专利名称：停动识别传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于检测运动机械处于停止或运动状态的传感器制造技术。
在机械运动中，普遍存在机械装置或机构的停止或运动的状态变化。为了实现自动检测与自动控制，需要利用传感器对其停止或运动状态的变化进行检测并转换为可以处理的电信号输出。到目前为止，一般使用诸如电感式、电容式、光电式、可变磁阻式等接近开关传感器对机械装置或机构进行停止或运动状态变化的检测。当机构停止时此类传感器处于某一稳定电平(H/L)，当机构运动时它将产生一系列脉冲串。由于此类传感器只能检测信号的有无，而不能对机构运动时产生的脉冲串进行处理。因此，还需要通过外部硬件电路处理或计算机软件处理。
本发明停动识别传感器，是一种用于检测各类机械装置停止或运动状态变化的数字型传感器。该传感器对各种机械直线往复运动、摆动和回转运动机构的停止状态或运动状态具有正确地检测、识别、显示及开关量信号(数字0，数字1)输出。
停动识别传感器是由外壳、帽、电路系统、电缆引线等组成，并使用粘接剂、吸潮剂和填料封装制成。其特征在于外壳内装有对外部强磁场及其磁极性敏感识别的电路系统，该电路系统由检测电路、停动信号处理电路、显示输出电路和稳压器组成。
检测电路由半导体霍尔元件构成，其作用是将检测到的磁场信号转换为可以识别处理的电信号输出。霍尔元件输出端与停动信号处理电路相连。
停动信号处理电路由差动放大器、施密特触发器、可再触发的单稳电路和外接阻容元件组成。可再触发单稳电路的输出端与显示输出电路连接。
显示输出电路是由LED驱动器、LED支路1、LED支路2和输出缓冲器组成。
稳压器的输入端与外部电源相连，其输出端为内部电路提供稳定的工作电压，滤波电容器跨接在稳压器输出端与地之间。
霍尔元件敏感极性与安装在被测机构上的磁体工作面极性保持一致。根据霍尔效应原理，在外磁场作用下，霍尔元件将产生一个霍尔电势输出，该信号经差动放大器放大后，送施密特触发器整形，形成具有垂直跳变边沿的脉冲，该脉冲信号作为单稳电路的触发信号，单稳电路的输出信号作为显示输出电路的控制信号，显示输出电路的输出信号分两路输出;一路经LED驱动器驱动LED支路1和LED支路2，并作为外部输出端。另一路经输出缓冲器进行功率放大，以OC方式输出。
图1为本发明实施方案电路系统原理方框2为本发明实施例1电路图本发明实施方案如下将一块磁体安装在被测机构适当位置上。磁体的工作面极性与传感器内霍尔元件Ⅰ的敏感极性保持一致，磁体的直径一般可小于传感器帽的直径，达到传感器霍尔元件Ⅰ敏感面的磁感应强度应大于0.01T，这是为了提高传感器工作稳定性和对杂散磁场的抗干扰能力。霍尔元件Ⅰ的敏感面紧粘贴于帽的内壁中心，并与外磁场方向垂直。帽封装在传感器壳体头部，是用高导磁材料或无磁材料制成。电路系统元件及电缆引线焊接在一块印刷电路板上，两只不同颜色的LED灯安装在壳体后部上方小孔中并露出壳体，电缆引线从壳体尾部引出。整个电路系统经封装技术固化在壳体内部。本传感器应安装固定在被测机构运动轨迹的中部适当位置，传感器头部平面与磁体工作面相对时的最近距离一般为3-8mm，可调整到传感器灵敏度要求的磁感应强度。
当机构往复运动时，所载磁体反复经过传感器表面，霍尔元件Ⅰ在垂直磁场作用下，产生霍尔电势(一般为mv级)，经差动放大器Ⅱ将信号放大后，再由施密特触发器Ⅲ将信号进行整形。当磁场到达传感器时施密特触发器Ⅲ输出信号变为低电平(接近地电位)，当磁场撤除时施密特触发器Ⅲ输出信号变为高电平(接近电源电压)。利用施密特触发器Ⅲ的回差特性消除信号抖动，产生纯净的开关信号。该信号作为单稳电路Ⅳ的触发信号。由单稳集成电路和阻容元件R1C1组成的一种可再触发单稳态电路，其作用是在前级产生的多个重复脉冲再触发作用下维持单稳电路Ⅳ的暂稳态，当再触发脉冲消失后，单稳电路Ⅳ迅速恢复到稳态(即复位状态)。阻容元件R1C1作为单稳电路Ⅳ的定时电阻和定时电容，改变电阻值和电容值，可选择单稳电路Ⅳ的脉冲宽度，并决定传感器的最低工作频率。单稳电路Ⅳ的输出信号作为显示输出电路的控制信号。
显示输出电路的LED驱动器Ⅴ是末级具有图腾柱结构的推挽式功率放大器，其等效电路为一反相器，其作用是将信号进行功率放大，提供200MA驱动电流，驱动LED支路Ⅶ和LED支路Ⅷ，并向外部输出电压信号。LED支路Ⅶ是由LED1和限流电阻串联;LED支路Ⅷ是由LED2和限流电阻串联。LED支路Ⅶ连接在稳压器Ⅸ输出端与M点之间，LED支路Ⅷ连接在M点与地之间。当机构处于运动状态时，单稳电路Ⅳ输出高电平，经LED驱动器Ⅴ反相输出低电平，使对应的LED1亮，当机构处于停止状态时，单稳电路Ⅳ输出低电平，经LED驱动器Ⅴ反相输出高电平，使对应的LED2亮。输出缓冲器Ⅵ是一个集电极开路的功率放大器，也可提供200MA电流负荷，其集电极作为信号数据远传输出端。本传感器以LED1、LED2不同颜色的显示和输出开关量信号(数字0，数字1)来指示出机构的停止或运动状态。
稳压器Ⅸ为整个电路提供稳定的直流工作电压，使传感器电路系统的工作电压不随外部电源电压波动。因此，本传感器的工作电源电压范围较宽(E+＝5-16V)。滤波电容器C2跨接在稳压器Ⅸ输出端与地之间，其作用是滤除直流电源中的交流成份。在整个电路系统中除LED支路Ⅶ、LED支路Ⅷ和滤波电容C2外，其他电路单元可以集成在一起制成集成电路。
图2为本发明电路系统的实施例1。
U1、U2和U3为集成电路。在U1中主要集成了霍尔电势发生器、差动放大器、施密特触发器;U2和外接阻容元件R2C1构成可再触发单稳电路;U3中主要集成了LED驱动器和输出缓冲器，由LEDA和限流电阻R3组成LED支路1;由LEDB和限流电阻R4组成LED支路2。其公共接点M为U3的电压输出端，U3的另一输出端为OC输出。C2为滤波电容器。当机构运动时所载磁体反复经过传感器表面，U1在磁场作用下，输出一系列脉冲串使U2处于暂稳态(高电平)，经U3反相输出低电平，使对应的LEDA亮(绿)当机构停止时，U2处于复位状态(低电平)，经U3反相输出高电平，使对应的LEDB亮(红)。
本实施例1中R1＝10K;R3＝R4＝1.2K;C2＝0.1μ。电路参数允许有较宽的取值范围，R2C1的取值，可根据传感器的工作频率确定。如R2＝100K;C1＝4.7μ。
本发明停动识别传感器，可对多种机械设备、装置和机构进行运动状态或停止状态的传感检测、显示及远传控制，是一种新型的无触点、无磨损、无抖动、非接触式测量的磁电转换型数字传感器。它具有电压输出和OC输出两种可选择的形式。其工作电源电压范围宽，抗干扰能力强，电路简单可靠。本传感器体积小、寿命长、使用方便、温度特性好、抗振动、可长期工作在恶劣的环境中。由于发明本身具有显示识别功能，因此简化了自控系统的硬件电路和节省了计算机CPU处理时间，提高了自控系统的实时响应速度。本传感器的输出信号既可与计算机直接接口，又可驱动执行机构组成独立的检测控制系统及联锁保护系统。
权利要求
1.一种停动识别传感器，是由外壳、帽、电路系统、电缆引线等组成，并使用粘接剂、吸潮剂和填料封装制成，其特征在于外壳内装有对外部强磁场及其磁极性敏感识别的电路系统；该电路系统由检测电路、停动信号处理电路、显示输出电路和稳压器组成。
2.如权利要求1所说的传感器，其特征在于检测电路由半导体霍尔元件构成，其作用是将检测到的磁场信号转换为可以识别处理的电信号输出;霍尔元件输出端与停动信号处理电路相连。
3.如权利要求1所说的传感器，其特征在于停动信号处理电路由差动放大器、施密特触发器，可再触发的单稳电路和外接阻容元件组成;可再触发单稳电路的输出端与显示输出电路相连。
4.如权利要求1所说的传感器，其特征在于显示输出电路由LED驱动器、LED支路1、LED支路2和输出缓冲器组成。
全文摘要
本发明停动识别传感器，是一种用于检测各类机械装置停止或运动状态变化的数字型传感器。其特征在于传感器具有对机构所载磁体的磁场及磁极性敏感识别的电路系统。该传感器对各种机械直线往复运动、摆动和回转运动机构的停止或运动状态具有正确地检测、识别和显示，并以开关量信号(数字0，数字1)输出。该传感器的输出信号既可与计算机直接接口，又可驱动执行机构组成独立的检测控制系统及联锁保护系统。
文档编号G01P13/00GK1084972SQ9211102
公开日1994年4月6日 申请日期1992年9月28日 优先权日1992年9月28日
发明者吴友农 申请人:吴友农