一种接近开关装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种接近开关装置，其特征在于，所述接近开关包括接近开关主体，所述接近开关主体的一端连接有振荡线圈及线路限流装置，另一端连接有功率驱动装置，所述接近开关主体包括振荡器、检波器、比较器和可变恒流源，所述振荡器、检波器、比较器和可变恒流源依次连接。本实用新型的优点如下，1）整体结构设计巧妙、操作方便；2）该技术方案的振荡器可以适应不同的精度和感应距离的要求，而其驱动设备功率大小可变；3）制作费用低，便于大规模的推广使用。
【专利说明】一种接近开关装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种开关，特别涉及一种接近开关装置，属于电气自动控制技术 领域。
【背景技术】
[0002] 接近开关是一种无需与运动部件进行机械直接接触而可以操作的位置开关，当物 体接近开关的感应面到动作距离时，不需要机械接触及施加任何压力即可使开关动作，从 而驱动直流电器或给计算机装置提供控制指令。由于接近开关具有传感性能，且动作可靠， 性能稳定，频率响应快，应用寿命长，抗干扰能力强等、并具有防水、防震、耐腐蚀等特点，它 广泛地应用于机床、冶金、化工、轻纺和印刷等行业。接近开关有电感式、电容式、霍尔式、 交、直流型。电感式接近开关通常由四大部分组成，线圈、振荡器、触发电路及放大输出电 路。振荡器产生一个高频电磁场，由线圈引出，然后再在传感器的感应端发出。当金属目标 接近这一电磁场时，金属物体内将产生涡流，涡流的产生将吸收电磁场和震荡器的能量。当 金属物体不断靠近传感器端面，能量的被吸收而导致衰减，当衰减达到一定程度时，触发电 路将触发开关输出信号，从而达到非接触式之检测目的。但是在实际应用中，该装置受振荡 器的影响，感应距离和精度也存在偏差，导致实际生产现场使用的接近开关型号多样，接线 方式也存在很大差异，每个厂家生产的型号也多种多样，设备管理比较混乱，同时因为接近 开关自身控制过电流能力的微弱，导致其驱动大功率的继电器或者其他元器件时，容易出 现自身被大电流烧毁，尤其是开关量输出部分故障，是接近开关最大不足之处。因此，迫切 的需要一种新的方案解决上述技术问题。 实用新型内容
[0003] 本实用新型正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种接近开关装置，该技 术方案的主体结构基本不会发生改变，但是其振荡器可以适应不同的精度和感应距离的要 求，而其驱动设备功率大小可变。
[0004] 为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下，一种接近开关装置，其特征 在于，所述接近开关包括接近开关主体，所述接近开关主体的一端连接有振荡线圈及线路 限流装置，另一端连接有功率驱动装置，所述接近开关主体包括振荡器、检波器、比较器和 可变恒流源，所述振荡器、检波器、比较器和可变恒流源依次连接。
[0005] 作为本实用新型的一种改进，振荡线圈及线路限流装置包括振荡线圈和线路限流 装置，所述振荡线圈包括谐振线圈L1和电容C1，所述线路限流装置包括反馈电阻R1。
[0006] 作为本实用新型的一种改进，所述振荡器和检波器之间还连接有高频滤波电容器 C2〇
[0007] 作为本实用新型的一种改进，所述比较器和可变恒流源之间连接有开关过渡时间 调整电容器C3。
[0008] 作为本实用新型的一种改进，所述功率驱动装置为小功率继电器或者CMOS电路 或者大功率设备中的一种。
[0009] 相对于现有技术，本实用新型的优点如下，1)整体结构设计巧妙、操作方便；2)该 技术方案的振荡器可以适应不同的精度和感应距离的要求，而其驱动设备功率大小可变； 3)制作费用低，便于大规模的推广使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 图1接近开关原理不意图；
[0011] 图2接近开关广生振荡原理不意图；
[0012] 图3接近开关驱动小功率继电器电气原理图；
[0013] 图4接近开关驱动CMOS电路电气原理图；
[0014] 图5接近开关驱动大功率设备电气原理图；
[0015] 图中A为接近开关主体结构，即原理中振荡器、检波器、比较器、和可变恒流源四 部分。
【具体实施方式】
[0016] 为了加深对本实用新型的理解和认识，下面结合附图对本实用新型作进一步描述 和介绍。
[0017] 实施例1 :参见图1，一种接近开关装置，所述接近开关包括接近开关主体，所述接 近开关主体的一端连接有振荡线圈及线路限流装置，另一端连接有功率驱动装置，所述接 近开关主体包括振荡器、检波器、比较器和可变恒流源，所述振荡器、检波器、比较器和可变 恒流源依次连接，在图1中的②④管脚间设有振荡电路反馈电阻R1，不同的振荡通过调节 其阻值可获得最佳工作状态，此时输出电流最小，图1中的③⑦管脚间并接谐振线圈L1和 电容Cl，L1又称探测线圈，其谐振频率fo=l/2 π L1C1，此频率一般设计在十几千赫到几兆 赫兹，最1?可达十兆赫兹；图1中的⑤⑦管脚间电容C2为1?频滤波电容器；图1中的⑥⑧管 脚间电容C3为开关过渡时间调整电容器。
[0018] 实施例2 :参见图2,将被测金属物G远离探测线圈L1时，振荡电路不受金属的影 响而正常工作。振荡信号经检波后变为直流电平，次直流电平与集成电路中的基准电平相 同，因而比较器输出为零，此时可变恒流源输出电流为最小。若调节图1中的②④管脚间的 电阻R1，可使输出回路的Ice电流小于1mA.当被测金属G靠近振荡线圈L1时，由于高频电 磁场在金属内产生涡流，使振荡回路Ll，cl的损耗急剧增大，线圈L1中的Q值下降，而迫使 振荡器停振。此时，电压比较器有输出电压，此电压使输出电流增大，一般恒定在8-10mA。 如果恒流源输出的正端既①脚或负端既⑥脚接上不同执行元器件，即可完成不同形式的自 动控制作用。
[0019] 在设计振荡器探测线圈L1不同电感值时，同时改变自激振荡的电容C1，可以实现 不同感应距离，通过实验和原理分析，可以得出L1、C1的值越大，感应距离越远，而L1、C1的 值越小,感应距离越近，精度越高，同时调整相对应的R1的值，控制电路中的电流，即可以 获得不同的接近开关感应距离，而相对于其接近开关主体结构检波器、比较器、和可变恒流 源不需要进行改变。控制是以被测金属物G靠近和原理振荡器检测线圈L的方式形式完成， 且输出电流最大可在8?10mA范围。
[0020] 实施例3 :参见图3,图4,图3为接近开关驱动小功率继电器电气原理图，它可驱 动小电流的小型或超小型的继电器用。当金属G靠近L1时，装置③脚无谐振信号输入，则 电路中的振荡器停振，比较器将输出高电平，使恒流源的①脚回路有10mA的电流，继电器K 通电吸合，当G离开L1的有效距离时，由于继电器K失电将释放。同理接近开关可以驱动 可控制驱动CMOS门电路工作，如图4所示。
[0021] 实施例4 :参见图5,如果要接近开关输出大于10mA的电流，以达到驱动大电流功 率设备器，如图5所不，当G靠近L1时，⑥脚输出8mA左右的电流，稳压管VD2被击穿，三极 管VT的基极获取电流而放大，集电极K则集电极电流1C，电流约为β (8?10) mA的放大 二极管，驱动大功率继电器动作。为防止晶体三极管VT的损坏，在继电器K两端并接一只 二极管VD1，它为继电器电感线圈中的自感电动势提供了通路，使能量得以释放，消除了反 冲电压，从而保护了晶体管。
[0022] 从上述的原理分析，只需要把L1、C1、R1的值进行不同的固定改变，就可以实现一 个接近开关可以配不同感应距离的探头，从而实现控制不同精度要求的设备，如果把接近 开关的输出部分进行改进，就可以驱动不同功率的设备。因此设计出的接近开关分为三部 分，即：振荡器和线路限流部分、接近开关控制主体部分即由检波器、比较器、和可变恒流源 组成，功率驱动部分，这三部分自由搭配，按照实际工业要求进行合理配置，实现接近开关 最适应现场的需要，故障率降低，即使出现故障，也不必要更换接近开关的整体，只需要更 换相对于的故障部分。按上述原理分析，本发明的接近开关被设计出的三个部分，每个部分 都是独立的部件，都可以和主体结构相连接的，是可以根据现场设备需要进行组合的。即： 振荡线圈和线路限流部分即图中的L1、C1、R1组合，该部分由L1、C1、R1元件组成，其中L1、 C1组成的振荡线圈，直接实现感应距离的调整，同时不同的振荡电路，通过调整R1的值，可 以现在接近开关控制部分的电流，确保主体结构部分的安全。接近开关控制主体部分即振 荡器、检波器、比较器、和可变恒流源，对接近开关实现逻辑判断，功率输出功能；功率驱动 装置，如图3、图4、图5不同输出单元组成模块化结构，以实现所控制设备不同的功率需求。
[0023] 在实际使用中，如需要实现感应距离近，精度高，而且驱动大功率继电器的设计要 求，则就可以进行下列配置：选用比较小的LI、Cl、R1值的振荡线圈和限流模块，连接上主 体结构模块、同时再选用原理中分析的第三种大功率驱动模块，这样的拼接组合就实现了 设计要求，同理，可以配置出不同要求的感应控制电路。
[0024] 需要说明的是上述实施例，并非用来限定本实用新型的保护范围，在上述技术方 案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本实用新型权利要求所保护的范围。
【权利要求】
1. 一种接近开关装置，其特征在于，所述接近开关包括接近开关主体，所述接近开关主 体的一端连接有振荡线圈及线路限流装置，另一端连接有功率驱动装置，所述接近开关主 体包括振荡器、检波器、比较器和可变恒流源，所述振荡器、检波器、比较器和可变恒流源依 次连接。
2. 如权利要求1所述一种接近开关装置，其特征在于：振荡线圈及线路限流装置包括 振荡线圈和线路限流装置，所述振荡线圈包括谐振线圈L1和电容C1，所述线路限流装置包 括反馈电阻R1。
3. 如权利要求2所述一种接近开关装置，其特征在于：所述振荡器和检波器之间还连 接有高频滤波电容器C2。
4. 如权利要求1或2或3所述一种接近开关装置，其特征在于：所述比较器和可变恒 流源之间连接有开关过渡时间调整电容器C3。
5. 如权利要求4所述一种接近开关装置，其特征在于：所述功率驱动装置为小功率继 电器或者CMOS电路或者大功率设备中的一种。
【文档编号】H03K17/945GK203840314SQ201420150692
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2014年3月31日
【发明者】季益龙, 赵春红, 杨明, 孙飞 申请人:上海梅山钢铁股份有限公司