具有雙極信號輸出的接近傳感器的接近傳感器系統的製作方法
2023-07-19 22:29:36
專利名稱：具有雙極信號輸出的接近傳感器的接近傳感器系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種傳感器，特別是具有利用金屬磁特性的接近傳感器的一種接近傳感器系統。
背景技術：
接近傳感器在物體靠近傳感器的探測範圍的時候探測物體。探測金屬物體對於實現工廠的裝配線的自動化等場合是非常有用的。在很多情況下，金屬的磁特性用作探測的要素。有多種利用金屬磁特性的接近傳感器。
在多數接近傳感器的應用中，需要探測的物體比接近傳感器大得多，並且因為物體的磁耦合很強所以很容易被探測到。當要探測的物體相對於傳感器的尺寸很小的時候，例如，只有幾個毫米的時候，物體的磁耦合很微弱，這種物體的探測是困難的。一種探測小物體的情況是對飛速旋轉的齒輪上的小齒進行計數，來監測該齒輪旋轉速度的均勻性。在這種應用中，需要採用專門的技術。例如，使傳感器作得很小，將傳感器的探測範圍限制得很短。在某些其它應用中，要用一個傳感器區分物體，同時探測物體的接近。當兩個單獨物體的相對位置是決定性的重要信息的時候，用一個傳感器實現兩個功能的能力具有優勢而且更便利。
發明內容
本發明目的在於提供一種接近傳感器系統，該系統包括能夠發出兩個脈衝信號的傳感器。這兩個信號具有不同的極性用以探測兩個不同大小的金屬物體，並且區分這兩個物體。
本發明的另一個目的在於提供一種用以測量汽車離合器片輸出的轉矩的接近傳感器系統。
本發明描述的技術中，兩個不同的金屬物體，例如，一個鐵磁性物體和一個抗磁性物體，單獨地並且同時地被一個傳感器探測到。本發明的傳感器對於兩個不同磁特性的物體產生兩個具有不同極性的信號，於是該傳感器區分開了這兩個不同的金屬物體。
本發明一方面，提供的接近傳感器系統包括將要被探測的至少兩個金屬物體，這兩個金屬物體的磁特性不相同；傳感器，該傳感器包括具有多個芯柱的磁芯和環形線圈繞組，該線圈繞組裝配並支承在磁芯的至少一個芯柱上；用以處理傳感器輸出信號的電子電路。當金屬物體經過傳感器附近的時候，該傳感器產生具有不同極性的預定信號。
優選地，所述的金屬物體包括鐵磁性金屬製造的物體和抗磁性或者順磁性金屬製造的物體。
優選地，當鐵磁性金屬物體經過傳感器附近時，傳感器產生正脈衝信號；當抗磁性或者順磁性金屬物體經過傳感器附近時，傳感器產生負脈衝信號。
優選地，所述的電子電路還包括振蕩器，為傳感器提供交變電流；處理傳感器輸出信號的半波整流器；和低通過濾器和放大器。
本發明的另一方面，提供一種接近傳感器系統，用於從汽車發動機傳遞到傳動系的轉矩的實時測量裝置，該汽車包括板式離合器，該板式離合器具有離合器板；連接該離合器板到傳動系的離合器軸；和環繞在離合器軸一段長度上的車軸導管。該離合器板包括中間主體件，具有位於其中心部分的盤芯；下主體件和上主體件，分別位於所述中間主體件的上表面和下表面。所述的下主體件和上主體件具有中心孔，所述的盤芯穿過該中心孔，所述的下主體件和上主體件能夠通過阻尼彈簧裝置相對於中間主體件在圓周方向上進行位移。所述的接近傳感器系統包括多個軸向延伸的第一柱，圍繞著所述盤芯上部部分的外周等距離地形成，這些柱是由預定磁特性的金屬製成的；多個軸向延伸的第二柱，圍繞著所述上主體件的中心孔的圓周等距離地設置，所述的多個軸向延伸的第二柱是由與第一柱具有不同磁特性的金屬製造的，第二柱設置在第一柱的徑向外側；一個傳感器，包括磁芯，具有多個芯柱；和環形線圈繞組，該線圈繞組裝配並支承在磁芯的至少一個芯柱上，該傳感器位於第一柱和第二柱的徑向內側，安裝在所述車軸導管的頂端部分，面對所述的第一柱和第二柱，當第一和第二柱分別經過傳感器附近時，該傳感器產生具有不同極性的預定的信號；處理傳感器輸出信號的電子電路。
圖1A和圖1B是豎向透視圖，分別表示根據本發明的傳感器未組裝和已經組裝的狀態。
圖2是示意圖，表示傳感器的磁通，其中，圖2A的視圖表示沒有探測物體時候的狀態，圖2B表示探測到鐵磁性物體，圖2C表示探測到抗磁性物體。
圖3是本發明的系統中使用的電子電路的框圖。
圖4是調製的載波信號。
圖5表示解調的脈衝信號。
圖6表示根據本發明的接近傳感器系統的例子，是用於汽車離合器片的轉矩測量傳感器系統。
具體實施例方式
本發明作為一種接近傳感器系統，其中，接近傳感器與專門的待檢測物體一起工作，在物體經過傳感器附近時，接近傳感器產生脈衝。本發明的接近傳感器系統至少具有三個方面的內容，即傳感器、被探測物體和電子電路。
如圖1A和圖1B所示，傳感器1包括磁芯11和環形線圈繞組12。磁芯11可以是「E」形或者是具有兩個芯柱的「」的形狀，線圈繞組12通過使其中心部分裝配於磁芯的至少一個突出的芯柱而受到支承。如圖1A和圖1B所示的實施例中，磁芯11作成「E」的形狀，並且線圈繞組12通過使其中心部分裝配於三個突出芯柱的中間芯柱而得到支承。
當交變電流經過線圈繞組12時，傳感器1產生一個如圖2A表示的磁通。當鐵磁性物體21靠近傳感器附近時，所述的磁通被加強，如圖2B所示。但是，抗磁性物體22靠近傳感器附近時，如圖2C所示，所述的磁通減弱。
傳感器1產生兩種類型的脈衝信號，這兩種信號根據要探測物體的性質具有不同的極性，這樣就使傳感器系統能夠區分不同類型的物體。例如，如果兩種類型的物體，一種是由鐵磁性的金屬，如鐵、鎳或者其它合金製造的；而另一種物體是由抗磁性(或者順磁性)金屬，如銅或者鋁製造，那麼，當鐵磁性物體經過時，傳感器1產生正(+)脈衝信號，當抗磁性(或者順磁性)金屬物體經過時，傳感器產生負(-)脈衝信號。
圖3的框圖表示本發明的接近傳感器系統中使用的電子電路的例子。該電子電路包括振蕩器，用以給接近傳感器提供交變電流；半波整流器，用以處理從傳感器輸出的信號；以及低通過濾器和放大器。
傳感器1的線圈繞組12中流動的交變電流是由振蕩器提供的，該振蕩器產生高頻交變電流。線圈繞組12作為該振蕩器的電感負載。當被探測物體接近傳感器時，磁通量就會如圖2B和圖2C所示那樣變化，因此改變了電感負載的感抗，於是如圖4所示，輸出電壓信號受到了調製。已調製的載波信號經過半波整流器和低通過濾器，產生一個被解調的輸出脈衝信號，如圖5所示。
根據本發明的接近傳感器系統，傳感器取決於靠近傳感器的物體的磁特性產生具有不同極性的脈衝信號，這樣就使該傳感器系統能夠通過一個傳感器產生兩種類型的信息。這種信息的一種可能的形式是是否有某種類型的金屬物體正在靠近傳感器，而另一種信息是另一種類型的金屬物體正在靠近傳感器。
在前述的實施例中，已經聲明了傳感器對鐵磁性的物體產生正脈衝信號，對於抗磁性(或者順磁性)物體傳感器產生負脈衝信號。但是，應該注意的是，根據電子電路對信號的處理，脈衝信號的極性是可以互換的。
根據本發明的傳感器系統的構成，因為傳感器取決於要被探測的物體的類型產生兩種具有不同極性的脈衝信號，所以，可以容易地探測到並且區分開物體，這樣提高了對探測和區分物體的可靠性，即使對於小物體也是這樣。
對於本發明的接近傳感器系統，已經針對一個具體的實施例進行了描述和說明，但是本發明不限於該實施例。在不脫離下面的權利要求所描述的精神和原理的情況下，可以對本發明的接近傳感器系統的構成進行變型和改變。
工業適用性本發明的接近傳感器系統可以用於各種領域，例如，例如用於國際申請公開號為WO99/58943的汽車發動機轉矩的實時測量裝置。
在汽車發動機轉矩的實時測量裝置中，平面離合器板是具有人力操縱傳動系的汽車組件，可以通過結合兩種類型的柱而稍微地改進，這兩種類型的柱相應於本發明描述的具有不同磁特性的金屬物體。如圖6表示的，一種類型的柱21焊接在離合器板的盤芯上面，並且另一種類型的柱22焊接在離合器板上。傳感器1置於柱內側徑向安裝的離合器車軸導管的隆起孔(mounding hole)上。汽車開動中，離合器旋轉，但是安裝在離合器車軸導管的隆起孔上的傳感器處於靜態。這樣，柱經過傳感器附近。傳感器探測柱的類型並產生具有不同極性的脈衝信號。
通過產生具有不同極性的脈衝信號，就能夠容易地檢測並區分兩種類型的柱21、22在離合器板的旋轉中的相對角位移，這樣提高了發動機轉矩實時測量的可靠性和準確度。
權利要求
1.一種接近傳感器系統，包括將被探測的至少兩個金屬物體，具有不相同的磁特性；一個傳感器，包括磁芯，具有多個芯柱；和環形線圈繞組，該線圈繞組裝配並支承在磁芯的至少一個芯柱上，當金屬物體經過傳感器附近的時候，傳感器產生預定的具有不同極性的信號；和處理傳感器輸出信號的電子電路。
2.如權利要求1所述的接近傳感器系統，其中，所述的金屬物體包括由鐵磁性金屬製造的金屬物體和抗磁性或者順磁性金屬製造的金屬物體。
3.如權利要求2所述的接近傳感器系統，其中，當鐵磁性物體經過所述的傳感器的時候，該傳感器產生正脈衝信號；當抗磁性或者順磁性物體經過所述的傳感器的時候，該傳感器產生負脈衝信號。
4.如權利要求1到3中任一項所述的接近傳感器系統，其中的電子電路還包括振蕩器用以為該傳感器提供電流，還包括半波整流器、低通過濾器和放大器，該半波整流器用以處理傳感器的輸出信號。
5.一種接近傳感器系統，用於實時測量從汽車發動機到傳動系的轉矩，該汽車包括板式離合器，具有離合器板；連接該離合器板到傳動系的離合器軸；和環繞一段長度的離合器軸的車軸導管，所述離合器板包括中間主體件，具有結合在中心部分上的盤芯；下主體件和上主體件，分別位於所述中間主體件的上表面和下表面，所述的下主體件和上主體件具有中心孔，所述的盤芯穿過該中心孔，所述的下主體件和上主體件能夠通過阻尼彈簧裝置相對於中間主體件在圓周方向上進行位移，其特徵在於，所述的接近傳感器系統包括多個軸向延伸的第一柱，圍繞著所述盤芯上部部分的外周等距離地形成，這些柱是由預定磁特性的金屬製成的；多個軸向延伸的第二柱，圍繞著所述上主體件的中心孔的圓周等距離地設置，所述的多個軸向延伸的第二柱是由與第一柱具有不同磁特性的金屬製造的，第二柱設置在第一柱的徑向外側；一個傳感器，包括磁芯，具有多個芯柱；和環形線圈繞組，該線圈繞組裝配並支承在磁芯的至少一個芯柱上，該傳感器位於第一柱和第二柱的徑向內側，安裝在所述車軸導管的頂端部分，面對所述的第一柱和第二柱，當第一和第二柱分別經過傳感器附近時，該傳感器產生具有不同極性的預定的信號；和處理傳感器輸出信號的電子電路。
全文摘要
本發明涉及的接近傳感器系統包括傳感器，該傳感器產生兩種具有不同極性的脈衝信號，用以探測兩個不同的小金屬物體並且區分這兩個物體。該接近傳感器系統包括至少兩個具有不同磁特性的被探測金屬物體；傳感器，包括具有多個芯柱的磁芯和環形線圈繞組，環形線圈繞組裝配並支承在磁芯的至少一個芯柱上；和處理傳感器輸出信號的電子電路。當金屬物體經過傳感器附近的時候，該傳感器產生預定具有不同極性的信號。適合的金屬物體包括由鐵磁性金屬和抗磁性或順磁性金屬製造的金屬物體。當鐵磁性物體經過傳感器附近，該傳感器產生正脈衝；當抗磁性或順磁性金屬物體經過傳感器附近，傳感器產生負脈衝。
文檔編號G01M15/04GK1592847SQ01822965
公開日2005年3月9日 申請日期2001年3月3日 優先權日2001年3月3日
發明者張根浩 申請人:好感新技術有限公司