抗幹擾型電容式傳感器的製作方法

2023-05-29 22:01:11

專利名稱：抗幹擾型電容式傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電容式傳感器，尤其涉及一種抗幹擾型電容式傳感器。
背景技術：
電容式傳感器的RC振蕩電路中串接有感應電容，電源接通時，RC振蕩電路不振蕩，當物體接近電容式傳感器的檢測部位時，感應電容的電容值增加，RC振蕩電路開始振
蕩。當電容值達到一定值後，通過後級電路的處理，將電容量變化轉換成電壓信號以開關量的形式輸出，從而起到檢測有無物體靠近或存在的目的。電容式傳感器是高阻抗傳感元件，易受外界幹擾的影響。當外界幹擾(如電磁場)在傳感器上和電線之間感應出電壓並與信號一起輸送至測量電路時就會產生誤差，甚至使傳感器無法正常工作。現有的電容式傳感器抗幹擾性較差，尤其對電磁兼容的電快速瞬變脈衝群幹擾、射頻場感應的傳導幹擾及浪湧(衝擊)幹擾上表現出的抗幹擾能力更差。

發明內容本實用新型主要解決原有電容式傳感器抗幹擾性較差的技術問題；提供一種提高抗幹擾性能，尤其對電磁兼容的電快速瞬變脈衝群幹擾、射頻場感應的傳導幹擾及浪湧(衝擊)幹擾上表現出較好的抗幹擾能力的抗幹擾型電容式傳感器。 本實用新型的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的本實用新型包括外殼和設於外殼內的電路，所述的電路包括依次相連的RC振蕩電路、限幅電路、鑑頻電路、差動放大電路和開關量輸出電路，所述的RC振蕩電路中串接有由感應電容片構成的感應電容，所述的RC振蕩電路裝在一個屏蔽殼體內構成集成模塊。本實用新型的感應電容片
即為測量頭，是構成電容器的一個極板，而另一個極板是靠近電容式傳感器的物體。當物體移向測量頭時，物體和測量頭構成的電容的介電常數發生變化，引起物體和測量頭構成的
電容值發生變化，引起RC振蕩電路振蕩，振蕩信號輸給限幅電路，再經鑑頻電路送給差動放大電路，經放大後送給開關量輸出電路，最後由電纜輸出信號。將感應電容、RC振蕩電路構成的測量電路及前置級裝在一個屏蔽殼體內，採取內屏蔽措施，有效抑制電磁幹擾，從而提高電容式傳感器的電磁兼容性，將測量電路和後級的轉換電路、傳輸電纜等用同一個外殼屏蔽起來，正確選取接地地點，減小寄生電容的影響和防止外界幹擾，使本實用新型特性穩定，感應靈敏，精度高，工作可靠。 作為優選，所述的外殼呈圓柱形，其前端設有前蓋，後端設有後蓋，所述的後蓋設
有外凸凸臺，外凸凸臺上設有調節檢測距離的電位器，與所述的開關量輸出電路相連的輸出電纜從所述的後蓋穿出。呈圓柱形的外殼可以是螺紋型或非螺紋型。電位器設在後蓋便於調節檢測距離。 作為優選，所述的開關量輸出電路上串聯有發光二極體，所述的發光二極體露出
於所述的外殼。當開關量輸出電路有信號輸出時，點亮發光二極體，使人們能直觀地觀察到電容式傳感器有信號輸出。[0007] 作為優選，所述的開關量輸出電路上串聯有發光二極體，所述的發光二極體露出於所述的外殼的後蓋。同時開關量輸出電路還具有短路保護功能。發光二極體設在後蓋上，更便於人們觀察。 作為優選，所述的外殼採用金屬材質。金屬外殼將整個電容式傳感器的電路屏蔽在其內，構成外屏蔽結構。外屏蔽層接地點選在差動式電容傳感器的兩電容之間。這樣進一步降低了外界電磁場的幹擾，而內外屏蔽層之間的寄生電容等效作用在測量電路前置級，不影響檢測功能。 本實用新型的有益效果是通過將感應電容與RC振蕩電路裝在一個屏蔽殼體內構成集成模塊實現內屏蔽，通過將所有電路裝在金屬外殼內構成外屏蔽，提高對外界電磁場的抗幹擾能力。本實用新型具有抗幹擾強、感應靈敏、精度高、調節使用方便等特點，能在強電磁幹擾的環境中穩定、可靠地工作。

圖1是本實用新型的一種結構框示圖。[0011] 圖2是本實用新型的一種側視結構示意圖。 圖中1.外殼，l-l.前蓋，1-2.後蓋，2.RC振蕩電路，3.限幅電路，4.鑑頻電路，5.差動放大電路，6.開關量輸出電路，7.感應電容片，8.屏蔽殼體，9.外凸凸臺，IO.輸出電纜。
具體實施方式下面通過實施例，並結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。[0014] 實施例1 :本實施例的抗幹擾型電容式傳感器，如圖1、圖2所示，包括金屬材質製成的外殼l和安裝於外殼l內的電路。電路包括依次相連的RC振蕩電路2、限幅電路3、鑑頻電路4、差動放大電路5和開關量輸出電路6 。 RC振蕩電路2中串接有由感應電容片7構成的感應電容，感應電容片、RC振蕩電路及前置級裝在一個屏蔽殼體8內構成集成模塊。外殼1呈圓柱形，其前端裝有前蓋1-1 ，後端裝有後蓋1-2，後蓋1-2有一個外凸凸臺9，外凸凸臺9上裝有調節檢測距離的電位器。開關量輸出電路6上串聯有發光二極體，發光二極體露出於外殼1的後蓋1-2，與開關量輸出電路6相連的輸出電纜10也從後蓋1-2穿出。 根據平板電容公式當忽略邊緣效應時，其電容C二， 二 ^f^， 式中 S :極板相對覆蓋面積；E :電容極板間介質的介電常數；[0018] S :極板間距離;E r :相對介電常數;[0019] E o :真空介電常數，E o = 8. 85*10—12f/m ; 式中S 、S和E r中的某一項或幾項有變化時，就改變了電容C，電容值通過距離、面積或相對介電常數的變化而變化。如電容極板的面積發生變化，通過差動電容的測量方法，就可以分辨不同物體的形狀；如果極板間距發生變化，通過該方法可以測量距離。電容式傳感器就是這樣來檢測距離的。 本實用新型的測量頭是構成感應電容的感應電容片，是一個極板，而另一個極板是被測物體的本身，當物體移向測量頭時，物體和測量頭構成的電容的介電常數發生變化，引起物體和測量頭構成的感應電容的電容值發生變化，引起RC振蕩電路振蕩，振蕩信號輸入限幅電路經鑑頻電路送入差動放大電路，再由開關量輸出電路通過輸出電纜輸出信號，同時發光二極體被點亮，指示工作狀態。RC振蕩電路的頻率範圍為l 3MHz。調整方式
將金屬物體靠近和遠離該感應區域，通過調節電位器來調節電容式傳感器的感應距離和設置其工作狀態。
權利要求一種抗幹擾型電容式傳感器，包括外殼(1)和設於外殼(1)內的電路，其特徵在於所述的電路包括依次相連的RC振蕩電路(2)、限幅電路(3)、鑑頻電路(4)、差動放大電路(5)和開關量輸出電路(6)，所述的RC振蕩電路(2)中串接有由感應電容片(7)構成的感應電容，所述的RC振蕩電路(2)裝在一個屏蔽殼體(8)內構成集成模塊。
2. 根據權利要求l所述的抗幹擾型電容式傳感器，其特徵在於所述的外殼(1)呈圓柱 形，其前端設有前蓋(l-l)，後端設有後蓋(l-2)，所述的後蓋(1-2)設有外凸凸臺(9)，外 凸凸臺(9)上設有調節檢測距離的電位器，與所述的開關量輸出電路(6)相連的輸出電纜 (10)從所述的後蓋(1-2)穿出。
3. 根據權利要求1所述的抗幹擾型電容式傳感器，其特徵在於所述的開關量輸出電路 (6)上串聯有發光二極體，所述的發光二極體露出於所述的外殼(1)。
4. 根據權利要求2所述的抗幹擾型電容式傳感器，其特徵在於所述的開關量輸出電路 (6)上串聯有發光二極體，所述的發光二極體露出於所述的外殼(1)的後蓋(1-2)。
5. 根據權利要求1或2或3或4所述的抗幹擾型電容式傳感器，其特徵在於所述的外 殼(1)採用金屬材質。
專利摘要本實用新型涉及一種抗幹擾型電容式傳感器。電路包括依次相連的RC振蕩電路、限幅電路、鑑頻電路、差動放大電路和開關量輸出電路，RC振蕩電路中串接有由感應電容片構成的感應電容，感應電容片、RC振蕩電路及前置級裝在一個屏蔽殼體內構成集成模塊。與開關量輸出電路相連的輸出電纜從外殼的後蓋穿出。本實用新型通過將感應電容與RC振蕩電路裝在一個屏蔽殼體內構成集成模塊實現內屏蔽，通過將所有電路裝在金屬外殼內構成外屏蔽，提高對外界電磁場的抗幹擾能力。它具有抗幹擾強、感應靈敏、精度高、調節使用方便等特點，能在強電磁幹擾的環境中穩定、可靠地工作。
文檔編號G01B7/28GK201508416SQ20092019933
公開日2010年6月16日 申請日期2009年10月29日 優先權日2009年10月29日
發明者王維祥, 鄭建民 申請人:鄭建民