果表明在某一相同條件下，使用本方案當被檢測體接近諧振檢測電路時諧振電壓的下降不小於使用現有技術時的5倍。
附圖1到附圖5是本說明書的附圖。
以下給出一個接近開關實施例供參考(見附圖5)圖中R1，R2，N1，C2，C3，L1組成振蕩電路;R3組成傳遞衰減電路L2，C4組成諧振檢測電路;OPAMP1，D1，C5組成檢波電路;R4，R5，OPAMP2組成比較輸出電路;其中R4，R5提供閾值電壓，V是三端穩壓器，組成穩壓電源電路，振蕩電路輸出的振蕩電壓經傳遞衰減電路R3傳遞到諧振檢測電路L2，C4並在其中激勵起諧振電壓，經檢波電路檢波，在D1和C5的聯結處輸出檢波電壓。運放OPAMP2將閾值電壓和檢波電壓進行比較，以判別是否有被檢測體接近，當沒有被檢測體接近時，檢波電壓高於由R4，R5分壓而得的閾值電壓，經比較器比較後，運放輸出低電平，當有被檢測體接近時，諧振檢測電路L2，C4中的諧振電壓下降，檢波電壓也隨之下降，當檢波電壓下降到低於閾值電壓後，經比較器比較後運放輸出高電平。
權利要求
1.一種包括穩壓電源電路，比較及輸出電路的接近開關，其特徵是它還有一個振蕩電路，一個傳遞衰減電路，一個諧振檢測電路和一個檢波電路，振蕩電路輸出的振蕩電壓通過傳遞衰減電路傳遞到諧振檢測電路。
2.根據權利要求1所述的接近開關，其特徵是所述的檢波電路是受溫度影響較小的檢波電路。
全文摘要
本發明公開了一種接近開關特別是一種溫度影響較小，檢測靈敏度較高的接近開關技術方案，其特點是用一個獨立的振蕩電路提供振蕩電壓，並通過一個傳遞衰減電路把振蕩電壓傳遞到諧振檢測電路，同時使用了溫度影響較小的檢波電路來進一步降低溫度影響。
文檔編號H03K17/945GK1109662SQ9510157
公開日1995年10月4日 申請日期1995年2月24日 優先權日1995年2月24日
發明者萬來 申請人:萬來