一種磁性接近檢測(cè)自鎖電子開(kāi)關(guān)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及接近技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種磁性接近檢測(cè)自鎖電子開(kāi)關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在磁性接近開(kāi)關(guān)基本上是干簧管觸點(diǎn)直接開(kāi)關(guān)信號(hào)回路，或者用霍爾開(kāi)關(guān)加繼電器控制，但干簧管不能做到自鎖，對(duì)接近檢測(cè)中的抖動(dòng)或者非信號(hào)交變磁場(chǎng)干擾也會(huì)引起誤動(dòng)作，而霍爾元件加繼電器開(kāi)關(guān)工作電流比較大，難以做到微功耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種磁性接近檢測(cè)自鎖電子開(kāi)關(guān)。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:采用雙穩(wěn)態(tài)的D觸發(fā)器記憶磁性開(kāi)關(guān)的接近檢測(cè)狀態(tài)，完成了自鎖，采用RC沖放電電路和施密特觸發(fā)器消除檢測(cè)抖動(dòng)和非信號(hào)交變磁場(chǎng)的干擾，D觸發(fā)器驅(qū)動(dòng)模擬開(kāi)關(guān)代替繼電器線圈，使整個(gè)電路能實(shí)現(xiàn)微功耗。
[0005]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:與霍爾開(kāi)關(guān)加繼電器方案不同，可以實(shí)現(xiàn)微功耗；與干簧管開(kāi)關(guān)不同，可以自鎖和抗干擾；磁性開(kāi)關(guān)檢測(cè)有很好的電磁兼容性，不會(huì)在磁性開(kāi)關(guān)周圍產(chǎn)生明顯的干擾磁場(chǎng)；差分形式的雙模擬開(kāi)關(guān)可以有效改善對(duì)信號(hào)的畸變影響。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖:磁性接近檢測(cè)自鎖電子開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)圖(a)干簧管開(kāi)關(guān)接近檢測(cè)，(b)磁性接近開(kāi)關(guān)電路原理圖；
圖2為二種模擬開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)，(a)單模擬開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)，(b)雙模擬開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)，分別是單模擬開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)和差分形式的雙模擬開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)，如果對(duì)信號(hào)畸變，噪聲或?qū)υO(shè)備溫度穩(wěn)定性要求比較高，采用雙模擬開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)更好；
圖3是干簧管開(kāi)關(guān)磁性檢測(cè)的2種結(jié)構(gòu)，(a)簡(jiǎn)單干簧管開(kāi)關(guān)接近檢測(cè)(b)無(wú)磁場(chǎng)干擾干簧管接近檢測(cè)，結(jié)構(gòu)因?yàn)榧恿藢?dǎo)磁材料屏蔽，永久磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)不會(huì)在其附近產(chǎn)生干擾磁場(chǎng)，這對(duì)磁敏感元件(例如動(dòng)磁式傳感器)特別關(guān)鍵；
圖4是我們?cè)诋a(chǎn)品中實(shí)際使用的一個(gè)開(kāi)關(guān)電路。
【具體實(shí)施方式】
[0007]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0008]如圖1所示，當(dāng)永久磁鐵運(yùn)動(dòng)(或者干簧管載體運(yùn)動(dòng))相互接近時(shí)，干簧管吸合，RC電路充電到施密特觸發(fā)器的閾值電壓，其輸出正跳變，給雙穩(wěn)態(tài)的D觸發(fā)器時(shí)鐘端一個(gè)上升沿，其輸出狀態(tài)改變，控制模擬開(kāi)關(guān)導(dǎo)通或關(guān)閉。
[0009]因?yàn)槭┟芴赜|發(fā)器的閾值和延遲特性，對(duì)于電路里的電子干擾信號(hào)，通常時(shí)間很短小于該延遲時(shí)間，往往幅度也不大于該閾值電壓，施密特觸發(fā)器可以避免這些干擾信號(hào)影響D觸發(fā)器狀態(tài)改變，從而不會(huì)引起模擬開(kāi)關(guān)的誤動(dòng)作。但如果開(kāi)關(guān)處于交變磁場(chǎng)干擾的環(huán)境，造成干簧管短暫的通斷，以及干簧管本身的抖動(dòng)，施密特觸發(fā)器就不能完全防止誤動(dòng)作。圖1中的RC電路可以防止這個(gè)現(xiàn)象。為了保證干簧管正常吸合時(shí)，施密特觸發(fā)器輸入端電壓高于其閾值，選擇R?R1，選擇充電和放電時(shí)間常數(shù)(R//R1)C ^ RlC和RC遠(yuǎn)小于接近時(shí)間(取決于永久磁鐵和干簧管載體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度)，一般需要小于10倍以上，這樣可以保證正常的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。為了保證交變磁場(chǎng)的干擾不會(huì)引起誤動(dòng)作，這二個(gè)時(shí)間常數(shù)選擇遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于磁場(chǎng)周期或者干簧管抖動(dòng)周期，一般選擇小于10倍，這樣RC電路的延遲可以保證干擾和抖動(dòng)不引起施密特觸發(fā)器輸出電平改變。
[0010]如圖3 Ca)的永久磁鐵結(jié)構(gòu)會(huì)在其周邊產(chǎn)生磁場(chǎng)干擾，這在某些應(yīng)用場(chǎng)合是不能接受的，圖3 (b)中的結(jié)構(gòu)可以基本上把磁場(chǎng)限制在屏蔽磁棒范圍內(nèi)，不對(duì)附近產(chǎn)生干擾，在永久磁鐵和屏蔽磁棒之間用非導(dǎo)磁材料填充，比如環(huán)氧樹(shù)脂膠，同時(shí)也起到固定作用。
[0011]在對(duì)信號(hào)精度要求比較高的應(yīng)用中，采用圖2 (b)的雙模擬開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)，由于是同一集成芯片上二個(gè)相同特性的模擬開(kāi)關(guān)，與單模擬開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)(圖2a)相比，信號(hào)經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)后引起的非線性失真小很多(偶次諧波抵消，3次諧波小75%)，同時(shí)溫度引起的漂移也會(huì)抵消。
[0012]圖4是我們實(shí)際使用在產(chǎn)品上的電子開(kāi)關(guān)，我們采用了雙電池供電，分別是體積很小的3.6V，25mAH和170mAH的紐扣電池，由于電路的功耗很微小，計(jì)算續(xù)航時(shí)間大于365天。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種磁性接近檢測(cè)自鎖電子開(kāi)關(guān)，包括作為產(chǎn)生接近信號(hào)的永久磁鐵和作為接近檢測(cè)的干簧管開(kāi)關(guān)，其特征在于:還包括接在干簧管后的施密特觸發(fā)器，具有自鎖功能的D觸發(fā)器由施密特觸發(fā)器驅(qū)動(dòng)，D觸發(fā)器控制信號(hào)回路中的電子模擬開(kāi)關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性接近檢測(cè)自鎖電子開(kāi)關(guān)，其特征在于:干簧管一端接電源，另一端通過(guò)電阻接地，干簧管二端并聯(lián)電容。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性接近檢測(cè)自鎖電子開(kāi)關(guān)，其特征在于:電阻上的電壓加于施密特觸發(fā)器的輸入端，施密特觸發(fā)器的輸出端接在D觸發(fā)器的時(shí)鐘控制端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性接近檢測(cè)自鎖電子開(kāi)關(guān)，其特征在于:D觸發(fā)器的反向輸出端反饋接于其輸入端D形成自鎖雙穩(wěn)態(tài)，D觸發(fā)器輸出端Q接在模擬開(kāi)關(guān)的控制端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性接近檢測(cè)自鎖電子開(kāi)關(guān)，其特征在于:接近檢測(cè)機(jī)構(gòu)的永久磁鐵可以簡(jiǎn)單地用費(fèi)導(dǎo)磁物體固定，在與干簧管的載體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)接近檢測(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性接近檢測(cè)自鎖電子開(kāi)關(guān)，其特征在于:接近檢測(cè)機(jī)構(gòu)的永久磁鐵用導(dǎo)磁材料部分或全部包裹，在永久磁鐵和包裹的導(dǎo)磁材料之間用非導(dǎo)磁材料填充。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性接近檢測(cè)自鎖電子開(kāi)關(guān)，其特征在于:模擬開(kāi)關(guān)可以是雙極性的，CMOS型的，可以是分立元件的或集成器件，可以是單電源供電處理單極性信號(hào)或雙電源供電處理雙極性信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性接近檢測(cè)自鎖電子開(kāi)關(guān)，其特征在于:模擬開(kāi)關(guān)可以是單開(kāi)關(guān)形式接在單端輸入/輸出信號(hào)回路，可以是雙開(kāi)關(guān)形式接在差分輸入/輸出信號(hào)回路。
9.根據(jù)權(quán)利要求1，7，8所述的磁性接近檢測(cè)自鎖電子開(kāi)關(guān)，其特征在于:可以控制多路獨(dú)立的信號(hào)回路。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種磁性接近檢測(cè)自鎖電子開(kāi)關(guān)，包括作為產(chǎn)生接近信號(hào)的永久磁鐵和作為接近檢測(cè)的干簧管開(kāi)關(guān)，其特征在于：還包括接在干簧管后的施密特觸發(fā)器，具有自鎖功能的D觸發(fā)器由施密特觸發(fā)器驅(qū)動(dòng)，D觸發(fā)器控制信號(hào)回路中的電子模擬開(kāi)關(guān)。具備對(duì)電路干擾信號(hào)和環(huán)境交變磁場(chǎng)的抗干擾能力，特別的磁性接近檢測(cè)結(jié)構(gòu)不會(huì)對(duì)周圍電子元器件產(chǎn)生干擾磁場(chǎng)，差分形式的雙模擬開(kāi)關(guān)改善對(duì)信號(hào)傳輸?shù)牟焕绊?，該結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)微功耗。
【IPC分類】H03K17-95
【公開(kāi)號(hào)】CN104779945
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410788180
【發(fā)明人】廖毅, 丁金榮
【申請(qǐng)人】安徽吉思勘儀器科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2015年1月22日