专利名称：水下非接触磁敏开关电路的制作方法
技术领域：
本实用新型属于海洋水下工程技术领域，具体涉及一种基于巨磁阻传感器的水下 非接触开关电路。
背景技术：
接近开关在航空、航天技术、工业生产控制、日常生活等都有广泛的应用。随着海 洋勘探技术、水下工程作业的发展，开关技术已从陆空应用领域逐步推向海洋等水下装置 的控制应用领域。根据传感器的不同原理，常见的接近开关有以下几种1、涡流式接近开 关，也叫电感式接近开关，识别有无金属物体接近。2、电容式接近开关，检测物体不限于金 属导体，可以是绝缘的液体或粉状物体，但不适用于水下装置的开关控制。3、霍尔接近开 关，霍尔元件是一种磁敏元件，利用霍尔元件做成的开关。但是开关感应距离较短往往只有 1 2厘米。4、光电式接近开关，利用光电效应做成的开关。但是应用环境要求较高，不适 合用于水下环境。5、热释电式接近开关，是用感知温度变化的元件做成的开关，工作对象是 与环境温度不同的物体。6、其它型式的接近开关，如超声波接近开关、微波接近开关等，声 纳和雷达就是利用这个效应的原理制成的。但是不适合用于水中上下浮动的装备的控制。在海洋等水下恶劣环境中，水下作业装备上下浮动，干扰等不稳定因素较强，装备 的控制开关稳定性要求也较高。磁敏开关可不受海水等对磁传感器的影响，能在水中得到 很好的应用。
发明内容本实用新型的目的就是为了解决水下恶劣环境中作业装备的开关控制问题，提供 一种水下非接触磁敏开关电路。本实用新型实现上述目的所采取的技术方案是一种水下非接触磁敏开关电路包括第一限流电阻R1、第二限流电阻R2、第三限流 电阻R3、上拉电阻R4、放大电阻R5、第一匹配电阻R6、第二匹配电阻R7、第三匹配电阻R8、 第一滤波电容Cl、第二滤波电容C2、第三滤波电容C3、第四滤波电容C4、第五滤波电容C5、 第一排针P1、第二排针P2、基准电压二极管D1、仪器放大器U1、电压比较器U2、反相器U3和 巨磁阻传感器芯片。巨磁阻传感器芯片的1脚和4脚分别与第一排针Pl的1脚和2脚连接，巨磁阻传 感器芯片的8脚和5脚分别与第二排针P2的1脚和2脚连接；第一排针Pl的1脚与仪器 放大器Ul的2脚连接，第一排针Pl的2脚接地，第二排针P2的1脚接第三滤波电容C3的 正端，第二排针P2的2脚与仪器放大器Ul的3脚连接；仪器放大器Ul的1脚与放大电阻R5的一端连接，放大电阻R5的另一端、第四滤 波电容C4的一端与仪器放大器Ul的8脚连接；仪器放大器Ul的4脚和5脚接地，仪器放 大器Ul的6脚、第四滤波电容C4的另一端接第一匹配电阻R6的一端。第一匹配电阻R6 的另一端接电压比较器U2的反向输入端，第二匹配电阻R7的一端、第三匹配电阻R8的一端接电压比较器U2的正向输入端，第二匹配电阻R7的另一端、第五滤波电容C5的正极、第 三限流电阻R3的一端接基准电压二极管Dl的正端，基准电压二极管Dl的负端接地，第五 滤波电容C5的负极接地。第三限流电阻R3的另一端、仪器放大器Ul的7脚、第一限流电 阻Rl的一端、第二限流电阻R2的一端接第一滤波电容Cl的正极；第一滤波电容Cl的负极 接地。第一限流电阻Rl的另一端、第二排针P2的1脚接第三滤波电容C3的正端；第二 限流电阻R2的另一端、第二滤波电容C2的正极、电压比较器U2的电源端、上拉电阻R4的 一端、反相器U3的14脚接+5V电源，第二滤波电容C2的负极接地，电压比较器U2的接地 端接地，上拉电阻R4的另一端、第三匹配电阻R8的另一端、电压比较器U2的输出端接反相 器U3的1脚和2脚；反相器U3的3脚为开关电路的输出端，反相器U3的7脚接地，反相器 U3的其它脚悬空。本实用新型的设计原理该开关电路可分为磁敏传感器、信号放大模块、比较器、 反相器。其中磁敏传感器采用巨磁阻传感器芯片，信号放大模块主要由仪器放大器Ui构 成，磁敏传感器输出的信号为差分信号，经信号放大模块放大后与基准电压+2. 5V进行比 较，如果放大模块输出电压大于+2. 5V，则比较器输出低电平，反之输出高电平，为了与后续 的设备驱动电压相匹配，引入反相器。本实用新型所具有的有益效果由于本实用新型利用巨磁阻效应，采用巨磁阻传 感器为感应器，它对外界的磁场变化有着极高的灵敏度，能实现高精度开关控制。本实用新 型具有抗非磁性恶劣环境、使用寿命长、生产成本低的特点，感应距离远大于霍尔开关，因 此在某些领域包括海、陆、空，可取代霍尔接近开关等使用。
图1为本实用新型的电路图；图2为本实用新型的应用示例图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。如图1所示，一种水下非接触磁敏开关电路包括第一限流电阻R1、第二限流电阻 R2、第三限流电阻R3、上拉电阻R4、放大电阻R5、第一匹配电阻R6、第二匹配电阻R7、第三匹 配电阻R8、第一滤波电容Cl、第二滤波电容C2、第三滤波电容C3、第四滤波电容C4、第五滤 波电容C5、第一排针P1、第二排针P2、基准电压二极管LM336Z2. 5、仪器放大器AMP04FS、电 压比较器LM393、反相器74LS00和巨磁阻传感器芯片AAH002-02。巨磁阻传感器芯片的1脚和4脚分别与第一排针Pl的1脚和2脚连接，巨磁阻传 感器芯片的8脚和5脚分别与第二排针P2的1脚和2脚连接；第一排针Pl的1脚与仪器 放大器的2脚连接，第一排针Pl的2脚接地，第二排针P2的1脚接第三滤波电容C3的正 端，第二排针P2的2脚与仪器放大器的3脚连接；仪器放大器的1脚与放大电阻R5的一端连接，放大电阻R5的另一端、第四滤波电 容C4的一端与仪器放大器的8脚连接；仪器放大器的4脚和5脚接地，仪器放大器的6脚、 第四滤波电容C4的另一端接第一匹配电阻R6的一端。第一匹配电阻R6的另一端接电压比较器的反向输入端，第二匹配电阻R7的一端、第三匹配电阻R8的一端接电压比较器的正 向输入端，第二匹配电阻R7的另一端、第五滤波电容C5的正极、第三限流电阻R3的一端接 基准电压二极管的正端，基准电压二极管的负端接地，第五滤波电容C5的负极接地。第三 限流电阻R3的另一端、仪器放大器的7脚、第一限流电阻Rl的一端、第二限流电阻R2的一 端接第一滤波电容Cl的正极；第一滤波电容Cl的负极接地。第一限流电阻Rl的另一端、第二排针P2的1脚接第三滤波电容C3的正端；第二 限流电阻R2的另一端、第二滤波电容C2的正极、电压比较器的电源端、上拉电阻R4的一 端、反相器的14脚接+5V电源，第二滤波电容C2的负极接地，电压比较器的接地端接地，上 拉电阻R4的另一端、第三匹配电阻R8的另一端、电压比较器的输出端接反相器的1脚和2 脚；反相器的3脚为开关电路的输出端，反相器的7脚接地，反相器的其它脚悬空。如图2所示，将水下非接触磁敏开关电路3设置在上玻璃钢4内，上玻璃钢4内的 上感应线圈5可与下玻璃钢6内下感应线圈7感应，下玻璃钢6表面内嵌有圆柱体磁铁，水 下非接触磁敏开关电路3与浮球1内的通信设备2连接，下感应线圈7与设置在锚链9上 的水下设备8连接。锚链9的下端装有固定质量块10。具体工作过程当水下数据采集完毕后，水下设备8沿着锚链9上浮，带动下玻璃 钢6上浮，直到进入上玻璃钢4内的水下非接触磁敏开关电路3感应范围内，此时水下非接 触磁敏开关电路3输出高电平，触发浮球1内的通信设备2，使其工作。当水下设备8沿着 锚链9下沉，带动下玻璃钢6下沉，直到离开上玻璃钢4内的水下非接触磁敏开关电路3感 应范围，水下非接触磁敏开关电路3输出低电平，浮球1内的通信设备2进入休眠状态。所述只是该实用新型的最基本的结构情况，它的新颖性在于实现水下这一特殊环 境的非接触磁敏开关对通信设备控制的目的，任何建立于磁构思基础上的水下应用都应该 理解为在该专利保护之列。
权利要求水下非接触磁敏开关电路，包括第一限流电阻R1、第二限流电阻R2、第三限流电阻R3、上拉电阻R4、放大电阻R5、第一匹配电阻R6、第二匹配电阻R7、第三匹配电阻R8、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第三滤波电容C3、第四滤波电容C4、第五滤波电容C5、第一排针P1、第二排针P2、基准电压二极管D1、仪器放大器U1、电压比较器U2、反相器U3和巨磁阻传感器芯片，其特征在于巨磁阻传感器芯片的1脚和4脚分别与第一排针P1的1脚和2脚连接，巨磁阻传感器芯片的8脚和5脚分别与第二排针P2的1脚和2脚连接；第一排针P1的1脚与仪器放大器U1的2脚连接，第一排针P1的2脚接地，第二排针P2的1脚接第三滤波电容C3的正端，第二排针P2的2脚与仪器放大器U1的3脚连接；仪器放大器U1的1脚与放大电阻R5的一端连接，放大电阻R5的另一端、第四滤波电容C4的一端与仪器放大器U1的8脚连接；仪器放大器U1的4脚和5脚接地，仪器放大器U1的6脚、第四滤波电容C4的另一端接第一匹配电阻R6的一端；第一匹配电阻R6的另一端接电压比较器U2的反向输入端，第二匹配电阻R7的一端、第三匹配电阻R8的一端接电压比较器U2的正向输入端，第二匹配电阻R7的另一端、第五滤波电容C5的正极、第三限流电阻R3的一端接基准电压二极管D1的正端，基准电压二极管D1的负端接地，第五滤波电容C5的负极接地；第三限流电阻R3的另一端、仪器放大器U1的7脚、第一限流电阻R1的一端、第二限流电阻R2的一端接第一滤波电容C1的正极；第一滤波电容C1的负极接地；第一限流电阻R1的另一端、第二排针P2的1脚接第三滤波电容C3的正端；第二限流电阻R2的另一端、第二滤波电容C2的正极、电压比较器U2的电源端、上拉电阻R4的一端、反相器U3的14脚接+5V电源，第二滤波电容C2的负极接地，电压比较器U2的接地端接地，上拉电阻R4的另一端、第三匹配电阻R8的另一端、电压比较器U2的输出端接反相器U3的1脚和2脚；反相器U3的3脚为开关电路的输出端，反相器U3的7脚接地，反相器U3的其它脚悬空。
专利摘要本实用新型公开了一种水下非接触磁敏开关电路。现有的开关受外界干扰大、可靠性低。本实用新型包括第一限流电阻R1、第二限流电阻R2、第三限流电阻R3、上拉电阻R4、放大电阻R5、第一匹配电阻R6、第二匹配电阻R7、第三匹配电阻R8、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第三滤波电容C3、第四滤波电容C4、第五滤波电容C5、第一排针P1、第二排针P2、基准电压二极管D1、仪器放大器U1、电压比较器U2、反相器U3和巨磁阻传感器芯片。仪器放大器U1构成信号放大模块，巨磁阻传感器芯片输出差分信号，经信号放大模块放大后与基准电压进行比较。本实用新型具有抗非磁性恶劣环境、使用寿命长、生产成本低的特点。
文档编号H03K17/95GK201674477SQ20102021753
公开日2010年12月15日 申请日期2010年6月4日 优先权日2010年6月4日
发明者关春燕, 刘敬彪, 章雪挺 申请人:杭州电子科技大学