CN109000550A - 线圈磁场屏蔽式接近传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种线圈磁场屏蔽式接近传感器，旨在提供一种可靠性高、具有良好电磁兼容性且具有磁屏蔽功能的接近传感器。本发明通过下述技术方案予以实现：感应组件(5)封装在非磁圆柱壳体(1)的入口端，它的引线穿过T形弹簧座(4)的过线孔与非磁体圆柱壳体另一端封装的非磁圆柱插座(2)相连，弹簧(7)通过T形弹簧座的端向圆盘固定在非磁圆柱插座尾部密封盘形成的密封腔体内；感应组件产生一个交变磁场，将感应组件电感信号引到非磁圆柱插座上，当金属目标接近这一磁场，并达到感应距离时，在金属目标内产生变化涡流，触发驱动控制器件，被后级开关电路及放大输出电路处理并转换成开关信号。

Description

线圈磁场屏蔽式接近传感器

技术领域

本发明涉及一种具有磁屏蔽功能的电感式接近传感器。

背景技术

接近传感器是种开关型传感器(即无触点开关)，它代替限位开关等接触式检测方式，以无需接触检测对象进行位置检测。根据其探测物体原理的不同，接近传感器可分为：电感式接近传感器、电容式接近传感器、磁性接近传感器、霍尔式接近传感器等。电感式接近传感器只对金属对象敏感，因此电感式接近传感器不能应用于非金属对象检测。同时，由于高频振荡线圈产生的交变磁场是散射的,当金属对象不断接近传感器的前端时，会触发传感器状态的变化，而且在传感器的周围出现金属对象时传感器也会发出讯号。电感式接近传感器输出为电感信号，普通的电感式接近传感器易受周围磁性物质的干扰，如果有磁性物质靠近传感器感应端附近，传感器的输出电感会发生变化。因此，在传感器安装时要求传感器感应端附近一定范围内不允许有磁性物质，在一定程度上限制了传感器的应用，对飞机的安装及支架设计等造成不便。电感式传感器是结构型传感器，可等效为一个可变的阻抗元件，将被测量转换为电感的变化，再通过测量电路将电感的变化转换为电压、电流、频率等电量的变化。由于电感式传感器用的导磁材料一般都工作在非饱和状态下，其磁导率μ远大于空气的磁导率μ，因此导磁体的磁阻与空气隙的磁阻相比是很小的，当线圈的匝数W确定以后，线圈的电感量L与空气隙厚度δ成反比，与空气隙截面积S成正比。因此，改变空气隙厚度δ或改变气隙截面积S，都能使电感量发生变化。

随着航空技术的发展，越来越多的接近传感器也逐步应用于航空领域。与工业用接近传感器相比，航空用接近传感器的要求更高——高精度、高可靠性、体积小、重量轻、温度范围广等，而电感式接近传感器能满足上述要求，因此，目前航空用接近传感器基本为电感式接近传感器。通常电感式接近传感器(振荡器)与开关电路及放大输出电路组成位置检测系统。由于电感式接近传感器只对金属对象敏感，当有金属物体移向电感式接近传感器，并接近到一定距离时，传感器才有感知，系统才会动作。通常把这个距离叫感应距离。不同的电感式接近传感器感应距离也不同。有时被检测物体是按一定的时间间隔，一个接一个地移向电感式接近传感器，又一个一个地离开，这样不断地重复。不同的电感式接近传感器，对检测对象的响应能力是不同的。由于电感的工作主要是电磁感应形成电流，在强磁环境下可能会造成感应失效或误动作，对检测正确性要求较高的场合或传感器安装周围有金属对象的情况下，需要选用屏蔽式电感式接近传感器，因为这种类型的传感器事先已经将振荡线圈周围的磁场进行了屏蔽。只有当金属对象处于传感器前端时才触发传感器状态的变化。当

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的不足之处，提供一种具有磁屏蔽功能，安装不受限制、结构简单，可靠性高、具有良好电磁兼容性且具有磁屏蔽功能的电感式接近传感器。

本发明的目的可以通过以下措施来达到。一种线圈磁场屏蔽式接近传感器，包括：由线圈绕组8和铁芯7组成的感应组件5，以及与所述感应组件5相配接的非磁圆柱插座2，其特征在于：感应组件5封装在非磁圆柱壳体1的入口端，它的引线穿过T形弹簧座4的过线孔与非磁体圆柱壳体1另一端封装的非磁圆柱插座2相连，弹簧7通过T形弹簧座4的端向圆盘固定在非磁圆柱插座2尾部密封盘形成的密封腔体内；感应组件5产生一个交变磁场，将感应组件5电感信号引到非磁圆柱插座2上，当金属目标接近这一磁场，并达到感应距离时，在金属目标内产生变化涡流，触发驱动控制器件，被后级开关电路及放大输出电路处理并转换成开关信号。

本发明相比于现有技术具有如下效果。

磁屏蔽能力高，安装不受限制。本发明将感应组件5封装在非磁圆柱壳体1的入口端，它的引线穿过T形弹簧座4的过线孔与非磁体圆柱壳体1另一端封装的非磁圆柱插座2相连，弹簧7通过T形弹簧座4的端向圆盘固定在非磁圆柱插座2尾部密封盘形成的密封腔体内，可以免受周围磁性物质的干扰。线圈绕组8完全包裹于铁芯7内，铁芯7具有高导磁率，交流电流过线圈产生的磁力线基本从铁芯7穿过，即使感应端附近有磁性物质，也不会对线圈电感产生影响。因此，对传感器感应端附近的安装支架等结构件没有“非磁性物质”的限制要求，便于用户安装和使用。

结构简单，可靠性高。本发明采用由线圈绕组8和铁芯7组成的感应组件5，分布电容小，自谐频率高，温度系数小，稳定性好，抗干扰能力强，工字形环槽的中空圆筒绝缘管线圈骨架增强了线圈整体刚性。与感应组件5相配接的非磁圆柱插座2，与一般电感式接近传感器相比，零组件更少，结构更简单，可靠性更高。

环境适应性强。本发明采用非磁圆柱插座2和非磁圆柱壳体1焊接形式密封腔体，这种全金属密封设计，保护内部零组件不受外界环境和海洋环境的腐蚀；全金属密封使产品具有较高电磁防护能力；采用弹簧作为减振及紧固的弹性元件，耐冲击及振动的能力更强，不受使用次数的限制。并且采用一个与铁芯相同材料制成的T形调节螺栓式的T形调节螺栓6通过铁芯7凸台筒体中心螺纹孔镙接，伸出开口向上的台阶孔外，感应灵敏度可调,使用的适应性较大,安装不复杂。克服了以往环形线圈所存在的安装要求高、线圈易损坏等大多数问题。

适用范围广。本发明采取了小型化圆柱形设计，体积小，重量轻；机械接口采用通用的M16的螺纹，电气接口采用GJB599A系列接插件，安装调试方便，适用于飞机起落架、舱门以及其他活动部件的位置检测。

附图说明

图1是本发明线圈磁场屏蔽式接近传感器外形构造示意图。

图2是图1的剖视图。

图3是感应组件的剖视图。

图中：1.非磁圆柱壳体，2.非磁圆柱插座，3.弹簧，4.T形弹簧座，5.感应组件，6.T形调节螺栓，7.铁芯，8.线圈绕组。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

参阅图1、图2。在以下描述的实施例中，一种磁屏蔽电感式接近传感器，包括：由线圈绕组8和铁芯7组成的感应组件5以及与所述感应组件5相配接的非磁体圆柱插座2。其中，非磁圆柱壳体1的外圆和非磁圆柱插座2壳体外圆焊接形成全金属密封体，旨在提高传感器的防腐性能和电磁防护能力。感应组件5封装在非磁圆柱壳体1的入口端，它的引线穿过T形弹簧座4的过线孔与非磁圆柱壳体1另一端封装的非磁体圆柱插座2相连，弹簧7通过T形弹簧座4的端向圆盘固定在非磁圆柱插座2尾部密封盘形成的密封腔体内，对整个内部结构起到紧固和减振作用；感应组件5产生一个交变磁场，当电流通过环形线圈时，变化的磁场将在在其周围形成一个电磁场，产生的感应电流引起感应线圈回路电感量的变化，感应出涡流电流,涡流电流又产生与环路相藕但方向相反电磁场,即互感,使环形线圈电感量随之降低,引起电路谐振频率的上升，将感应组件5电感信号引到非磁体圆柱插座2上，当金属目标接近这一磁场，并达到感应距离时，在金属目标内产生变化涡流，触发驱动控制器件，被后级开关电路及放大输出电路处理并转换成开关信号。

参阅图3。感应组件包括：一个用高导磁率的软磁材料制造的铁芯7，为了屏蔽外界的磁场干扰，铁芯7制成圆筒体，圆筒体中心制有一个开口向上的台阶孔和开口向下的台阶孔，开口向下的台阶孔连通开口向上的台阶孔。开口向上的台阶孔的顶部台阶下方制有高度小于圆筒体开口面高度的凸台筒体磁环，凸台筒体磁环形成了周向装配绝缘管线圈骨架的环槽，绝缘管线圈骨架在剖面上形成了工字形环槽的中空圆筒的绝缘管线圈骨架。在绝缘管线圈骨架上，导线一圈靠一圈紧密排绕在空心的绝缘管上，导线彼此互相绝缘的线圈绕组8，线圈绕组8包裹在线圈骨架上组成环路感应线圈。一个与铁芯相同材料制成的T形调节螺栓式的T形调节螺栓6通过铁芯7凸台筒体磁环中心螺纹孔镙接，伸出开口向上的台阶孔外。调节T形调节螺栓在铁芯7凸台筒体磁环的上下位置，可对装配在铁芯7环槽中线圈绕组8的电感进行微调。

Claims (6)

1.一种线圈磁场屏蔽式接近传感器，包括：由线圈绕组(8)和铁芯(7)组成的感应组件(5)，以及与所述感应组件(5)相配接的非磁圆柱插座(2)，其特征在于：感应组件(5)封装在非磁圆柱壳体(1)的入口端，它的引线穿过T形弹簧座(4)的过线孔与非磁体圆柱壳体(1)另一端封装的非磁圆柱插座(2)相连，弹簧(7)通过T形弹簧座(4)的端向圆盘固定在非磁圆柱插座(2)尾部密封盘形成的密封腔体内；感应组件(5)产生一个交变磁场，将感应组件(5)电感信号引到非磁圆柱插座(2)上，当金属目标接近并达到感应距离时，金属目标产生的变化涡流触发驱动控制器件，被后级开关电路及放大输出电路处理并转换成开关信号。

2.如权利要求1所述的线圈磁场屏蔽式接近传感器，其特征在于：感应组件(5)包括：一个用高导磁率的软磁材料制造圆筒体的铁芯(7)，为了屏蔽外界的磁场干扰，铁芯(7)制成圆筒体磁环，圆筒体磁环中心制有一个开口向上的台阶孔和开口向下的台阶孔，开口向下的台阶孔连通开口向上的台阶孔。

3.如权利要求2所述的线圈磁场屏蔽式接近传感器，其特征在于：开口向上的台阶孔的顶部台阶下方制有高度小于圆筒体开口面高度的凸台筒体磁环，凸台筒体磁环形成了周向装配绝缘管线圈骨架的环槽，绝缘管线圈骨架在剖面上形成了工字形环槽的中空圆筒的绝缘管线圈骨架。

4.如权利要求1所述的线圈磁场屏蔽式接近传感器，其特征在于：在绝缘管线圈骨架上，导线一圈靠一圈紧密排绕在空心的绝缘管上，导线彼此互相绝缘的线圈绕组(8)，线圈绕组(8)包裹在线圈骨架上组成环路感应线圈。

5.如权利要求1所述的线圈磁场屏蔽式接近传感器，其特征在于：一个与铁芯相同材料制成的T形调节螺栓(6)，通过铁芯(7)的凸台筒体磁环中心螺纹孔镙接，伸出开口向上的台阶孔外。

6.如权利要求5所述的线圈磁场屏蔽式接近传感器，其特征在于：调节T形调节螺栓(6)在铁芯(7)的凸台筒体磁环的上下位置，对装配在铁芯(7)环槽中线圈绕组(8)的电感进行微调。