CN106712759A - 一种非接触式电子开关及控制方法和一种车用档位开关 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非接触式电子开关及控制方法,和一种车用档位开关,该电子开关包括:壳体,所述壳体具有检测端;磁体,所述磁体装设在所述壳体内,所述磁体的其中一个磁极邻近所述检测端;霍尔元件,所述霍尔元件装设在所述壳体的检测端,其根据所述壳体外侧的金属目标物体与所述检测端之间的距离导通或截止;和电源电路,所述电源电路装设在所述壳体内,所述霍尔元件连接于所述电源电路中,以接通或断开所述电源电路。
Description
技术领域
本发明涉及电气技术领域,特别涉及一种非接触式电子开关及控制方法,和一种车用档位开关。
背景技术
当前汽车档位锁使用的电气开关大多为传统的机械式触点开关,其通过机械传动使触点闭合与断开,以实现电路的闭合与断开功能。在汽车换挡时开关通过大电流的情况下,机械开关的触点在闭合与断开的瞬间会形成直流电弧,容易造成触点的烧蚀,极大地影响开关的使用寿命。
进一步地,由于机械开关的传动方式难免会产生机械磨损,这样无法持续地保证开关的精度。当汽车的固有部件产生磨损而无法正常工作时就需要更换新的开关配件。但是所更换的新开关存在着难以与其他已产生磨损的汽车配件相匹配的问题。
因此,如何延长车用档位开关的使用寿命、保证开关的使用精度,称为长期困扰本领域的一个难点问题。
发明内容
为了解决以上技术问题,本发明提供一种非接触式电子开关及控制方法,和一种车用档位开关,其通过非接触式的感应开关的形式实现电路的接通与断开,能够避免机械开关的触点烧蚀和机械磨损的问题。
本发明的一个实施例提供了一种非接触式电子开关,包括:
壳体,所述壳体具有检测端;
磁体,所述磁体装设在所述壳体内,所述磁体的其中一个磁极邻近所述检测端;
霍尔元件,所述霍尔元件装设在所述壳体的检测端,其根据所述壳体外侧的金属目标物体与所述检测端之间的距离导通或截止;和
电源电路,所述电源电路装设在所述壳体内,所述霍尔元件连接于所述电源电路中,以接通或断开所述电源电路。
优选地,所述霍尔元件与所述其中一个磁极间隔设置,所述霍尔元件位于所述磁体的初始磁场以外并断开,以断开所述电源电路。
优选地,所述金属目标物体与所述检测端之间的距离小于预定距离时与所述磁体之间产生感应磁场,
所述霍尔元件位于所述感应磁场内并导通,以接通所述电源电路。
优选地,进一步包括:
连接插座,所述连接插座与所述电源电路电连接,以输出所述电源电路的电信号。
优选地,所述连接插座装设在所述壳体上,
所述非接触电子开关进一步包括密封圈,所述密封圈位于所述连接插座与所述壳体之间,以密封所述壳体。
优选地,所述电源电路包括:
电源,所述霍尔元件连接在所述电源的正、负极之间,所述霍尔元件的输出端通过第一电阻与所述电源的正极连接;和
放大电路,所述放大电路的输出端为所述电源电路的输出端,所述霍尔元件的输出端与所述放大电路的输入端连接,以通过所述霍尔元件的导通或截止接通或断开所述电源电路。
优选地,所述放大电路为场效应管放大电路。
本发明的另一实施例还提供了一种车用档位开关,包括如上所述的非接触式电子开关,所述金属目标物体为车用变速杆。
本发明的又一实施例还提供了一种如上所述的非接触式电子开关的控制方法,包括:
所述金属目标物体与所述检测端之间的距离大于预设距离时,所述磁体不产生感应磁场,所述霍尔元件截止,以断开所述电源电路,所述非接触式电子开关处于断开状态;
所述金属目标物体与所述检测端之间的距离小于等于预设距离时,所述磁体与所述金属目标物体之间产生感应磁场,所述霍尔元件导通,以接通所述电源电路,所述非接触式电子开关处于接通状态。
由以上技术方案可知,在本实施例中,通过霍尔元件与磁体的组合使用,实现通过检测由于金属目标物体的位置变化而产生的磁场变化而接通或断开电源电路的目的。在这种控制电路开闭的方式中,由于检测的目标为磁场变化,因此不存在机械触点接触,能够避免现有技术中机械开关的触点烧蚀和机械磨损的问题。
附图说明
以下附图仅对本发明做示意性说明和解释,并不限定本发明的范围。
图1为本发明的非接触式电子开关的结构示意图;
图2为本发明中的电源电路的电路图。
图3和图4为本发明中的非接触式电子开关的控制方法的磁场变化图。
具体实施方式
为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图说明本发明的具体实施方式,在各图中相同的标号表示相同的部分。
在本文中,“示意性”表示“充当实例、例子或说明”,不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
为使图面简洁,各图中的只示意性地表示出了与本发明相关部分,而并不代表其作为产品的实际结构。另外,以使图面简洁便于理解,在有些图中具有相同结构或功能的部件,仅示意性地绘示了其中的一个,或仅标出了其中的一个。
在本文中,“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等仅用于表示相关部分之间的相对位置关系,而非限定这些相关部分的绝对位置。
在本文中,“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分,而非表示重要程度及顺序、以及互为存在的前提等。
在本文中,“相等”、“相同”等并非严格的数学和/或几何学意义上的限制,还包含本领域技术人员可以理解的且制造或使用等允许的误差。除非另有说明,本文中的数值范围不仅包括其两个端点内的整个范围,也包括含于其中的若干子范围。
为了解决现有技术中机械开关的触点烧蚀和机械磨损的问题,如图1所示,本发明的实施例提供了一种非接触式电子开关1,包括:
壳体10,壳体10具有检测端11;
磁体20,磁体20装设在壳体10内,磁体20的其中一个磁极21邻近检测端11;
霍尔元件30,霍尔元件30装设在壳体10的检测端11,其根据壳体10外侧的金属目标物体2与磁极21之间的距离导通或截止;和
电源电路40,电源电路40装设在壳体10内,霍尔元件30连接于电源电路40中,以接通或断开电源电路40。
在本实施例中,霍尔元件30设置在磁体20的其中一个磁极21与金属目标物体2之间。金属目标物体2与检测端11(即磁极21)之间的距离决定磁体20与金属目标物体2之间是否产生感应磁场。
当金属目标物体2与检测端11(即磁极21)之间的距离大于预设距离时,磁体20不产生感应磁场,此时霍尔元件可处于截止状态,以断开电源电路40,实现非接触式电子开关1的断开。
当金属目标物体2逐渐接近检测端11,直至其距离小于等于预设距离、从而与磁体20之间产生感应磁场时,由于霍尔元件30位于磁极21与金属目标物体2之间,则其必然位于该感应磁场内,从而根据该磁场从无至有的变化而导通,以接通电源电路40,实现非接触式电子开关1的导通。
具体地,为了实现霍尔元件30根据壳体10外侧的金属目标物体2与磁极21之间的距离导通或截止,霍尔元件30与磁极21间隔设置,霍尔元件30位于磁体20的初始磁场以外。则当磁体20不产生感应磁场时,由于磁体20的初始磁场不通过霍尔元件30,因此霍尔元件30截止,以断开电源电路40。
进一步地,金属目标物体2与磁极21之间的距离小于预定距离时与磁体20之间产生感应磁场,霍尔元件30位于感应磁场内并导通,以接通电源电路40。
由以上技术方案可知,在本实施例中,通过霍尔元件30与磁体20的组合使用,实现通过检测由于金属目标物体2的位置变化而产生的磁场变化而接通或断开电源电路的目的。在这种控制电路开闭的方式中,由于检测的目标为磁场变化,因此不存在机械触点接触,能够避免现有技术中机械开关的触点烧蚀和机械磨损的问题。
进一步地,根据本实施例中的霍尔元件30、磁体20、以及金属目标物体2之间的位置关系设置,本实施例的霍尔元件30检测的磁场变化信号是从无到有、或者从有到无的变化,而非磁场强度或者位置的变化,因此具有检测信号精度高的优点,即只要金属目标物体2与检测端11之间的距离小于等于预设距离(即能够产生感应磁场的距离),霍尔元件30即可通过其自身的导通(或截止)而实现电源电路的接通(或断开)。
另外,也正是由于本实施例的霍尔元件30检测的磁场变化信号是从无到有、或者从有到无的变化,因此对于实现本实施例的非接触式电子开关1的初始安装精度来说非常容易实现。由于霍尔元件30位于磁体20的一个磁极21与金属目标物体2之间,因此在磁体20与金属目标物体2之间产生感应磁场时,霍尔元件30必然位于感应磁场中而导通(或截止),因此在装设本实施例的非接触式电子开关1时,只需要保证霍尔元件30邻近磁极21、但位于磁体20的初始磁场(固有磁场)的范围之外即可。这与检测磁场强度或者磁场位置的变化的感应开关相比,大大降低了制造难度和成本。
在本实施例中,磁体20可为条形磁铁或者磁环等任意形式,其其中一个磁极21(N极或者S极)邻近检测端11设置,以与检测端11的预设距离范围内的金属目标物体2之间产生感应磁场。
在本实施例中,壳体10内部可为电源电路40设置散热体70,其可使用例如铝的导热材料制造。优选地,壳体10由铝材料制造,因为铝是不会被磁化的材料,当然,也可采用铝合金或者其他非导磁材料以达到同样的效果。壳体10的形状可根据不同的应用环境要求而更改。
优选地,如图1所示,本实施例的非接触式电子开关1进一步包括:
连接插座50,连接插座50与电源电路40电连接,以输出电源电路40的电信号。连接插座50装设在壳体10上,非接触电子开关1进一步包括密封圈60,密封圈60位于连接插座50与壳体10之间,以密封壳体10。连接插座50的造型和类型可根据不同的应用环境要求而更改。
如图2所示,电源电路40包括:
电源,霍尔元件30连接在电源的正(+)、负(-)极之间,霍尔元件30的输出端31通过第一电阻41与电源的正(+)极连接;和
放大电路42,放大电路42的输出端42a为电源电路40的输出端,霍尔元件30的输出端31与放大电路42的输入端42b连接,以通过霍尔元件30的导通或截止接通或断开电源电路40。
其中,在本实施例中,放大电路42为场效应管放大电路。当然,放大电路42可使用任意类型的放大电路,例如各种三极管放大电路、多阶放大电路等。
如图2中所示,霍尔元件30的VCC管脚和GND(接地)管脚分别与电源的正(+)、负(-)极连接,输出端31与场效应管42的栅极连接,场效应管42的漏极与电源的正(+)极连接,源极(即输出端42a)即为电源电路40的输出端。
优选地,霍尔元件30的输出端31通过第一电阻41与电源的正(+)极连接,通过第二电阻43与场效应管42的栅极连接。第一电阻41和第二电阻43并联连接。霍尔元件30的电源由稳压电源44提供。
根据以上技术方案和图2中所示的电路可知,本发明的又一实施例还提供了一种使用以上所述的非接触式电子开关1的控制方法。
如图2和3所示,当金属目标物体2与检测端11(即磁极21)之间的距离大于预设距离时,磁体20不产生感应磁场,霍尔元件30位于磁体20的初始磁场以外,霍尔元件30截止,则第一电阻41和第二电阻43被拉高为高电平,从而导致场效应管42截止,电源电路40为断开状态。
如图2和图4所示,当金属目标物体2与检测端11(即磁极21)之间的距离小于等于预设距离时,磁体20与金属目标物体2之间产生感应磁场,相当于磁体20被拉长至覆盖磁体20与金属目标物体2之间的空间,霍尔元件30位于该感应磁场内,霍尔元件30导通,则第一电阻41和第二电阻43为低电平,则场效应管42导通,电源电路40为接通状态。
进一步地,本发明的又一实施例还提供了一种车用档位开关,包括如上所述的非接触式电子开关1,其中,电子开关1所检测的金属目标物体2为车用变速杆,通过检测车用变速杆2的位置而实现档位的开关控制。
应当理解,虽然本说明书是按照各个实施方式描述的,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施方式中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明,而并非用以限制本发明的保护范围,凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更,如特征的组合、分割或重复,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种非接触式电子开关(1),其特征在于,包括:
壳体(10),所述壳体(10)具有检测端(11);
磁体(20),所述磁体(20)装设在所述壳体(10)内,所述磁体(20)的其中一个磁极(21)邻近所述检测端(11);
霍尔元件(30),所述霍尔元件(30)装设在所述壳体(10)的检测端(11),其根据所述壳体(10)外侧的金属目标物体(2)与所述检测端(11)之间的距离导通或截止;和
电源电路(40),所述电源电路(40)装设在所述壳体(10)内,所述霍尔元件(30)连接于所述电源电路(40)中,以接通或断开所述电源电路(40)。
2.如权利要求1所述的非接触式电子开关(1),其特征在于,所述霍尔元件(30)与所述其中一个磁极(21)间隔设置,所述霍尔元件(30)位于所述磁体(20)的初始磁场以外并截止,以断开所述电源电路(40)。
3.如权利要求1或2所述的非接触式电子开关(1),其特征在于,所述金属目标物体(2)与所述检测端(11)之间的距离小于预定距离时与所述磁体(20)之间产生感应磁场,
所述霍尔元件(30)位于所述感应磁场内并导通,以接通所述电源电路。
4.如权利要求2或3所述的非接触式电子开关(1),其特征在于,进一步包括:
连接插座(50),所述连接插座(50)与所述电源电路(40)电连接,以输出所述电源电路(40)的电信号。
5.如权利要求4所述的非接触式电子开关(1),其特征在于,所述连接插座(50)装设在所述壳体(10)上,
所述非接触电子开关(1)进一步包括密封圈(60),所述密封圈(60)位于所述连接插座(50)与所述壳体(10)之间,以密封所述壳体(10)。
6.如权利要求2所述的非接触式电子开关(1),其特征在于,所述电源电路(40)包括:
电源,所述霍尔元件(30)连接在所述电源的正、负极之间,所述霍尔元件(30)的输出端(31)通过第一电阻(41)与所述电源的正极连接;和
放大电路(42),所述放大电路(42)的输出端(42a)为所述电源电路(40)的输出端,所述霍尔元件(30)的输出端(31)与所述放大电路(42)的输入端(42b)连接,以通过所述霍尔元件(30)的导通或截止接通或断开所述电源电路(40)。
7.如权利要求6所述的非接触式电子开关(1),其特征在于,所述放大电路(42)为场效应管放大电路。
8.一种车用档位开关,其特征在于,包括如权利要求1至7中任一权利要求所述的非接触式电子开关(1),所述金属目标物体(2)为车用变速杆。
9.一种如权利要求1至7中任一权利要求所述的非接触式电子开关(1)的控制方法,其特征在于,包括:
所述金属目标物体(2)与所述检测端(11)之间的距离大于预设距离时,所述磁体(20)不产生感应磁场,所述霍尔元件(30)截止,以断开所述电源电路(40),所述非接触式电子开关(1)处于断开状态;
所述金属目标物体(2)与所述检测端(11)之间的距离小于等于预设距离时,所述磁体(20)与所述金属目标物体(2)之间产生感应磁场,所述霍尔元件(30)导通,以接通所述电源电路(40),所述非接触式电子开关(1)处于接通状态。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
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