專(zhuān)利名稱(chēng)：?jiǎn)尉€防爆行程開(kāi)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及防爆和需要遠(yuǎn)距離傳送控制信號(hào)的技
術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
機(jī)械設(shè)備的組件經(jīng)常需要進(jìn)行移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，例如車(chē)床的刀架或雷達(dá)天線的底座 等，為了使這些機(jī)械設(shè)備安全運(yùn)行，就需要行程開(kāi)關(guān)或限位開(kāi)關(guān)等器件來(lái)控制行程。
常見(jiàn)的行程開(kāi)關(guān)或限位開(kāi)關(guān)主要有兩類(lèi) 第一類(lèi)為機(jī)械結(jié)構(gòu)的行程開(kāi)關(guān)，如中國(guó)專(zhuān)利ZL94238218.8中所公開(kāi)的開(kāi)關(guān)就是 這類(lèi)機(jī)械結(jié)構(gòu)的開(kāi)關(guān)。這類(lèi)機(jī)械結(jié)構(gòu)的開(kāi)關(guān)存在以下缺陷1、笨重、體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不能 在細(xì)長(zhǎng)、狹窄、空間受限制的位置使用；2、觸點(diǎn)電流大，閉合和斷開(kāi)時(shí)會(huì)產(chǎn)生電火花，不能在 易燃易爆的場(chǎng)合使用；3、控制信號(hào)難以遠(yuǎn)距離傳輸，難以實(shí)行遙控、遙測(cè)。
第二類(lèi)是利用紅外光的行程開(kāi)關(guān)，這類(lèi)開(kāi)關(guān)很大程度上克服了機(jī)械開(kāi)關(guān)的不足， 但存在以下的缺陷1、在很多場(chǎng)合紅外光容易被遮擋，例如在海用艦載雷達(dá)上，海上鹽霧會(huì) 遮擋紅外光，在木工機(jī)床上，木屑容易遮擋紅外光，因此不能使用；2、控制信號(hào)的電流較大， 至少需要毫安級(jí)的電流，遠(yuǎn)距離傳輸和遙控均難以實(shí)現(xiàn)；3、線路復(fù)雜，造價(jià)高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述行程開(kāi)關(guān)或限位開(kāi)關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種 單線防爆行程開(kāi)關(guān)。 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下 市政供電的民用220V，50Hz交流電通常具有兩條線路相線L和中線N。 一般的 機(jī)械、電子設(shè)備為了用電安全，中線N都與大地相連接。 如圖1所示，當(dāng)彈性觸頭K與接地金屬E(機(jī)械、電子設(shè)備的一部分)接觸時(shí)，可以 得到控制電壓U，只要電阻R足夠大，控制電流I就可以小到微安級(jí)(例如5 ii A)，彈性觸頭 K與接地金屬E接觸時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生電火花。并且，由于二極管D與高阻值電阻R的作用，彈性 觸頭K與接地金屬E斷開(kāi)時(shí)，彈性觸頭K對(duì)人體是安全的，不會(huì)發(fā)生觸電事故。
將電壓為U，電流I為微安級(jí)的控制信號(hào)施加到高靈敏度的電壓比較器上，即可以 實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)控制。當(dāng)圖1中的彈性觸頭K與接地金屬E接觸時(shí)，電壓U值高于設(shè)定的基準(zhǔn)電 壓，電壓比較器輸出高電平；當(dāng)彈性觸頭K與接地金屬E斷開(kāi)不接觸時(shí)，U = O，I = O，電壓 比較器輸出低電平。 采用放大電路對(duì)電壓比較器的輸出進(jìn)行電流放大，再將放大的電流施加到繼電器 的勵(lì)磁線圈上，就可以實(shí)現(xiàn)繼電器動(dòng)觸點(diǎn)的吸合與復(fù)位，即實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)控制。
本發(fā)明進(jìn)一步采取的技術(shù)措施為 將放大電路、電壓比較器、繼電器正常工作所需的直流穩(wěn)壓電源電路與控制信號(hào) 電路結(jié)合在一起，直流穩(wěn)壓電路既實(shí)現(xiàn)整流、穩(wěn)壓的功能，又完成構(gòu)成控制信號(hào)流通回路的
3作用。 將直流穩(wěn)壓電路、電壓比較器、三極管、繼電器等電子器件放入密封封裝中，該密
封封裝與作為傳感器的彈性觸頭K之間采用導(dǎo)線連接，提高了安全性。 發(fā)明特征 1、控制信號(hào)來(lái)自220V，50Hz民用交流電； 2、控制信號(hào)經(jīng)電阻R降壓、二極管D整流后獲得； 3、傳感器為單線彈性觸頭； 4、單線彈性觸頭通過(guò)與大地連接后獲得控制信號(hào)；
5 、控制信號(hào)通過(guò)電壓比較器輸出高電平或低電平。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn) 1、彈性觸頭K與電阻R之間的導(dǎo)線長(zhǎng)度無(wú)任何限制。因?yàn)殡娮鑂為MQ級(jí)的高阻
值電阻，長(zhǎng)距離導(dǎo)線自身所呈現(xiàn)的電阻與電阻R阻值相比較，可以忽略不計(jì)。因此，本發(fā)明
的彈性觸頭K與主控盒可以異地安裝而無(wú)需遠(yuǎn)傳放大器，可以方便地實(shí)現(xiàn)遙控。 2、信號(hào)電流I為PA級(jí)電流，不會(huì)產(chǎn)生電火花，安全性能出色。 3、彈性觸頭K可以做成微型觸頭，因而本發(fā)明可以用于安裝空間受限的場(chǎng)合。 4、控制信號(hào)采自220V的交流電路，凡電壓小于220V的干擾信號(hào)對(duì)本發(fā)明均難以
構(gòu)成干擾，故本發(fā)明具有較強(qiáng)的抗干擾能力。 5、本發(fā)明只須一條線路(單線路)就獲得了控制信號(hào)，與需采用雙線路才能獲得 控制信號(hào)的普通行程開(kāi)關(guān)相比較，系統(tǒng)的布線與安裝均非常便利。


圖1為本發(fā)明獲取控制信號(hào)的原理圖；
圖2為本發(fā)明的觸頭結(jié)構(gòu)圖；
圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例的電路原理圖；
圖4為本發(fā)明第二實(shí)施例的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。但應(yīng)當(dāng)理解這里的說(shuō)明僅以示例形式作為 解釋說(shuō)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。 圖1是本發(fā)明獲取控制信號(hào)的原理圖。如圖1所示，當(dāng)彈性觸頭K與接地金屬E (機(jī) 械、電子設(shè)備的一部分)接觸時(shí)，可以得到控制電壓U，只要電阻R足夠大，控制電流I就可 以小到微安級(jí)(例如5iiA)，彈性觸頭K與接地金屬E接觸時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生電火花。并且由于 二極管D與高阻值電阻R的作用，彈性觸頭K與接地金屬E斷開(kāi)時(shí)，彈性觸頭K對(duì)人體是安 全的，不會(huì)發(fā)生觸電事故。 將電壓為U，電流I為微安級(jí)的控制信號(hào)施加到高靈敏度的電壓比較器上，即可以 實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)控制。當(dāng)圖1中的彈性觸頭K與接地金屬E接觸時(shí)，電壓U值高于設(shè)定的基準(zhǔn)電 壓，電壓比較器輸出高電平；當(dāng)彈性觸頭K與接地金屬E斷開(kāi)不接觸時(shí)，U = O，I = O，電壓 比較器輸出低電平。 圖2為本發(fā)明的彈性觸頭K的結(jié)構(gòu)示意圖，由觸頭部分30，彈性組件38，觸頭固定組件32，36和導(dǎo)線34組成。 圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例的電路原理圖。結(jié)合圖1-圖3，主控盒內(nèi)設(shè)有由組 成的降壓電路，由D「D4組成的橋式整流電路，以上電路共同作用，可為繼電器J、三極管V 電壓比較器IQ提供直流穩(wěn)壓電源。 它們的工作過(guò)程是在AC220V交流電正半周時(shí)，電流的流通途徑為相線L — Q、 &降壓電路一D4 — R2 — Rab(a、b兩端向右看的等效負(fù)載)一橋路接地一D2 —中線N。
在AC220V交流電負(fù)半周時(shí)，電流的流通途徑為中線N — D3 — R2 — Rab —橋路接 地一— Q、 &降壓電路一相線L。 以上的工作過(guò)程與電容、電阻降壓的直流穩(wěn)壓電元的工作過(guò)程相同。
下面將說(shuō)明由組成的降壓電路，由組成的橋式整流電路，在本發(fā)明中， 它們不僅起到了上述整流、降壓作用，而且在控制信號(hào)產(chǎn)生的過(guò)程中，它們也起重要作用。
控制信號(hào)的產(chǎn)生過(guò)程如前所述，AC220V交流電在入戶前，中線N已經(jīng)接地，因此 圖1-3中的導(dǎo)體E已經(jīng)接地，則其也與中線N連通。所以在AC220V交流負(fù)半周時(shí)，如果導(dǎo) 體E與彈性觸頭K相接觸時(shí)，則控制信號(hào)電流按下述途徑流通 導(dǎo)體E—彈性觸頭K —Rs(降壓)—07(整流)一C4、Cs(濾波)—Rj分壓)—尺7(獲
得送至電壓比較器IQ的信號(hào)電壓)一橋路接地一D工一Q、RJ降壓)一相線L。 由此可以看出，在本發(fā)明中，Q、 &和D「W組成降壓_整流電路，既是產(chǎn)生直流穩(wěn)
壓電源的部件，也是產(chǎn)生控制信號(hào)的重要部件。 直流電壓施加在a、 b兩端，只要適當(dāng)?shù)卣{(diào)整R5、 R。的值，就可以在電壓比較器IQ 的2端獲得比較器基準(zhǔn)電壓^。同樣，只要適當(dāng)?shù)卣{(diào)整R6、R7、R8的值，就可以獲得信號(hào)電壓 U3。當(dāng)彈性觸頭K與導(dǎo)體E接觸時(shí)，^ > 0 ;當(dāng)彈性觸頭K與導(dǎo)體E脫離不接觸時(shí)，^ = 0。
當(dāng)U3 > 0時(shí)，調(diào)整R6、R7、R8的值，使得^ >仏，此時(shí)電壓比較器IQ的1端輸出電 平高，三極管K導(dǎo)通，繼電器J的動(dòng)觸點(diǎn)吸合，其常開(kāi)觸點(diǎn)JK閉合，負(fù)載(繼電器、交流接觸 器、電磁閥等)與AC220V接通。 當(dāng)彈性觸頭K與導(dǎo)體E脫離不接觸時(shí)，^ = 0。此時(shí)電壓比較器IQ的1端為低電 平，三極管K截止，繼電器J的勵(lì)磁線圈無(wú)電流，其常開(kāi)觸點(diǎn)JK斷開(kāi)，負(fù)載(繼電器、交流接 觸器、電磁閥等)與AC220V也斷開(kāi)。 由此可見(jiàn)，通過(guò)單線彈性觸頭K與接地導(dǎo)體E之間的接觸與脫離，就達(dá)到了繼電器 常開(kāi)觸點(diǎn)JK的開(kāi)關(guān)。 需要指出的是第一，采用常閉觸點(diǎn)的繼電器也適用于本發(fā)明，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人 員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。第二，在本實(shí)施例中，負(fù)載的電源為AC220V，但在實(shí)際應(yīng)用中，負(fù)載 的電源可以任意配置，可以是交流電源也可以是直流電源，可以采用220V，也可以是IIOV、 24V、12V等。第三，可以通過(guò)增大R8的阻值，使得控制信號(hào)為PA級(jí)的電流，這樣彈性觸頭 K與接地金屬E接觸時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生電火花；同時(shí)，本發(fā)明的主控盒是密封的，繼電器的觸點(diǎn)也 是密封的，因此本發(fā)明可以在易燃易爆的場(chǎng)合使用。 圖4為本發(fā)明第二實(shí)施例的電路原理圖。如圖4所示，采用了兩個(gè)如本發(fā)明第一 實(shí)施例的單線行程開(kāi)關(guān)，其中方框11和12表示主控盒，彈簧線表示本發(fā)明的彈性觸頭&和 K2， Ku和K22表示繼電器的常閉觸點(diǎn)。 圖4中的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)E，可以理解為往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械設(shè)備，如往復(fù)運(yùn)動(dòng)的平面磨床工
5作臺(tái)，或者作扇形掃描運(yùn)動(dòng)的雷達(dá)天線底座。 Jo為時(shí)間繼電器，K0為Jo的延遲接通開(kāi)關(guān)；J左、J右為交流接觸器的線圈，K左pK左 2、K左3為受J左控制的常開(kāi)觸點(diǎn)，K左4為受J左控制的常閉觸點(diǎn)；K^、K^、K^為受J;e控制 的常開(kāi)觸點(diǎn)，為受J;g控制的常閉觸點(diǎn)。
本實(shí)施例的控制過(guò)程為 當(dāng)三相交流電合閘接通時(shí)，時(shí)間繼電器J。通電并開(kāi)始延遲計(jì)時(shí)，此時(shí)K。為斷開(kāi)狀 態(tài)。交流接觸器J^與電源斷開(kāi)不通電，故K^閉合。 若此時(shí)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)E與K2遠(yuǎn)離未接觸，則I^閉合。此時(shí)，由于1(左4與1(22均閉合，故 J右與380V交流電源接通，K右i 、 K右2、 K右3接通，K右4斷開(kāi)，三相電機(jī)以ABC相序轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)E
向右運(yùn)動(dòng)，接地導(dǎo)體E與彈性觸頭I^接觸，從而^斷開(kāi)，則J;g斷電，K;^、K;^、K;^斷開(kāi)，K
右4接通，此時(shí)時(shí)間繼電器Jo延時(shí)時(shí)間已到，K0已閉合，從而J左通電，K左pK左2、K左3接通，K ￡4斷開(kāi)，三相電機(jī)以ACB相序轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)E向左運(yùn)動(dòng)，接地導(dǎo)體E與彈性觸頭&接觸，從而 Ku斷開(kāi)，則J^斷電，而接地導(dǎo)體E與彈性觸頭1(2非接觸，1(22接通，則J;g斷電。如此周而復(fù) 始地工作。其中延時(shí)繼電器J。的作用是防止三相交流電合閘時(shí)，Jt與J;e同時(shí)接通。 最后應(yīng)該說(shuō)明，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，所
以，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，雖然在理解本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行
修改或等同替換，但一切不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的技術(shù)方案及改進(jìn)，均應(yīng)在本發(fā)明的
權(quán)利要求所涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種單線防爆行程開(kāi)關(guān)，由彈性觸頭K和控制電路組成，其特征在于當(dāng)彈性觸頭K與設(shè)備的接地金屬E接觸時(shí)，可以得到控制電壓U，將該控制電壓U作為控制信號(hào)施加到電壓比較器上，當(dāng)彈性觸頭K與接地金屬E接觸時(shí)，電壓U值高于設(shè)定的基準(zhǔn)電壓，電壓比較器輸出高電平；當(dāng)彈性觸頭K與接地金屬E斷開(kāi)不接觸時(shí)，U＝0，I＝0，電壓比較器輸出低電平；放大電路對(duì)電壓比較器的輸出進(jìn)行電流放大，再將放大的電流施加到繼電器的勵(lì)磁線圈上，實(shí)現(xiàn)繼電器動(dòng)觸點(diǎn)的吸合與復(fù)位，即實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)控制。
2. 如權(quán)利要求1所述的單線防爆行程開(kāi)關(guān)，其特征在于將放大電路、電壓比較器、繼電器工作所需的直流穩(wěn)壓電源電路與控制信號(hào)電路結(jié)合 在一起，直流穩(wěn)壓電路既實(shí)現(xiàn)整流、穩(wěn)壓的功能，又完成構(gòu)成控制信號(hào)流通回路的作用。
3. 如權(quán)利要求1所述的單線防爆行程開(kāi)關(guān)，其特征在于將直流穩(wěn)壓電路、電壓比較器、三極管、繼電器等電子器件放入密封封裝中，該密封封 裝與作為傳感器的彈性觸頭K之間采用導(dǎo)線連接。
4. 如權(quán)利要求1所述的單線防爆行程開(kāi)關(guān)，其特征在于負(fù)載的電源能夠進(jìn)行不同的配置，可以是交流電源也可以是直流電源，可以采用220V， 或是110V、24V、12V。
5. —種單線防爆行程開(kāi)關(guān)，采用了兩個(gè)如權(quán)利要求1所述的單線防爆行程開(kāi)關(guān)，其特 征在于當(dāng)三相交流電合閘接通時(shí)，時(shí)間繼電器通電并開(kāi)始延遲計(jì)時(shí)，此時(shí)K。為斷開(kāi)狀態(tài)，交流 接觸器J^與電源斷開(kāi)不通電，故K^閉合；若此時(shí)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)E與^遠(yuǎn)離未接觸，則1(22閉合，1(￡4與1(22均閉合，J^與380V交流電 源接通，K^、K;^、K;^接通，Ka斷開(kāi)，三相電機(jī)以ABC相序轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)E向右運(yùn)動(dòng)，接地導(dǎo) 體E與彈性觸頭K2接觸，從而K22斷開(kāi)，則J右斷電，K右p 1(右2、 1(右3斷開(kāi)，1(右4接通，此時(shí)時(shí) 間繼電器J。延時(shí)時(shí)間已到，K。已閉合，從而J^l電，K^、K^、Kn接通，K^斷開(kāi)，三相電 機(jī)以ACB相序轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)E向左運(yùn)動(dòng)，接地導(dǎo)體E與彈性觸頭&接觸，從而Ku斷開(kāi)，則J￡ 斷電，而接地導(dǎo)體E與彈性觸頭K2非接觸，K22接通，則J;e斷電，如此循環(huán)地工作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種單線防爆行程開(kāi)關(guān)，由彈性觸頭K和控制電路組成，當(dāng)彈性觸頭K與設(shè)備的接地金屬E接觸時(shí)，可以得到控制電壓U，將該控制電壓U作為控制信號(hào)施加到電壓比較器上，當(dāng)彈性觸頭K與接地金屬E接觸時(shí)，電壓U值高于設(shè)定的基準(zhǔn)電壓，電壓比較器輸出高電平；當(dāng)彈性觸頭K與接地金屬E斷開(kāi)不接觸時(shí)，U＝0，I＝0，電壓比較器輸出低電平；放大電路對(duì)電壓比較器的輸出進(jìn)行電流放大，再將放大的電流施加到繼電器的勵(lì)磁線圈上，實(shí)現(xiàn)繼電器動(dòng)觸點(diǎn)的吸合與復(fù)位，即實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)控制。
文檔編號(hào)H01H3/16GK101794978SQ20101014634
公開(kāi)日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2010年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月14日
發(fā)明者孫浙勝, 朱亮, 李瑋, 汪孟金 申請(qǐng)人:寧波市鎮(zhèn)海華泰電器廠