CN110995229A - 一种霍尔接近开关结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种霍尔接近开关结构，包括印制线路板，磁场放大器和骨架壳体；印制线路板包括焊接有感应芯片的第一刚性板和焊接有处理电路的第二刚性板，所述第一刚性板和第二刚性板之间通过挠性板连接；所述磁场放大器、第一刚性板和挠性板设于骨架壳体内部；所述第一刚性板插入磁场放大器内部气隙中，所述挠性板连接第二刚性板一端穿出骨架壳体，所述第二刚性板固定在骨架壳体外壁。本发明可减小外置磁钢尺寸、重量，提高传感器测试精度，同时，可将霍尔接近开关的感应距离扩展至50毫米以上。

Description

一种霍尔接近开关结构
技术领域
本发明涉及传感器领域，具体涉及一种霍尔接近开关结构。
背景技术
霍尔接近开关是一种具有限位控制功能的电子开关。其工作原理是，由外置磁钢产生磁场信号，传感器本体感应磁场信号，当传感器本体和磁钢的相对位置当达到感应距离时，传感器输出电信号发生高低电平切换，完成限位控制功能。该种传感器具有响应速度快、可靠性高、感应精度高等优势。
霍尔接近开关感应的磁场由外置磁钢产生，磁场在空间中衰减较快。因此当传感器本体和磁钢距离较远时，传感器接收的磁场很小，不足以引起输出信号切换。因此，传统的霍尔接近开关的感应距离范围一般在10mm以内。
若需将霍尔接近开关的感应距离进行扩展，一般采取两种方法。第一、通过增加外置磁钢尺寸来增强磁场。由于磁钢密度较大，磁钢的重量就会急剧增加；同时，随着测试距离的变长，磁场随距离的变化率降低，导致传感器测试精度大幅降低。因此在注重传磁钢尺寸、重量和传感器测试精度的场合就无法应用；第二、采用可感应弱磁场的芯片。该类芯片的感应磁场精度一般较低，传感器的测试精度较低。且当环境中存在弱磁场时，弱磁场就会叠加到有效磁场中形成干扰，导致传感器的测试精度降低。因此该种方案传感器的测试精度和抗干扰能力较低。
因此传统的霍尔接近开关受限于磁钢尺寸、重量和传感器测试精度，只能应用在10mm以内的限位控制中，无法扩展感应距离。
发明内容
为减小磁钢尺寸、重量和提高传感器测试精度，并扩展霍尔接近开关的感应距离，本发明提供一种霍尔接近开关结构。
本发明的技术方案是：一种霍尔接近开关结构，其特征在于：包括印制线路板，磁场放大器和骨架壳体；
所述印制线路板包括焊接有感应芯片的第一刚性板和焊接有处理电路的第二刚性板，所述第一刚性板和第二刚性板之间通过挠性板连接，所述挠性板用于第一刚性板和第二刚性板之间的电气连接；
所述磁场放大器设于骨架壳体内部，并由骨架壳体包裹固定，所述磁场放大器包括第一集磁柱、第二集磁柱和第三集磁柱，所述第二集磁柱直径小于第一集磁柱，所述第二集磁柱设于第一集磁柱上端面中心，所述第三集磁柱直径不小于第二集磁柱，所述第三集磁柱设于第二集磁柱上方，所述第三集磁柱与第二集磁柱的轴线在同一直线上，所述第二集磁柱和第三集磁柱之间留有气隙；
所述第一刚性板和挠性板设于骨架壳体内部，所述第一刚性板插入气隙，其周边嵌入骨架壳体内，所述挠性板连接第二刚性板一端穿出骨架壳体，所述第二刚性板固定在骨架壳体外壁。
进一步地；所述骨架壳体整体为圆柱体，其上端面为梯形面，所述挠性板从梯形面顶部竖直面的下端穿出，所述梯形面在挠性板穿出口两侧设有支撑第二刚性板的凸台，所述第二刚性板上设有第一定位孔，所述梯形面顶部竖直面上设有第二定位孔，所述第二刚性板通过焊针焊接在骨架壳体上，所述焊针穿过第一定位孔和第二定位孔。
进一步地；所述磁场放大器由软磁材料制成。
本发明的有益效果：
1）本发明的印制线路板，将感应探头和处理电路分离，感应探头距离磁钢更近，感应磁场灵敏度更高，增加了感应距离，优化了结构空间。
2）本发明的磁场放大器，收集并放大磁场，使得磁场放大器气隙处的磁感应强度的密度增大，为磁场感应芯片提供了稳定且增强的磁场。相对于传统的霍尔接近开关，采用该发明传感器的测试精度可提高至少3倍，外置磁钢的体积可减小3/4以上。
3）本发明的骨架，将刚性板、挠性板和磁场放大器的位置固定，使印制板、磁场放大器、骨架成为一个结构整体，保证了放大后磁场的稳定性，提高了传感器的抗力学性能和感应精度，并降低了装配难度。
本发明可减小外置磁钢尺寸、重量，提高传感器测试精度，同时，可将霍尔接近开关的感应距离扩展至50毫米以上。
附图说明
图1是印制线路板结构示意图；
图2是磁场放大器结构示意图；
图3是骨架壳体剖视图；
图4是印制线路板和磁场放大器在骨架壳体内部的装配结构示意图；
图5是本发明结构示意图。
图中：1、第一刚性板；2、第二刚性板；3、挠性板；4、第一集磁柱；5、第二集磁柱；6、第三集磁柱；7、骨架壳体；8、焊针；9、凸台；10、第一定位孔；11、第二定位孔。
具体实施方式
实施例：
如图1至图5所示，一种霍尔接近开关结构，包括印制线路板，磁场放大器，和骨架壳体7。
所述印制线路板包括焊接有感应芯片的第一刚性板1和焊接有处理电路的第二刚性板2，所述第一刚性板1作为传感器的感应探头，所述第一刚性板1和第二刚性板2之间通过挠性板3连接，所述挠性板3用于第一刚性板1和第二刚性板2之间的电气连接。
所述磁场放大器设于骨架壳体7内部，并由骨架壳体7包裹固定，所述磁场放大器由软磁材料制成，所述磁场放大器包括第一集磁柱4、第二集磁柱5和第三集磁柱6，所述第二集磁柱5直径小于第一集磁柱4，所述第二集磁柱5设于第一集磁柱4上端面中心，所述第三集磁柱6直径与第二集磁柱5相同，所述第三集磁柱6设于第二集磁柱5上方，所述第三集磁柱6与第二集磁柱5的轴线在同一直线上，所述第二集磁柱5和第三集磁柱6之间留有气隙。
所述第一刚性板1和挠性板3设于骨架壳体7内部，所述第一刚性板1插入气隙中，其周边嵌入骨架壳体7内，所述骨架壳体7整体为圆柱体，其上端面为梯形面，所述挠性板3连接第二刚性板2一端从梯形面顶部竖直面的下端穿出，所述梯形面在挠性板3穿出口两侧设有支撑第二刚性板2的凸台9，所述第二刚性板2上设有两个第一定位孔10，所述梯形面顶部竖直面上设有两个第二定位孔11，所述第二刚性板2通过焊针8焊接在骨架壳体7上，所述焊针8穿过第一定位孔10和第二定位孔11。
由于软磁材料磁阻比空气磁阻小的多，因此绝大部分磁场通过第一集磁柱4进入到第二集磁柱5，并传递到第三集磁柱6。由于第二集磁柱5和第三集磁柱6截面积小于第一集磁柱4，因此气隙处的磁感应强度的密度增大，气隙内形成了稳定且增强的磁场。当将第一刚性板1放置在此气隙中，就会为感应探头提供强大的磁场，足以触发感应芯片并进行输出切换动作。由于感应距离的磁场被放大，因此传感器的灵敏度也被放大，测试精度更高，同时减小了外置磁钢的尺寸。
以上所述的实施例只是本发明较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种霍尔接近开关结构，其特征在于：包括印制线路板，磁场放大器和骨架壳体；
所述印制线路板包括焊接有感应芯片的第一刚性板和焊接有处理电路的第二刚性板，所述第一刚性板和第二刚性板之间通过挠性板连接，所述挠性板用于第一刚性板和第二刚性板之间的电气连接；
所述磁场放大器设于骨架壳体内部，并由骨架壳体包裹固定，所述磁场放大器包括第一集磁柱、第二集磁柱和第三集磁柱，所述第二集磁柱直径小于第一集磁柱，所述第二集磁柱设于第一集磁柱上端面中心，所述第三集磁柱直径不小于第二集磁柱，所述第三集磁柱设于第二集磁柱上方，所述第三集磁柱与第二集磁柱的轴线在同一直线上，所述第二集磁柱和第三集磁柱之间留有气隙；
所述第一刚性板和挠性板设于骨架壳体内部，所述第一刚性板插入气隙，其周边嵌入骨架壳体内，所述挠性板连接第二刚性板一端穿出骨架壳体，所述第二刚性板固定在骨架壳体外壁。
2.根据权利要求1所述的霍尔接近开关结构，其特征在于：所述骨架壳体整体为圆柱体，其上端面为梯形面，所述挠性板从梯形面顶部竖直面的下端穿出，所述梯形面在挠性板穿出口两侧设有支撑第二刚性板的凸台，所述第二刚性板上设有第一定位孔，所述梯形面顶部竖直面上设有第二定位孔，所述第二刚性板通过焊针焊接在骨架壳体上，所述焊针穿过第一定位孔和第二定位孔。
3.根据权利要求1所述的霍尔接近开关结构，其特征在于：所述磁场放大器由软磁材料制成。
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