專利名稱：水下非接觸磁敏開關(guān)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于海洋水下工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于巨磁阻傳感器的水下 非接觸開關(guān)電路。
背景技術(shù)：
接近開關(guān)在航空、航天技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)控制、日常生活等都有廣泛的應(yīng)用。隨著海 洋勘探技術(shù)、水下工程作業(yè)的發(fā)展，開關(guān)技術(shù)已從陸空應(yīng)用領(lǐng)域逐步推向海洋等水下裝置 的控制應(yīng)用領(lǐng)域。根據(jù)傳感器的不同原理，常見的接近開關(guān)有以下幾種1、渦流式接近開 關(guān)，也叫電感式接近開關(guān)，識別有無金屬物體接近。2、電容式接近開關(guān)，檢測物體不限于金 屬導(dǎo)體，可以是絕緣的液體或粉狀物體，但不適用于水下裝置的開關(guān)控制。3、霍爾接近開 關(guān)，霍爾元件是一種磁敏元件，利用霍爾元件做成的開關(guān)。但是開關(guān)感應(yīng)距離較短往往只有 1 2厘米。4、光電式接近開關(guān)，利用光電效應(yīng)做成的開關(guān)。但是應(yīng)用環(huán)境要求較高，不適 合用于水下環(huán)境。5、熱釋電式接近開關(guān)，是用感知溫度變化的元件做成的開關(guān)，工作對象是 與環(huán)境溫度不同的物體。6、其它型式的接近開關(guān)，如超聲波接近開關(guān)、微波接近開關(guān)等，聲 納和雷達(dá)就是利用這個效應(yīng)的原理制成的。但是不適合用于水中上下浮動的裝備的控制。在海洋等水下惡劣環(huán)境中，水下作業(yè)裝備上下浮動，干擾等不穩(wěn)定因素較強(qiáng)，裝備 的控制開關(guān)穩(wěn)定性要求也較高。磁敏開關(guān)可不受海水等對磁傳感器的影響，能在水中得到 很好的應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為了解決水下惡劣環(huán)境中作業(yè)裝備的開關(guān)控制問題，提供 一種水下非接觸磁敏開關(guān)電路。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)上述目的所采取的技術(shù)方案是一種水下非接觸磁敏開關(guān)電路包括第一限流電阻R1、第二限流電阻R2、第三限流 電阻R3、上拉電阻R4、放大電阻R5、第一匹配電阻R6、第二匹配電阻R7、第三匹配電阻R8、 第一濾波電容Cl、第二濾波電容C2、第三濾波電容C3、第四濾波電容C4、第五濾波電容C5、 第一排針P1、第二排針P2、基準(zhǔn)電壓二極管D1、儀器放大器U1、電壓比較器U2、反相器U3和 巨磁阻傳感器芯片。巨磁阻傳感器芯片的1腳和4腳分別與第一排針Pl的1腳和2腳連接，巨磁阻傳 感器芯片的8腳和5腳分別與第二排針P2的1腳和2腳連接；第一排針Pl的1腳與儀器 放大器Ul的2腳連接，第一排針Pl的2腳接地，第二排針P2的1腳接第三濾波電容C3的 正端，第二排針P2的2腳與儀器放大器Ul的3腳連接；儀器放大器Ul的1腳與放大電阻R5的一端連接，放大電阻R5的另一端、第四濾 波電容C4的一端與儀器放大器Ul的8腳連接；儀器放大器Ul的4腳和5腳接地，儀器放 大器Ul的6腳、第四濾波電容C4的另一端接第一匹配電阻R6的一端。第一匹配電阻R6 的另一端接電壓比較器U2的反向輸入端，第二匹配電阻R7的一端、第三匹配電阻R8的一端接電壓比較器U2的正向輸入端，第二匹配電阻R7的另一端、第五濾波電容C5的正極、第 三限流電阻R3的一端接基準(zhǔn)電壓二極管Dl的正端，基準(zhǔn)電壓二極管Dl的負(fù)端接地，第五 濾波電容C5的負(fù)極接地。第三限流電阻R3的另一端、儀器放大器Ul的7腳、第一限流電 阻Rl的一端、第二限流電阻R2的一端接第一濾波電容Cl的正極；第一濾波電容Cl的負(fù)極 接地。第一限流電阻Rl的另一端、第二排針P2的1腳接第三濾波電容C3的正端；第二 限流電阻R2的另一端、第二濾波電容C2的正極、電壓比較器U2的電源端、上拉電阻R4的 一端、反相器U3的14腳接+5V電源，第二濾波電容C2的負(fù)極接地，電壓比較器U2的接地 端接地，上拉電阻R4的另一端、第三匹配電阻R8的另一端、電壓比較器U2的輸出端接反相 器U3的1腳和2腳；反相器U3的3腳為開關(guān)電路的輸出端，反相器U3的7腳接地，反相器 U3的其它腳懸空。本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)原理該開關(guān)電路可分為磁敏傳感器、信號放大模塊、比較器、 反相器。其中磁敏傳感器采用巨磁阻傳感器芯片，信號放大模塊主要由儀器放大器Ui構(gòu) 成，磁敏傳感器輸出的信號為差分信號，經(jīng)信號放大模塊放大后與基準(zhǔn)電壓+2. 5V進(jìn)行比 較，如果放大模塊輸出電壓大于+2. 5V，則比較器輸出低電平，反之輸出高電平，為了與后續(xù) 的設(shè)備驅(qū)動電壓相匹配，引入反相器。本實(shí)用新型所具有的有益效果由于本實(shí)用新型利用巨磁阻效應(yīng)，采用巨磁阻傳 感器為感應(yīng)器，它對外界的磁場變化有著極高的靈敏度，能實(shí)現(xiàn)高精度開關(guān)控制。本實(shí)用新 型具有抗非磁性惡劣環(huán)境、使用壽命長、生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)，感應(yīng)距離遠(yuǎn)大于霍爾開關(guān)，因 此在某些領(lǐng)域包括海、陸、空，可取代霍爾接近開關(guān)等使用。

圖1為本實(shí)用新型的電路圖；圖2為本實(shí)用新型的應(yīng)用示例圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。如圖1所示，一種水下非接觸磁敏開關(guān)電路包括第一限流電阻R1、第二限流電阻 R2、第三限流電阻R3、上拉電阻R4、放大電阻R5、第一匹配電阻R6、第二匹配電阻R7、第三匹 配電阻R8、第一濾波電容Cl、第二濾波電容C2、第三濾波電容C3、第四濾波電容C4、第五濾 波電容C5、第一排針P1、第二排針P2、基準(zhǔn)電壓二極管LM336Z2. 5、儀器放大器AMP04FS、電 壓比較器LM393、反相器74LS00和巨磁阻傳感器芯片AAH002-02。巨磁阻傳感器芯片的1腳和4腳分別與第一排針Pl的1腳和2腳連接，巨磁阻傳 感器芯片的8腳和5腳分別與第二排針P2的1腳和2腳連接；第一排針Pl的1腳與儀器 放大器的2腳連接，第一排針Pl的2腳接地，第二排針P2的1腳接第三濾波電容C3的正 端，第二排針P2的2腳與儀器放大器的3腳連接；儀器放大器的1腳與放大電阻R5的一端連接，放大電阻R5的另一端、第四濾波電 容C4的一端與儀器放大器的8腳連接；儀器放大器的4腳和5腳接地，儀器放大器的6腳、 第四濾波電容C4的另一端接第一匹配電阻R6的一端。第一匹配電阻R6的另一端接電壓比較器的反向輸入端，第二匹配電阻R7的一端、第三匹配電阻R8的一端接電壓比較器的正 向輸入端，第二匹配電阻R7的另一端、第五濾波電容C5的正極、第三限流電阻R3的一端接 基準(zhǔn)電壓二極管的正端，基準(zhǔn)電壓二極管的負(fù)端接地，第五濾波電容C5的負(fù)極接地。第三 限流電阻R3的另一端、儀器放大器的7腳、第一限流電阻Rl的一端、第二限流電阻R2的一 端接第一濾波電容Cl的正極；第一濾波電容Cl的負(fù)極接地。第一限流電阻Rl的另一端、第二排針P2的1腳接第三濾波電容C3的正端；第二 限流電阻R2的另一端、第二濾波電容C2的正極、電壓比較器的電源端、上拉電阻R4的一 端、反相器的14腳接+5V電源，第二濾波電容C2的負(fù)極接地，電壓比較器的接地端接地，上 拉電阻R4的另一端、第三匹配電阻R8的另一端、電壓比較器的輸出端接反相器的1腳和2 腳；反相器的3腳為開關(guān)電路的輸出端，反相器的7腳接地，反相器的其它腳懸空。如圖2所示，將水下非接觸磁敏開關(guān)電路3設(shè)置在上玻璃鋼4內(nèi)，上玻璃鋼4內(nèi)的 上感應(yīng)線圈5可與下玻璃鋼6內(nèi)下感應(yīng)線圈7感應(yīng)，下玻璃鋼6表面內(nèi)嵌有圓柱體磁鐵，水 下非接觸磁敏開關(guān)電路3與浮球1內(nèi)的通信設(shè)備2連接，下感應(yīng)線圈7與設(shè)置在錨鏈9上 的水下設(shè)備8連接。錨鏈9的下端裝有固定質(zhì)量塊10。具體工作過程當(dāng)水下數(shù)據(jù)采集完畢后，水下設(shè)備8沿著錨鏈9上浮，帶動下玻璃 鋼6上浮，直到進(jìn)入上玻璃鋼4內(nèi)的水下非接觸磁敏開關(guān)電路3感應(yīng)范圍內(nèi)，此時水下非接 觸磁敏開關(guān)電路3輸出高電平，觸發(fā)浮球1內(nèi)的通信設(shè)備2，使其工作。當(dāng)水下設(shè)備8沿著 錨鏈9下沉，帶動下玻璃鋼6下沉，直到離開上玻璃鋼4內(nèi)的水下非接觸磁敏開關(guān)電路3感 應(yīng)范圍，水下非接觸磁敏開關(guān)電路3輸出低電平，浮球1內(nèi)的通信設(shè)備2進(jìn)入休眠狀態(tài)。所述只是該實(shí)用新型的最基本的結(jié)構(gòu)情況，它的新穎性在于實(shí)現(xiàn)水下這一特殊環(huán) 境的非接觸磁敏開關(guān)對通信設(shè)備控制的目的，任何建立于磁構(gòu)思基礎(chǔ)上的水下應(yīng)用都應(yīng)該 理解為在該專利保護(hù)之列。
權(quán)利要求水下非接觸磁敏開關(guān)電路，包括第一限流電阻R1、第二限流電阻R2、第三限流電阻R3、上拉電阻R4、放大電阻R5、第一匹配電阻R6、第二匹配電阻R7、第三匹配電阻R8、第一濾波電容C1、第二濾波電容C2、第三濾波電容C3、第四濾波電容C4、第五濾波電容C5、第一排針P1、第二排針P2、基準(zhǔn)電壓二極管D1、儀器放大器U1、電壓比較器U2、反相器U3和巨磁阻傳感器芯片，其特征在于巨磁阻傳感器芯片的1腳和4腳分別與第一排針P1的1腳和2腳連接，巨磁阻傳感器芯片的8腳和5腳分別與第二排針P2的1腳和2腳連接；第一排針P1的1腳與儀器放大器U1的2腳連接，第一排針P1的2腳接地，第二排針P2的1腳接第三濾波電容C3的正端，第二排針P2的2腳與儀器放大器U1的3腳連接；儀器放大器U1的1腳與放大電阻R5的一端連接，放大電阻R5的另一端、第四濾波電容C4的一端與儀器放大器U1的8腳連接；儀器放大器U1的4腳和5腳接地，儀器放大器U1的6腳、第四濾波電容C4的另一端接第一匹配電阻R6的一端；第一匹配電阻R6的另一端接電壓比較器U2的反向輸入端，第二匹配電阻R7的一端、第三匹配電阻R8的一端接電壓比較器U2的正向輸入端，第二匹配電阻R7的另一端、第五濾波電容C5的正極、第三限流電阻R3的一端接基準(zhǔn)電壓二極管D1的正端，基準(zhǔn)電壓二極管D1的負(fù)端接地，第五濾波電容C5的負(fù)極接地；第三限流電阻R3的另一端、儀器放大器U1的7腳、第一限流電阻R1的一端、第二限流電阻R2的一端接第一濾波電容C1的正極；第一濾波電容C1的負(fù)極接地；第一限流電阻R1的另一端、第二排針P2的1腳接第三濾波電容C3的正端；第二限流電阻R2的另一端、第二濾波電容C2的正極、電壓比較器U2的電源端、上拉電阻R4的一端、反相器U3的14腳接+5V電源，第二濾波電容C2的負(fù)極接地，電壓比較器U2的接地端接地，上拉電阻R4的另一端、第三匹配電阻R8的另一端、電壓比較器U2的輸出端接反相器U3的1腳和2腳；反相器U3的3腳為開關(guān)電路的輸出端，反相器U3的7腳接地，反相器U3的其它腳懸空。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種水下非接觸磁敏開關(guān)電路?，F(xiàn)有的開關(guān)受外界干擾大、可靠性低。本實(shí)用新型包括第一限流電阻R1、第二限流電阻R2、第三限流電阻R3、上拉電阻R4、放大電阻R5、第一匹配電阻R6、第二匹配電阻R7、第三匹配電阻R8、第一濾波電容C1、第二濾波電容C2、第三濾波電容C3、第四濾波電容C4、第五濾波電容C5、第一排針P1、第二排針P2、基準(zhǔn)電壓二極管D1、儀器放大器U1、電壓比較器U2、反相器U3和巨磁阻傳感器芯片。儀器放大器U1構(gòu)成信號放大模塊，巨磁阻傳感器芯片輸出差分信號，經(jīng)信號放大模塊放大后與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。本實(shí)用新型具有抗非磁性惡劣環(huán)境、使用壽命長、生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)。
文檔編號H03K17/95GK201674477SQ20102021753
公開日2010年12月15日 申請日期2010年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月4日
發(fā)明者關(guān)春燕, 劉敬彪, 章雪挺 申請人:杭州電子科技大學(xué)