CN104779945A - 一种磁性接近检测自锁电子开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁性接近检测自锁电子开关，包括作为产生接近信号的永久磁铁和作为接近检测的干簧管开关，其特征在于：还包括接在干簧管后的施密特触发器，具有自锁功能的D触发器由施密特触发器驱动，D触发器控制信号回路中的电子模拟开关。具备对电路干扰信号和环境交变磁场的抗干扰能力，特别的磁性接近检测结构不会对周围电子元器件产生干扰磁场，差分形式的双模拟开关改善对信号传输的不利影响，该结构可以实现微功耗。

Description

一种磁性接近检测自锁电子开关

技术领域

本发明涉及接近技术领域，特别是涉及一种磁性接近检测自锁电子开关。

背景技术

现在磁性接近开关基本上是干簧管触点直接开关信号回路，或者用霍尔开关加继电器控制，但干簧管不能做到自锁，对接近检测中的抖动或者非信号交变磁场干扰也会引起误动作，而霍尔元件加继电器开关工作电流比较大，难以做到微功耗。 

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种磁性接近检测自锁电子开关。

本发明所采用的技术方案是：采用双稳态的D触发器记忆磁性开关的接近检测状态，完成了自锁，采用RC冲放电电路和施密特触发器消除检测抖动和非信号交变磁场的干扰，D触发器驱动模拟开关代替继电器线圈，使整个电路能实现微功耗。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：与霍尔开关加继电器方案不同，可以实现微功耗；与干簧管开关不同，可以自锁和抗干扰；磁性开关检测有很好的电磁兼容性，不会在磁性开关周围产生明显的干扰磁场；差分形式的双模拟开关可以有效改善对信号的畸变影响。

附图说明

图1为本发明的结构原理图：磁性接近检测自锁电子开关结构图 (a)干簧管开关接近检测，(b)磁性接近开关电路原理图；

图2为二种模拟开关的结构，(a)单模拟开关结构，(b)双模拟开关结构，分别是单模拟开关结构和差分形式的双模拟开关结构，如果对信号畸变，噪声或对设备温度稳定性要求比较高，采用双模拟开关结构更好；

图3是干簧管开关磁性检测的2种结构，(a)简单干簧管开关接近检测(b)无磁场干扰干簧管接近检测，结构因为加了导磁材料屏蔽，永久磁铁产生的磁场不会在其附近产生干扰磁场，这对磁敏感元件(例如动磁式传感器)特别关键；

图4是我们在产品中实际使用的一个开关电路。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

如图1所示，当永久磁铁运动（或者干簧管载体运动）相互接近时，干簧管吸合，RC电路充电到施密特触发器的阈值电压，其输出正跳变，给双稳态的D触发器时钟端一个上升沿，其输出状态改变，控制模拟开关导通或关闭。

因为施密特触发器的阈值和延迟特性，对于电路里的电子干扰信号，通常时间很短小于该延迟时间，往往幅度也不大于该阈值电压，施密特触发器可以避免这些干扰信号影响D触发器状态改变，从而不会引起模拟开关的误动作。但如果开关处于交变磁场干扰的环境，造成干簧管短暂的通断，以及干簧管本身的抖动，施密特触发器就不能完全防止误动作。图1中的RC电路可以防止这个现象。为了保证干簧管正常吸合时，施密特触发器输入端电压高于其阈值，选择R>>R1，选择充电和放电时间常数（R//R1)C ≈ R1C和RC远小于接近时间（取决于永久磁铁和干簧管载体的相对运动速度），一般需要小于10倍以上，这样可以保证正常的开关动作。为了保证交变磁场的干扰不会引起误动作，这二个时间常数选择远远大于磁场周期或者干簧管抖动周期，一般选择小于10倍，这样RC电路的延迟可以保证干扰和抖动不引起施密特触发器输出电平改变。

如图3（a）的永久磁铁结构会在其周边产生磁场干扰，这在某些应用场合是不能接受的，图3（b）中的结构可以基本上把磁场限制在屏蔽磁棒范围内，不对附近产生干扰，在永久磁铁和屏蔽磁棒之间用非导磁材料填充，比如环氧树脂胶，同时也起到固定作用。

在对信号精度要求比较高的应用中，采用图2 （b）的双模拟开关结构，由于是同一集成芯片上二个相同特性的模拟开关，与单模拟开关结构（图2a）相比，信号经过开关后引起的非线性失真小很多（偶次谐波抵消，3次谐波小75%），同时温度引起的漂移也会抵消。

图4是我们实际使用在产品上的电子开关，我们采用了双电池供电，分别是体积很小的3.6V，25mAH和170mAH的纽扣电池，由于电路的功耗很微小，计算续航时间大于365天。

Claims (9)

1.一种磁性接近检测自锁电子开关，包括作为产生接近信号的永久磁铁和作为接近检测的干簧管开关，其特征在于：还包括接在干簧管后的施密特触发器，具有自锁功能的D触发器由施密特触发器驱动，D触发器控制信号回路中的电子模拟开关。

2.根据权利要求1所述的磁性接近检测自锁电子开关，其特征在于：干簧管一端接电源，另一端通过电阻接地，干簧管二端并联电容。

3.根据权利要求1所述的磁性接近检测自锁电子开关，其特征在于：电阻上的电压加于施密特触发器的输入端，施密特触发器的输出端接在D触发器的时钟控制端。

4.根据权利要求1所述的磁性接近检测自锁电子开关，其特征在于：D触发器的反向输出端反馈接于其输入端D形成自锁双稳态，D触发器输出端Q接在模拟开关的控制端。

5.根据权利要求1所述的磁性接近检测自锁电子开关，其特征在于：接近检测机构的永久磁铁可以简单地用费导磁物体固定，在与干簧管的载体的相对运动过程中实现接近检测。

6.根据权利要求1所述的磁性接近检测自锁电子开关，其特征在于：接近检测机构的永久磁铁用导磁材料部分或全部包裹，在永久磁铁和包裹的导磁材料之间用非导磁材料填充。

7.根据权利要求1所述的磁性接近检测自锁电子开关，其特征在于：模拟开关可以是双极性的，CMOS型的，可以是分立元件的或集成器件，可以是单电源供电处理单极性信号或双电源供电处理双极性 信号。

8.根据权利要求1所述的磁性接近检测自锁电子开关，其特征在于：模拟开关可以是单开关形式接在单端输入/输出信号回路，可以是双开关形式接在差分输入/输出信号回路。

9.根据权利要求1，7，8所述的磁性接近检测自锁电子开关，其特征在于：可以控制多路独立的信号回路。