CN109932751A - 一种电感式接近信号器及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电感式接近信号器及检测方法，设计了一种由传感器组件、电路板、输出接口构成的接近信号器，根据标靶接近程度，将接近或远离的开关信号经隔离输出电路转化驱动后输出的检测方法。首先，将本发明的检测线圈放入罐形磁芯内，组成传感器组件，用粘合剂固定在壳体底部。传感器组件的引线焊接在电路板组件采样电路输入端。靶标沿传感器组件轴线方向接近时，电路板组件检测电路中微控制器的嵌入式软件通过测算传感器组件参数变化判断靶标的接近程度，将接近或远离的开关信号经隔离输出电路转换驱动后，从输出接口输出。

Description

一种电感式接近信号器及检测方法

技术领域

本发明属于传感器领域，特别涉及一种电感式接近信号器及检测方法。

背景技术

目前在飞机上应用的非接触式接近信号检测是将电感式接近传感器和接近状态检测电路分为两体，中间由电缆连接传输信号。在两体结构间传输较为弱小信号时受干扰的风险较大，其接近状态检测的精度和稳定性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电感式接近信号器及检测方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电感式接近信号器，包括传感器组件、壳体、电路板组件和输出接口；电路板组件设置在壳体内，壳体的一端固定设置有传感器组件，另一端设置有输出接口；待检测靶标设置在传感器组件一侧；电路板组件用于通过传感器组件参数的改变获得靶标与检测端面间距离的变化。

进一步的，传感器组件包括磁芯和线圈；磁芯为柱状磁芯，线圈缠绕设置在磁芯上形成传感器组件；传感器组件通过粘合剂固定在壳体的端部，传感器组件通过线圈引线与电路板组件连接。

进一步的，电路板组件包括采样电路、检测电路和隔离输出电路；采样电路连接检测电路，检测电路连接隔离输出电路；传感器组件的线圈引线焊接在采样电路的输入端。

进一步的，检测电路中设置有比较器。

进一步的，壳体为不锈钢壳体，设置有传感器组件的壳体的端面厚度为0.1毫米；输出接口外接外部应用设备。

进一步的，一种电感式接近信号器的检测方法，包括以下步骤：

步骤1，检测电路里的微控制器中的嵌入式软件连续为电感式传感器提供激励脉冲，在电感式传感器上产生脉冲电压，该电压作为检测电路中的比较器的反向端，与设定的电压进行比较；

步骤2，当靶标位移使电感式传感器的参数变化时，比较器的输出端状态发生由高→低或由低→高的翻转；

步骤3，比较器的输出信号经隔离输出电路的隔离驱动后，形成反映靶标远离或接近位置状态的开关信号输出。

与现有技术相比，本发明有以下技术效果：

本发明是将电感式接近传感器和接近状态检测电路一体组装在一个封闭的金属壳体3内，最大限度地降低电感式接近传感器的信号受电磁干扰，提高目靶标接近状态检测的精度和稳定性。

本发明产品软件主要完成对外部输入的信号与软件中的设定值进行比较，并对比较结束做出判断后，转换成接近状态信号从端口输出。硬件电路实现外部传感器信号采样和将微控制器处理后输出的接近状态信号进行隔离驱动输出。采取硬件与软件相结合的方法检测电感式接近传感器因目标物接近引起其电感量的变化，提高接近状态检测的响应精度和速度。

本发明采用检测电路中的微控制器技术完成接近状态检测，使用微控制器内部的比较器资源，实时检测靶标与检测面间的距离变化，当该距离等于或小于预置的接近距离时，输出接近状态信号；反之输出远离状态信号。

本发明检测电路和输出信号间使用光电器件进行电气隔离，隔离输出电路是用光耦合器实现的，这样的输出方式能够将内部电路与外部应用从电气接口上实现完全隔离，进一步降低接近状态检测信号被干扰的风险。

附图说明

图1为本发明电感式接近信号器电路原理图；

图2为本发明控制电路图；

其中：1、靶标；2、传感器组件；21、线圈；22、磁芯；23、线圈引线；3、壳体；4、电路板组件；41、采样电路；42、检测电路；43、隔离输出电路；5、输出接口。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进一步说明：

请参阅图1，一种电感式接近信号器，包括传感器组件2、壳体3、电路板组件4和输出接口5；电路板组件4设置在壳体3内，壳体3的一端固定设置有传感器组件2，另一端设置有输出接口5；待检测靶标设置在传感器组件2一侧；电路板组件4用于通过传感器组件2参数的改变获得靶标与检测端面间距离的变化。

传感器组件2包括磁芯22和线圈21；磁芯22为柱状磁芯，线圈21缠绕设置在磁芯22上形成传感器组件2；传感器组件2通过粘合剂固定在壳体3的端部，传感器组件通过线圈引线与电路板组件4连接。

电路板组件4包括采样电路41、检测电路42和隔离输出电路43；采样电路41连接检测电路42，检测电路42连接隔离输出电路43；传感器组件2的线圈引线焊接在采样电路41的输入端。

检测电路42中设置有比较器。

壳体3为不锈钢壳体，设置有传感器组件2的壳体3的端面厚度为0.1毫米；输出接口5外接外部应用设备。电感式接近传感器壳体3为不锈钢材料加工，壳体3的一端是检测面，内部的接近传感器与检测面紧密贴合，检测面厚度约0.1mm，使用时应确保检测面平整。壳体3另一端的输出接口5与外部应用设备连接。

电感式接近传感器基于磁感应原理进行检测。信号器中检测电路42通过检测外部靶标1接近时，引起的电感式接近传感器磁性元件参数的改变，获得靶标1与检测端面间距离的变化。内部微控制器电路把磁性元件参数的变化转换为被检测靶标1接近状态的变化，经电气隔离输出43电路处理后输出接近/远离的开关信号，供外部控制电路使用。

电感式接近传感器内部电路采用微控制器技术，微控制器包含的嵌入式软件为接近传感器的检测电路42提供激励脉冲，经驱动后在电感式接近传感器中产生脉冲电流。采样电路41从电感式接近传感器获取感应电压，利用微控制器内资源的比较器，将感应电压与设定电压进行比较，形成宽度随电感量变化的调宽脉冲。当电感式接近传感器因被监测的靶标1位移而使电感量变化时，调宽脉冲的会相应发生变化。软件依据比较器的比较结果，经隔离转换后从端口输出标志“接近”或“远离”的状态信号。

一种电感式接近信号器的检测方法，包括以下步骤：

步骤1，嵌入式软件连续为电感式传感器提供激励脉冲，在电感式传感器上产生脉冲电压，该电压作为检测电路中的比较器的反向端，与设定的电压进行比较；

步骤2，当靶标位移使电感式传感器的参数变化时，比较器的输出端状态发生由高→低或由低→高的翻转；

步骤3，比较器的输出信号经隔离输出电路的隔离驱动后，形成反映靶标远离或接近位置状态的开关信号输出。

如图2所示，+5V工作电源从外部连接器的1、2芯输入，经电源转换器N1转换为3.3V电压为微控制器D1供电。嵌入式软件灌入微控制器D1中，从端口CEX0连续产生激励脉冲，经外围的晶体管T1及电阻器R3、R4、R5构成的激励脉冲驱动电路，将激励脉冲信号施加在电感式传感器上，在电感式传感器上产生脉冲电压，该电压经R6电阻器采样后，作为微控制器D1内置比较器的同向端CP0+，与设定的电压CP0-进行比较；设定电压CP0-由R1、R2电阻器组成的分压电路对+5V电源电压分压形成。当靶标位移使电压式传感器的参数变化时，比较器的输出端状态发生由高→低或由低→高的翻转，比较器的输出信号经光耦合驱动隔离N2电路的隔离驱动后，反应靶标远离或接近位置状态的开头信号从连接器的5、6芯输出。

Claims (6)

1.一种电感式接近信号器，其特征在于，包括传感器组件(2)、壳体(3)、电路板组件(4)和输出接口(5)；电路板组件(4)设置在壳体(3)内，壳体(3)的一端固定设置有传感器组件(2)，另一端设置有输出接口(5)；待检测靶标设置在传感器组件(2)一侧；电路板组件(4)用于通过传感器组件(2)参数的改变获得靶标与检测端面间距离的变化。

2.根据权利要求1所述的一种电感式接近信号器，其特征在于，传感器组件(2)包括磁芯(22)和线圈(21)；磁芯(22)为柱状磁芯，线圈(21)缠绕设置在磁芯(22)上形成传感器组件(2)；传感器组件(2)通过粘合剂固定在壳体(3)的端部，传感器组件通过线圈引线与电路板组件(4)连接。

3.根据权利要求2所述的一种电感式接近信号器，其特征在于，电路板组件(4)包括采样电路(41)、检测电路(42)和隔离输出电路(43)；采样电路(41)连接检测电路(42)，检测电路(42)连接隔离输出电路(43)；传感器组件(2)的线圈引线焊接在采样电路(41)的输入端。

4.根据权利要求3所述的一种电感式接近信号器，其特征在于，检测电路(42)中设置有比较器。

5.根据权利要求1所述的一种电感式接近信号器，其特征在于，壳体(3)为不锈钢壳体，设置有传感器组件(2)的壳体(3)的端面厚度为0.1毫米；输出接口(5)外接外部应用设备。

6.一种电感式接近信号器的检测方法，其特征在于，基于权利要求1至5任意一项所述的一种电感式接近信号器，包括以下步骤：

步骤1，检测电路里的微控制器中的嵌入式软件连续为电感式传感器提供激励脉冲，在电感式传感器上产生脉冲电压，该电压作为检测电路中的比较器的反向端，与设定的电压进行比较；

步骤2，当靶标位移使电感式传感器的参数变化时，比较器的输出端状态发生由高→低或由低→高的翻转；

步骤3，比较器的输出信号经隔离输出电路的隔离驱动后，形成反映靶标远离或接近位置状态的开关信号输出。