專(zhuān)利名稱(chēng)：接近開(kāi)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型的接近開(kāi)關(guān)技術(shù)方案。
目前的接近開(kāi)關(guān)一般由振蕩電路，檢波電路及閾值比較電路所組成。振蕩電路產(chǎn)生的振蕩信號(hào)經(jīng)檢波電路檢波后產(chǎn)生的檢波電壓，由比較電路與一個(gè)閾值相比較，當(dāng)有金屬體(以下稱(chēng)被檢測(cè)體)接近振蕩電路檢測(cè)頭(一般是振蕩電路的電感線(xiàn)圈)時(shí)，由于被檢測(cè)體中感應(yīng)的渦流損耗，使振蕩電路振幅減弱，這一減弱的振蕩信號(hào)經(jīng)檢波后與閾值相比較，當(dāng)?shù)陀?或高于)閾值時(shí)，接近開(kāi)關(guān)就發(fā)出感應(yīng)信號(hào)。但是由于振蕩電路和檢波電路和檢波電路中器件溫度特性(如PN結(jié)及放大倍數(shù)的溫度特性)的影響，使檢波后輸出的檢波電壓-溫度特性往往呈現(xiàn)一條非水平的曲線(xiàn)(見(jiàn)附

圖1)，這條曲線(xiàn)與閾值(一般是一條直線(xiàn))，往往不能很好吻合，這就影響了靈敏度的提高。而我們希望的曲線(xiàn)如附圖2所示。為了達(dá)到較高的檢測(cè)靈敏度(或較遠(yuǎn)的檢測(cè)距離)一般是使振蕩電路處于較弱的振蕩狀態(tài)，這時(shí)溫度的影響就更為嚴(yán)重，補(bǔ)償起來(lái)相當(dāng)困難。同時(shí)目前的接近開(kāi)關(guān)一般是對(duì)鐵的檢測(cè)靈敏度較高，而對(duì)銅、鋁等磁導(dǎo)率較低的被檢測(cè)體靈敏度較低。
本發(fā)明的目的是要提供一種使溫度影響大為減小，從而使檢測(cè)靈敏度(或檢測(cè)距離)比現(xiàn)有技術(shù)有明顯提高的，并對(duì)銅，鋁等磁導(dǎo)率較低的被檢測(cè)體也有較高靈敏度的接近開(kāi)關(guān)技術(shù)方案。
本發(fā)明的思路是這樣的，在現(xiàn)有技術(shù)中，振蕩與檢測(cè)一般是同一個(gè)電路，提高檢測(cè)靈敏度要求電路處于弱振蕩狀態(tài)，而電路處于弱振蕩狀態(tài)又增加了溫度影響。為了解決這一問(wèn)題，本發(fā)明把現(xiàn)有技術(shù)的這一電路按功能分解為各具有單一功能的兩部分電路，具體的說(shuō)就是振蕩電路和諧振檢測(cè)電路，以簡(jiǎn)化每個(gè)電路的溫度影響問(wèn)題，并根據(jù)需要增加一個(gè)傳遞衰減電路，降低組成系統(tǒng)各電路的溫度影響，使整個(gè)系統(tǒng)的溫度影響得以降低。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，整個(gè)系統(tǒng)分為振蕩，傳遞衰減，諧振檢測(cè)，檢波，比較輸出，穩(wěn)壓電源幾個(gè)電路部分(見(jiàn)附圖3)，以下依次說(shuō)明各電路的作用。
振蕩電路的作用是提供一個(gè)振蕩電壓，它可以是任何一種振蕩器，波形也可以是任何一種波形，但是它應(yīng)該工作在峰峰值基本等于電源電壓的強(qiáng)振蕩狀態(tài)，或者工作在具有振幅控制的穩(wěn)幅工作狀態(tài)，在這兩種狀態(tài)下溫度變化對(duì)振幅的影響都較小。
傳遞衰減電路的作用是把振蕩電路的振蕩能量傳遞給諧振電路。它可以是一個(gè)電阻，或一個(gè)電容，或一個(gè)電感等任何一種阻抗形式，也可以是一個(gè)簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)。
諧振檢測(cè)電路一般由一個(gè)電感和一個(gè)電容所組成，也可以附加少量的調(diào)整諧振電路品質(zhì)因數(shù)的電阻和(或)補(bǔ)償諧振電路品質(zhì)因數(shù)隨溫度而變化的熱敏電阻等。諧振電路的諧振頻率調(diào)整在振蕩頻率上，當(dāng)振蕩電路的振蕩能量通過(guò)傳遞衰減電路傳遞給諧振檢測(cè)電路后，諧振檢測(cè)電路隨之諧振，當(dāng)檢測(cè)頭(一般為諧振電路的電感線(xiàn)圈)附近有被檢測(cè)體靠近時(shí)，不但被檢測(cè)體中產(chǎn)生的渦流要消耗能量使諧振電壓下降，同時(shí)由于被檢測(cè)體的靠近使諧振檢測(cè)電路的電感和電容發(fā)生變化導(dǎo)致諧振電路的諧振頻率偏離振蕩頻率而更使諧振電壓下降。
檢波電路的作用是將諧振電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妷阂怨┍容^輸出電路與閾值相比較，本方案所使用的檢波電路的特點(diǎn)是要求使用溫度影響較小的檢波電路。
比較輸出電路的作用是將檢波后直流電壓與閾值相比較以確定是否有被檢測(cè)體靠近，同時(shí)將檢測(cè)結(jié)果輸出，比較電路應(yīng)包括一個(gè)產(chǎn)生閾值的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)。
穩(wěn)壓電源電路的作用給其它電路提供一個(gè)穩(wěn)定的電源，該電源的穩(wěn)定對(duì)于振蕩電路振幅的穩(wěn)定和閾值的穩(wěn)定具有特別重要的作用。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本方案有如下一些優(yōu)點(diǎn)本方案諧振檢測(cè)電路與振蕩電路分離，就可以分別解決諧振檢測(cè)電路與振蕩電路的溫度影響，使問(wèn)題簡(jiǎn)化，以下分述各電路溫度影響的改善情況振蕩電路可以工作在強(qiáng)振或穩(wěn)幅狀態(tài)，使得溫度影響大為減少，實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)振蕩電路工作在峰峰值基本等于電源電壓的強(qiáng)振蕩狀態(tài)時(shí)，振蕩電壓隨溫度的變化僅僅是電源電壓隨溫度的變化加上一，二個(gè)PN結(jié)壓降隨溫度的變化值。當(dāng)電源是市售的三端穩(wěn)壓電源，輸出為5V或8V時(shí)，在-20到+70攝氏度范圍內(nèi)，振蕩電壓隨溫度的變化值一般不超過(guò)振蕩電壓值的百分之三。加之這一振蕩電壓是通過(guò)一個(gè)傳遞衰減電路傳遞到諧振檢測(cè)電路，使振蕩電路的溫度影響對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響就更小。
傳遞衰減電路由無(wú)源元件組成，其溫度特性可以忽略不計(jì)。
諧振檢測(cè)電路的溫度特性由兩方面組成，溫度變化一方面引起(主要是線(xiàn)圈的)銅阻變化，從而引起該電路品質(zhì)因數(shù)發(fā)生變化，另一方面引起諧振回路電感電容量變化，這兩方面變化都引起諧振電壓變化，但是這兩方面變化都是很容易補(bǔ)償?shù)摹?br> 檢波電路使用溫度影響較小的電路，所謂溫度影響較小的電路是指在檢波電路的設(shè)計(jì)中努力減小溫度的影響而使所設(shè)計(jì)的檢波電路的溫度特性明顯小于一般的二極管或三極管檢波電路的溫度特性。如附圖4所示的幾種電路之溫度特性在-20到170攝氏度范圍內(nèi)僅為一、二十個(gè)mV。除此之外同步檢波或同步采樣都可以用來(lái)作為溫度影響較小的檢波電路。
以上各電路的溫度影響，除了溫度變化引起諧振回路電感電容量變化這一點(diǎn)以外，其余的，可以在各電路分別補(bǔ)償，也可以在某一電路統(tǒng)一補(bǔ)償，由于變化量較小，在要求不高的場(chǎng)合，甚至不補(bǔ)償也是可以的。而溫度變化引起諧振回路電感電容量的變化，只要合理的選擇電感和電容也是很容易補(bǔ)償?shù)摹?br> 當(dāng)被檢測(cè)體靠近時(shí)，除了諧振檢測(cè)電路的電感和電容發(fā)生變化導(dǎo)致諧振電路的諧振頻率偏離振蕩頻率而使諧振電壓有所下降外，還由于傳遞衰減電路的存在限制了振蕩電路傳遞到諧振檢測(cè)電路的能量而使得諧振電壓有更大的下降，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在某一相同條件下，使用本方案當(dāng)被檢測(cè)體接近諧振檢測(cè)電路時(shí)諧振電壓的下降不小于使用現(xiàn)有技術(shù)時(shí)的5倍。
附圖1到附圖5是本說(shuō)明書(shū)的附圖。
以下給出一個(gè)接近開(kāi)關(guān)實(shí)施例供參考(見(jiàn)附圖5)圖中R1，R2，N1，C2，C3，L1組成振蕩電路;R3組成傳遞衰減電路L2，C4組成諧振檢測(cè)電路;OPAMP1，D1，C5組成檢波電路;R4，R5，OPAMP2組成比較輸出電路;其中R4，R5提供閾值電壓，V是三端穩(wěn)壓器，組成穩(wěn)壓電源電路，振蕩電路輸出的振蕩電壓經(jīng)傳遞衰減電路R3傳遞到諧振檢測(cè)電路L2，C4并在其中激勵(lì)起諧振電壓，經(jīng)檢波電路檢波，在D1和C5的聯(lián)結(jié)處輸出檢波電壓。運(yùn)放OPAMP2將閾值電壓和檢波電壓進(jìn)行比較，以判別是否有被檢測(cè)體接近，當(dāng)沒(méi)有被檢測(cè)體接近時(shí)，檢波電壓高于由R4，R5分壓而得的閾值電壓，經(jīng)比較器比較后，運(yùn)放輸出低電平，當(dāng)有被檢測(cè)體接近時(shí)，諧振檢測(cè)電路L2，C4中的諧振電壓下降，檢波電壓也隨之下降，當(dāng)檢波電壓下降到低于閾值電壓后，經(jīng)比較器比較后運(yùn)放輸出高電平。
權(quán)利要求
1.一種包括穩(wěn)壓電源電路，比較及輸出電路的接近開(kāi)關(guān)，其特征是它還有一個(gè)振蕩電路，一個(gè)傳遞衰減電路，一個(gè)諧振檢測(cè)電路和一個(gè)檢波電路，振蕩電路輸出的振蕩電壓通過(guò)傳遞衰減電路傳遞到諧振檢測(cè)電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接近開(kāi)關(guān)，其特征是所述的檢波電路是受溫度影響較小的檢波電路。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種接近開(kāi)關(guān)特別是一種溫度影響較小，檢測(cè)靈敏度較高的接近開(kāi)關(guān)技術(shù)方案，其特點(diǎn)是用一個(gè)獨(dú)立的振蕩電路提供振蕩電壓，并通過(guò)一個(gè)傳遞衰減電路把振蕩電壓傳遞到諧振檢測(cè)電路，同時(shí)使用了溫度影響較小的檢波電路來(lái)進(jìn)一步降低溫度影響。
文檔編號(hào)H03K17/945GK1109662SQ9510157
公開(kāi)日1995年10月4日 申請(qǐng)日期1995年2月24日 優(yōu)先權(quán)日1995年2月24日
發(fā)明者萬(wàn)來(lái) 申請(qǐng)人:萬(wàn)來(lái)