CN213426134U - 新型三线制电感接近开关用于二线制控制设备的电路 - Google Patents
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Abstract
新型三线制电感接近开关用于二线制控制设备的电路，三线制NPN型电感接近开关本体的输出电路还包括二极管、稳压二极管、电阻、NPN三极管，二极管、稳压二极管、电阻、NPN三极管安装在电感接近开关本体的电路板上，并和电感接近开关本体电性连接。本新型工作时，NPN三极管作为上拉电路，当输出关断时，NPN三极管无电流通过，处于截止状态，NPN三极管的集电极电压为+V。而当NPN型电感接近开关本体检测到金属接近并使输出管打开时，能抬高剩余电压。本新型结构简单、成本低廉，能有效满足二线制接线方式控制设备的应用需要，且能保证主电路供电电压的需要。本新型具有好的应用前景。
Description
技术领域
本实用新型涉及传感器领域，特别是一种新型三线制电感接近开关用于二线制控制设备的电路。
背景技术
电感接近开关是一种应用较为广泛的传感器，主要由振荡器、放大电路、开关电路及输出电路四大部分组成，工作时振荡器产生一个交变磁场，当金属目标接近这一磁场，并达到感应距离时，在金属目标内产生涡流，从而导致振荡衰减，以至停振，振荡器振荡及停振的变化被后级放大电路处理并转换成开关信号，经输出电路触发驱动控制器件，从而达到非接触式之检测目的。
目前的NPN型电感接近开关接线方式主要采用三线制，其中两根接正负两极工作电源，一根接负载(输出低电平进入负载负极电源输入端，负载正极和主电源正极相连)。实际情况下，有些现场工作设备是通过二线制接线方式实现控制信号的采集，比如说继电器(二线制控制设备)控制、输出无电压闭合信号或电压信号到单片机模块或者PLC的信号输入端，一般就是将继电器的吸合线圈(负载)直接串联在电感接近开关的正极电源输入端和供电电源正极之间(NPN型电感接近开关负极电源输入端和供电电源的负极相连)；平时电源正极经继电器等为电感接近开关本体正极小电流供电(电感接近开关空载电流很低只有几mA，继电器由于通过的电流低不会得电吸合)，当NPN型电感接近开关工作时探测到金属目标后，NPN型电感接近开关在其内部电路作用下，输出电路输出低电平信号进入负载的负极电源输入端(同时电源正保持进入NPN型电感接近开关内部主电路正极电源输入端)，这样继电器得电吸合，进而单片机或PLC获得触发信号，就能对所控制的用电设备产生控制，达到自动化控制目的(初始状态，由于，NPN型电感接近开关工作时没有探测到金属目标，继电器和NPN型电感接近开关正极之间的电流信号小，因此输出电路不输出控制信号到负载)。
现有的技术中，因技术所限(如图1可见)，NPN型电感接近开关采用的输出电路，如果采用二线制输出，只能把输出管NPN三极管QZ2集电极和负载(举例继电器)的另一电源输入端相连，因此开关电路将输出管QZ2打开进入负载LOAD的另一电源输入端时，进入NPN型电感接近开关的内部主电路(振荡器、放大电路、开关电路及输出电路)的正极电源输入端会跌落至输出管的导通压降，导致NPN型电感接近开关的主电路电压过低无法正常工作，从而使输出管关断，进入循环振荡状态，受控设备也就无法正常工作。基于上述，现有的技术还无法直接将三线制NPN型电感接近开关应用于二线制控制设备(负载)。
实用新型内容
为了克服现有技术中，将三线制NPN型电感接近开关直接应用于二线制接线方式控制设备时，存在的如背景所述弊端，本实用新型提供了一种结构简单、成本低廉，在相关电路共同作用下，能有效满足二线制接线方式控制设备的应用需要，且能保证主电路供电电压正常的新型三线制电感接近开关用于二线制控制设备的电路。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
新型三线制电感接近开关用于二线制控制设备的电路，包括三线制NPN型电感接近开关本体，其特征在于三线制NPN型电感接近开关本体的输出电路还包括二极管、稳压二极管、电阻、NPN三极管，二极管、稳压二极管、电阻、NPN三极管安装在电感接近开关本体的电路板上；所述电感接近开关本体的正极电源输入端和二极管正极、电阻一端、NPN三极管集电极电性连接；所述电阻的另一端和稳压二极管负极电性连接，稳压二极管正极和NPN三极管基极电性连接，NPN三极管发射极和输出电路的输出管集电极电性连接；所述电感接近开关本体的正极电源输入端和二极管负极电性连接，电感接近开关本体的负极电源输入端和输出管发射极电性连接。
进一步地，所述二极管正极和二线制控制设备的其中一个电源输入端电性连接，二线制控制设备的另一个电源输入端和供电电源正极电性电性连接，供电电源负极和输出管发射极电性连接。
本实用新型有益效果是：本新型三线制NPN型电感接近开关本体的其余结构、工作过程，和现有三线制NPN型电感接近开关完全一致。本新型工作时，NPN三极管作为上拉电路，当输出关断时，NPN三极管无电流通过，处于截止状态，NPN三极管的集电极电压为+V(即接近NPN型电感接近开关本体供电电压)。而当NPN型电感接近开关本体检测到金属接近并使输出管打开时，能抬高剩余电压(即接近NPN型电感接近开关本体供电电压)。本新型结构简单、成本低廉，在相关电路共同作用下，能有效满足二线制接线方式控制设备的应用需要，且能保证主电路供电电压的需要。基于上述，本新型具有好的应用前景。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。
图1是现有三线制NPN型电感接近开关本体应用于二线制控制设备的电路图；
图2是本实用新型电路图；
图3是本实用新型框图。
具体实施方式
图1、2、3所示，新型三线制电感接近开关用于二线制控制设备的电路，(三线制NPN型电感接近开关本体A包括振荡器、放大电路、开关电路及输出电路)包括三线制NPN型电感接近开关本体；三线制NPN型电感接近开关本体A的输出电路还包括二极管D1、稳压二极管DZ1、电阻RZ、NPN三极管QZ1，二极管D1、稳压二极管DZ1、电阻RZ、NPN三极管QZ1安装在电感接近开关本体A的外壳内电路板上；所述电感接近开关本体A的正极电源输入端和二极管D1负极经导线连接，二极管D1正极和电阻RZ一端、NPN三极管QZ1集电极经导线连接；所述电阻RZ的另一端和稳压二极管DZ1负极经导线连接，稳压二极管DZ1正极和NPN三极管QZ1基极经导线连接，NPN三极管QZ1发射极和电感接近开关本体A的输出电路输出管QZ2集电极经导线连接；所述电感接近开关本体A的负极电源输入端和输出管QZ2发射极经导线连接。二极管D1正极和二线制控制设备(也就是信号采集设备或负载)LOAD其中一个电源输入端经导线连接，信号采集设备LOAD的另一个电源输入端和供电电源正极经导线连接，供电电源负极和输出管QZ2发射极经导线连接。稳压二极管DZ2、NPN三极管QZ2为输出电路的原有三极管和稳压二极管。
图1、2、3所示，本新型三线制NPN型电感接近开关本体A的其余结构、工作过程，和现有三线制NPN型电感接近开关完全一致，此处不再做赘述。工作时，外部电源正极(5-24V之间)经信号采集设备LOAD串联的两个电源输入端之间、经二极管D1单向导通进入电感接近开关本体A正极电源输入端，于是，电感接近开关本体A得电工作。本新型中，稳压二极管DZ1和电阻RZ串联后的正极接在NPN三极管QZ1的B极(基极)，稳压二极管DZ1负极通过电阻RZ串联接在NPN三极管QZ的C极(集电极)。这样在三线制NPN型电感接近开关本体A原来输出电路的NPN三极管QZ2及稳压二极管DZ2形成的上拉电路中，当NPN三极管QZ2集电极输出关断、NPN三极管QZ2集电极无输出时，NPN三极管QZ1无电流通过，处于截止状态，那么，NPN三极管QZ1的C极(集电极)电压为+V(即接近NPN型电感接近开关本体供电电压)，保证了电感接近开关本体A的正常工作。
图1、2、3所示，实际工作时，电感接近开关本体A检测到金属物体接近，在振荡器、放大电路、开关电路共同作用下，输出电路的NPN三极管QZ2集电极输出低电平进入NPN三极管QZ1的发射极，于是，NPN三极管QZ1进入放大状态，电流可经NPN三极管QZ1的CE结(集电极和发射极)流过、流过的电流大小受其基极电流的控制(同时，信号采集设备LOAD电源两端得电，比如继电器得电吸合其控制的PLC无电压信号触发端口被触发)。此时NPN三极管QZ1的基极电流由于受到稳压二极管DZ1反向击穿电压的钳制，并且稳压二极管DZ1通过的电流就是NPN三极管QZ1的基极电流，因此电阻RZ的阻值大小就可以控制NPN三极管QZ1的基极电流大小(电阻RZ阻值越大电流越低，反之越高)，并最终决定了NPN三极管QZ1的VCE压降。综上，稳压二极管DZ1的反向击穿电压参数决定了其最小剩余电压，而电阻RZ的限流作用可以降低NPN三极管QZ1的基极电流，使NPN三极管QZ1的VCE值减小，从而进一步抬高剩余电压(即接近NPN型电感接近开关本体供电电压)，保证了电感接近开关本体A的供电处于稳定状态。举例来说，例如要求二线制接线时剩余电压((即NPN型电感接近开关本体的供电电压)达到5V以上，可选用VBR＝4.7V的稳压二极管，电阻RZ可取1KΩ，NPN三极管QZ1可选用与主输出管QZ2相同的三极管(比如9013)。本新型结构简单、成本低廉，在相关电路共同作用下，能有效满足二线制接线方式控制设备的应用需要，且能保证主电路供电电压的需要。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本新型限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本新型内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非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，实施例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。
Claims (2)
1.新型三线制电感接近开关用于二线制控制设备的电路，包括三线制NPN型电感接近开关本体，其特征在于三线制NPN型电感接近开关本体的输出电路还包括二极管、稳压二极管、电阻、NPN三极管，二极管、稳压二极管、电阻、NPN三极管安装在电感接近开关本体的电路板上；所述电感接近开关本体的正极电源输入端和二极管正极、电阻一端、NPN三极管集电极电性连接；所述电阻的另一端和稳压二极管负极电性连接，稳压二极管正极和NPN三极管基极电性连接，NPN三极管发射极和输出电路的输出管集电极电性连接；所述电感接近开关本体的正极电源输入端和二极管负极电性连接，电感接近开关本体的负极电源输入端和输出管发射极电性连接。
2.根据权利要求1所述的新型三线制电感接近开关用于二线制控制设备的电路，其特征在于，二极管正极和二线制控制设备的其中一个电源输入端电性连接，二线制控制设备的另一个电源输入端和供电电源正极电性电性连接，供电电源负极和输出管发射极电性连接。
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2020
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