CN212379587U - 电感式接近开关电路及金属探测器 - Google Patents

Abstract

一种电感式接近开关电路及金属探测器，包括高频振荡电路、高频放大电路以及检测电路；高频振荡电路当靠近金属时生成振荡信号；高频放大电路对振荡信号进行放大以生成振荡放大信号；检测电路将振荡放大信号转换为数字信号；从而无需配置F/V变换器和A/D转换器，简化了电路，节约了硬件成本。

Description

电感式接近开关电路及金属探测器

技术领域

本申请属于传感器领域，尤其涉及一种电感式接近开关电路及金属探测器。

背景技术

目前，传统的电感式接近开关电路包括RC振荡电路、F/V变换器、差分放大电路、A/D转换器、微处理器、开关量输出电路。RC振荡电路输出的信号经F/V变换器变换后送入差分放大器，放大的信号经A/D转换器转换后送入微处理器；开关量输出电路连接微处理器的输出端。MCU还连接存储器。MCU 的开关控制端还连接LC振荡开关。

由于传统的电感式接近开关电路需要将RC振荡电路生成的振荡信号经 F/V变换器进行频率-电压转换后生成检测电压，检测电压再经过差分放大电路放大和A/D转换器转换后生成数字检测信号，最后微处理器根据数字检测信号生成数字电平，故电路复杂，从而导致硬件成本较高。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种电感式接近开关电路及金属探测器，旨在解决传统的电感式接近开关电路存在的电路复杂，从而导致地硬件成本较高的问题。

本申请实施例的提供了一种电感式接近开关电路，包括：

配置为当靠近金属时，生成振荡信号的高频振荡电路；

与所述高频振荡电路连接，配置为对所述振荡信号进行放大以生成振荡放大信号的高频放大电路；

与所述高频放大电路连接，配置为将所述振荡放大信号转换为数字信号的检测电路。

在其中一个实施例中，所述电感式接近开关电路还包括：

与所述检测电路连接，配置为对输入电压进行滤波和稳压以生成直流电的滤波稳压电路；

所述检测电路还配置为将直流电转换为供电电压；

所述放大电路具体配置为根据所述供电电压对所述振荡信号进行放大以生成振荡放大信号。

在其中一个实施例中，所述电感式接近开关电路还包括：

与所述检测电路和所述滤波稳压电路连接，配置为对所述供电电压进行纹波保护的保护电路。

在其中一个实施例中，所述保护电路包括第一三极管和第一电容；

所述第一电容的第一端为所述保护电路的直流电输入端，所述第一电容的第二端与所述第一三极管的基极连接，所述第一三极管的集电极为所述保护电路的供电电压输入端，所述第一三极管的发射极与电源地连接。

在其中一个实施例中，所述检测电路包括感应芯片、第二电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻以及第五电阻；

所述感应芯片的电源端为所述检测电路的直流电输入端，所述感应芯片的绿色指示灯端和所述感应芯片的红色指示灯端共同构成所述检测电路的指示信号输出端，所述感应芯片的信号输入端和所述第三电阻的第一端共同构成所述检测电路的供电电压输出端，所述感应芯片的LDO输出电压端、所述第三电阻的第二端、所述第四电阻的第一端、所述第一电阻的第一端以及所述第二电容的第一端共同构成所述检测电路的反馈电压输出端，所述第四电阻的第二端和所述第五电阻的第二端共同构成所述检测电路的的振荡放大信号输入端，所述感应芯片的反馈端与所述第一电阻的第二端和所述第二电阻的第一端连接，所述感应芯片的信号输出端为所述检测电路的数字信号输出端，所述感应芯片U1 的接地端、所述第二电阻的第二端、所述第五电阻的第二端以及所述第二电容的第二端共接于电源地。

在其中一个实施例中，所述高频放大电路包括第二三极管、第三三极管、第四三极管、第三电容、可调电阻、第一热敏电阻、第二热敏电阻、第三热敏电阻、第四热敏电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻以及第十四电阻；

所述第一热敏电阻的第一端和所述第二热敏电阻的第一端共同构成所述高频放大电路的振荡信号输入端，所述第一热敏电阻的第二端与所述第二热敏电阻的第二端、所述第三热敏电阻的第一端以及所述第四热敏电阻的第一端连接，所述第三热敏电阻的第二端与所述第四热敏电阻的第二端和所述第八电阻的第一端连接，所述第八电阻的第二端与所述可调电阻的第一端连接，所述可调电阻的第二端与所述第二三极管的发射极连接，所述第二三极管的集电极与所述第七电阻的第一端所述第十四电阻的第一端以及所述第三电容的第一端连接，所述第二三极管的基极与所述第六电阻的第一端连接，所述第六电阻的第二端、所述第七电阻的第二端、所述第三三极管的发射极以及所述第十电阻的第一端共同构成所述放大电路的反馈电压输入端，所述第三三极管的基极与所述第十电阻的第二端和所述第十一电阻的第一端连接，所述第三三极管的集电极与所述第九电阻的第一端、所述第十二电阻R的第一端以及所述第十三电阻的第一端连接，所述第九电阻的第二端为所述高频放大电路的供电电压输入端，所述第四三极管的基极与所述第十二电阻的第二端和所述第十四电阻的第二端连接，所述第四三极管的集电极与所述第十一电阻的第二端连接，所述第四三极管的发射极为所述高频放大电路的振荡放大信号输出端，所述第三电容的第二端和所述第十三电阻的第二端共接于电源地。

在其中一个实施例中，所述滤波稳压电路包括齐纳二极管、第四电容、第五电容以及第十五电阻；

所述齐纳二极管的负极、所述第五电容的第一端以及所述第十五电阻的第一端共同构成所述滤波稳压电路的输入电压输入端，所述第十五电阻的第二端和所述第四电容的第一端共同构成所述滤波稳压电路的直流电输出端，所述齐纳二极管的正极、所述第四电容的第二端以及所述第五电容的第二端共接于电源地。

在其中一个实施例中，所述电感式接近开关电路还包括：

与所述检测电路连接，配置为对金属接近状态进行指示的指示电路。

在其中一个实施例中，所述高频振荡电路包括三端电感、第六电容以及第七电容；

所述三端电感的第一端、所述第六电容的第一端以及所述第七电容的第一端共接于电源地，所述三端电感的第二端与所述第六电容的第二端以及所述第七电容的第二端，所述三端电感的中间抽头为所述高频振荡电路的振荡信号输出端。

本实用新型实施例还提供一种金属探测器，所述金属探测器包括如上述的电感式接近开关电路。

本实用新型实施例与现有技术相比存在的有益效果是：上述的电感式接近开关电路通过高频放大电路放大高频振荡电路生成的振荡信号，以使检测电路直接将将振荡放大信号转换为数字信号，从而无需配置F/V变换器和A/D转换器，简化了电路，节约了硬件成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术实用新型，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例提供的电感式接近开关电路的一种结构示意图；

图2为本申请一实施例提供的电感式接近开关电路的另一种结构示意图；

图3为本申请一实施例提供的电感式接近开关电路的另一种结构示意图；

图4为本申请一实施例提供的电感式接近开关电路的另一种结构示意图；

图5为本申请一实施例提供的电感式接近开关电路中的示例电路原理图。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

图1示出了本申请较佳实施例提供的电感式接近开关电路的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

上述电感式接近开关电路包括高频振荡电路11、高频放大电路12以及检测电路13。

高频振荡电路11配置为当靠近金属时，生成振荡信号；高频放大电路12 与高频振荡电路11连接，配置为对振荡信号进行放大以生成振荡放大信号；检测电路13与高频放大电路12连接，配置为将振荡放大信号转换为数字信号。

如图2所示，电感式接近开关电路还包括滤波稳压电路14。

滤波稳压电路14与检测电路13连接，配置为对输入电压进行滤波和稳压以生成直流电；检测电路13还配置为将直流电转换为供电电压；放大电路具体配置为根据供电电压对振荡信号进行放大以生成振荡放大信号。

通过滤波稳压电路14对输入电压进行滤波和稳压，从而保证了放大电路的电源和检测电路13的电源的稳定性。通过检测电路13将直流电转换为供电电压以对放大电路进行供电，简化了电路的复杂性。

如图3所示，电感式接近开关电路还包括保护电路15。

保护电路15与检测电路13和滤波稳压电路14连接，配置为对供电电压进行纹波保护。

通过保护电路15对供电电压进行纹波保护，防止了纹波对放大电路的损坏，提高了电感式接近开关电路的可靠性。

如图4所示，电感式接近开关电路还包括指示电路16。

指示电路16与检测电路13连接，配置为对金属接近状态进行指示。

通过指示电路16对金属接近状态进行指示，使得用户可以便捷地获取金属探测的结果，提高了电感式接近开关电路的易用性。

图5示出了本实用新型实施例提供的电感式接近开关电路的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：

保护电路15包括第一三极管Q1和第一电容C1。

第一电容C1的第一端为保护电路15的直流电输入端，第一电容C1的第二端与第一三极管Q1的基极连接，第一三极管Q1的集电极为保护电路15的供电电压输入端，第一三极管Q1的发射极与电源地连接。

检测电路13包括感应芯片U1、第二电容C2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4以及第五电阻R5。

感应芯片U1的电源端VIN为检测电路13的直流电输入端，感应芯片U1 的绿色指示灯端LEDG和感应芯片U1的红色指示灯端LEDR共同构成检测电路13的指示信号输出端，感应芯片U1的信号输入端SIN和第三电阻R3的第一端共同构成检测电路13的供电电压输出端，感应芯片U1的低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator，LDO)是一种输出电压端VOUT、第三电阻R3的第二端、第四电阻R4的第一端、第一电阻R1的第一端以及第二电容C2的第一端共同构成检测电路13的反馈电压输出端，第四电阻R4的第二端和第五电阻R5的第二端共同构成检测电路13的的振荡放大信号输入端，感应芯片U1 的反馈端FB与第一电阻R1的第二端和第二电阻R2的第一端连接，感应芯片 U1的信号输出端SOUT为检测电路13的数字信号输出端，感应芯片U1的接地端GND、第二电阻R2的第二端、第五电阻R5的第二端以及第二电容C2的第二端共接于电源地。

高频放大电路12包括第二三极管Q2、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第三电容C3、可调电阻RV1、第一热敏电阻RT1、第二热敏电阻RT2、第三热敏电阻RT3、第四热敏电阻RT4、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻 R13以及第十四电阻R14。

第一热敏电阻RT1的第一端和第二热敏电阻RT2的第一端共同构成高频放大电路12的振荡信号输入端，第一热敏电阻RT1的第二端与第二热敏电阻 RT2的第二端、第三热敏电阻RT3的第一端以及第四热敏电阻RT4的第一端连接，第三热敏电阻RT3的第二端与第四热敏电阻RT4的第二端和第八电阻 R8的第一端连接，第八电阻R8的第二端与可调电阻TV1的第一端连接，可调电阻TV1的第二端与第二三极管Q2的发射极连接，第二三极管Q2的集电极与第七电阻R7的第一端第十四电阻R14的第一端以及第三电容C3的第一端连接，第二三极管Q2的基极与第六电阻R6的第一端连接，第六电阻R6的第二端、第七电阻R7的第二端、第三三极管Q3的发射极以及第十电阻R10的第一端共同构成放大电路的反馈电压输入端，第三三极管Q3的基极与第十电阻R10 的第二端和第十一电阻R11的第一端连接，第三三极管Q3的集电极与第九电阻R9的第一端、第十二电阻R12的第一端以及第十三电阻R13的第一端连接，第九电阻R9的第二端为高频放大电路12的供电电压输入端，第四三极管Q4 的基极与第十二电阻R12的第二端和第十四电阻R14的第二端连接，第四三极管Q4的集电极与第十一电阻R11的第二端连接，第四三极管Q4的发射极为高频放大电路12的振荡放大信号输出端，第三电容C3的第二端和第十三电阻 R13的第二端共接于电源地。

滤波稳压电路14包括齐纳二极管MOV1、第四电容C4、第五电容C5以及第十五电阻R15。

齐纳二极管MOV1的负极、第五电容C5的第一端以及第十五电阻R15的第一端共同构成滤波稳压电路14的输入电压输入端，第十五电阻R15的第二端和第四电容C4的第一端共同构成滤波稳压电路14的直流电输出端，齐纳二极管MOV1的正极、第四电容C4的第二端以及第五电容C5的第二端共接于电源地。

高频振荡电路11包括三端电感L1、第六电容C6以及第七电容C7。

三端电感L1的第一端、第六电容C6的第一端以及第七电容C7的第一端共接于电源地，三端电感L1的第二端与第六电容C6的第二端以及第七电容 C7的第二端，三端电感L1的中间抽头为高频振荡电路11的振荡信号输出端。

以下结合工作原理对图5所示的作进一步说明：

当三端电感L1靠近金属时，金属切割三端电感L1产生的磁场，产生电磁感应，从而三端电感L1两端的电压发生变化，在第六电容C6和第七电容C7 的耦合作用下生成振荡信号；振荡信号经热敏电阻网络(第一热敏电阻RT1、第二热敏电阻RT2、第三热敏电阻RT3以及第四热敏电阻RT4)、第八电阻 R8和可调电阻RV1输入至第二三极管Q2的发射极，第二三极管Q2对振荡信号进行放大以生成第一放大信号并从第二三极管Q2的集电极输出至第三三极管Q3的发射极，第三三极管Q3对第一放大信号进行放大以生成第二放大信号并从第三三极管Q3的集电极输出至第四三极管Q4的基极，第四三极管Q4对第二放大信号以生成振荡放大信号并从第四三极管Q4的发射极输出。

振荡放大信号经第四电阻R4输出至感应芯片U1的LDO输出电压端 VOUT，当振荡放大信号大于电压阈值时，感应芯片U1生成高电平的数字信号；当振荡放大信号小于等于电压阈值时，感应芯片U1生成低电平的数字信号。

同时，齐纳二极管MOV1对输入电压进行稳压，第四电容C4、第五电容 C5以及第十五电阻R15对输入电压进行滤波后生成直流电，直流电输入至感应芯片U1的电源端VIN，感应芯片U1对直流电进行转换以生成供电电压并从感应芯片U1的信号输入端SIN输出，供电电压经第九电阻R9输出至第三三极管Q3的发射极，以对高频放大电路12进行供电。

在直流电纹波较大时，感应芯片U1生成的供电电压的纹波也较大，第一三极管Q1导通并将供电电压连通至电源地，防止了纹波对电感式接近开关电路的损坏。

本实用新型实施例还提供一种金属探测器，所述金属探测器包括如上述的电感式接近开关电路。

本实用新型实施例通过高频振荡电路当靠近金属时生成振荡信号；高频放大电路对振荡信号进行放大以生成振荡放大信号；检测电路将振荡放大信号转换为数字信号；从而无需配置F/V变换器和A/D转换器，简化了电路，节约了硬件成本。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电感式接近开关电路，其特征在于，包括：

配置为当靠近金属时，生成振荡信号的高频振荡电路；

与所述高频振荡电路连接，配置为对所述振荡信号进行放大以生成振荡放大信号的高频放大电路；

与所述高频放大电路连接，配置为将所述振荡放大信号转换为数字信号的检测电路。

2.如权利要求1所述的电感式接近开关电路，其特征在于，所述电感式接近开关电路还包括：

与所述检测电路连接，配置为对输入电压进行滤波和稳压以生成直流电的滤波稳压电路；

所述检测电路还配置为将直流电转换为供电电压；

所述放大电路具体配置为根据所述供电电压对所述振荡信号进行放大以生成振荡放大信号。

3.如权利要求2所述的电感式接近开关电路，其特征在于，所述电感式接近开关电路还包括：

与所述检测电路和所述滤波稳压电路连接，配置为对所述供电电压进行纹波保护的保护电路。

4.如权利要求3所述的电感式接近开关电路，其特征在于，所述保护电路包括第一三极管和第一电容；

所述第一电容的第一端为所述保护电路的直流电输入端，所述第一电容的第二端与所述第一三极管的基极连接，所述第一三极管的集电极为所述保护电路的供电电压输入端，所述第一三极管的发射极与电源地连接。

5.如权利要求2所述的电感式接近开关电路，其特征在于，所述检测电路包括感应芯片、第二电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻以及第五电阻；

所述感应芯片的电源端为所述检测电路的直流电输入端，所述感应芯片的绿色指示灯端和所述感应芯片的红色指示灯端共同构成所述检测电路的指示信号输出端，所述感应芯片的信号输入端和所述第三电阻的第一端共同构成所述检测电路的供电电压输出端，所述感应芯片的LDO输出电压端、所述第三电阻的第二端、所述第四电阻的第一端、所述第一电阻的第一端以及所述第二电容的第一端共同构成所述检测电路的反馈电压输出端，所述第四电阻的第二端和所述第五电阻的第二端共同构成所述检测电路的振荡放大信号输入端，所述感应芯片的反馈端与所述第一电阻的第二端和所述第二电阻的第一端连接，所述感应芯片的信号输出端为所述检测电路的数字信号输出端，所述感应芯片U1的接地端、所述第二电阻的第二端、所述第五电阻的第二端以及所述第二电容的第二端共接于电源地。

6.如权利要求2所述的电感式接近开关电路，其特征在于，所述高频放大电路包括第二三极管、第三三极管、第四三极管、第三电容、可调电阻、第一热敏电阻、第二热敏电阻、第三热敏电阻、第四热敏电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻以及第十四电阻；

所述第一热敏电阻的第一端和所述第二热敏电阻的第一端共同构成所述高频放大电路的振荡信号输入端，所述第一热敏电阻的第二端与所述第二热敏电阻的第二端、所述第三热敏电阻的第一端以及所述第四热敏电阻的第一端连接，所述第三热敏电阻的第二端与所述第四热敏电阻的第二端和所述第八电阻的第一端连接，所述第八电阻的第二端与所述可调电阻的第一端连接，所述可调电阻的第二端与所述第二三极管的发射极连接，所述第二三极管的集电极与所述第七电阻的第一端所述第十四电阻的第一端以及所述第三电容的第一端连接，所述第二三极管的基极与所述第六电阻的第一端连接，所述第六电阻的第二端、所述第七电阻的第二端、所述第三三极管的发射极以及所述第十电阻的第一端共同构成所述放大电路的反馈电压输入端，所述第三三极管的基极与所述第十电阻的第二端和所述第十一电阻的第一端连接，所述第三三极管的集电极与所述第九电阻的第一端、所述第十二电阻R的第一端以及所述第十三电阻的第一端连接，所述第九电阻的第二端为所述高频放大电路的供电电压输入端，所述第四三极管的基极与所述第十二电阻的第二端和所述第十四电阻的第二端连接，所述第四三极管的集电极与所述第十一电阻的第二端连接，所述第四三极管的发射极为所述高频放大电路的振荡放大信号输出端，所述第三电容的第二端和所述第十三电阻的第二端共接于电源地。

7.如权利要求2所述的电感式接近开关电路，其特征在于，所述滤波稳压电路包括齐纳二极管、第四电容、第五电容以及第十五电阻；

所述齐纳二极管的负极、所述第五电容的第一端以及所述第十五电阻的第一端共同构成所述滤波稳压电路的输入电压输入端，所述第十五电阻的第二端和所述第四电容的第一端共同构成所述滤波稳压电路的直流电输出端，所述齐纳二极管的正极、所述第四电容的第二端以及所述第五电容的第二端共接于电源地。

8.如权利要求1所述的电感式接近开关电路，其特征在于，所述电感式接近开关电路还包括：

与所述检测电路连接，配置为对金属接近状态进行指示的指示电路。

9.如权利要求1所述的电感式接近开关电路，其特征在于，所述高频振荡电路包括三端电感、第六电容以及第七电容；

所述三端电感的第一端、所述第六电容的第一端以及所述第七电容的第一端共接于电源地，所述三端电感的第二端与所述第六电容的第二端以及所述第七电容的第二端，所述三端电感的中间抽头为所述高频振荡电路的振荡信号输出端。

10.一种金属探测器，其特征在于，所述金属探测器包括如权利要求1至9任意一项所述的电感式接近开关电路。

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