CN215186693U - 一种非接触感应式接近开关 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种非接触感应式接近开关，包括：感应单元、振荡电路、振幅检测电路和开关电路，感应单元与振荡电路连接，振荡电路、振幅检测电路和开关电路依次连接；振荡电路与感应单元连接，用于产生脉冲磁场，振荡电路包括：电容三点式振荡支路和第一可变电容，第一可变电容与感应单元并联连接；振幅检测电路用于检测振荡电路输出值，振幅检测电路包括：RC支路和第一三极管，RC支路的一端与振荡电路的输出连接，RC支路的另一端接地，第一三极管的集电极端确定为振幅检测电路的输出端；开关电路用于发出模拟开关信号，以提高检测的可靠性。

Description

一种非接触感应式接近开关

技术领域

本申请涉及位置开关技术领域，具体而言，涉及一种非接触感应式接近开关。

背景技术

目前，对物体运动位置检测的开关类型包括：电子开关、行程开关和接近开关，电子开关构造复杂，价格高，使用维护复杂；行程开关由于频繁撞击，开关容易松动和损坏，使得开关使用寿命低；接近开关多采用电容式、光电式或者电感式进行检测，电容式容易受到液体或粉尘的干扰，光电式对安装有特殊要求且容易被其他非检测异物遮挡，现有电感式均为电压信号控制后端开关管通断，容易受外部电场和使用环境的干扰，可靠性低。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种非接触感应式接近开关，用以有效的改善现有技术中存在的易受干扰和可靠性低的技术缺陷。

第一方面，本申请实施例提供了一种非接触感应式接近开关，包括：感应单元、振荡电路、振幅检测电路和开关电路，感应单元与振荡电路连接，振荡电路、振幅检测电路和开关电路依次连接；振荡电路与感应单元连接，用于产生脉冲磁场，振荡电路包括：电容三点式振荡支路和第一可变电容，第一可变电容与感应单元并联连接；振幅检测电路用于检测振荡电路输出值，振幅检测电路包括：RC支路和第一三极管，RC支路的一端与振荡电路的输出连接，RC支路的另一端接地，第一三极管的集电极端确定为振幅检测电路的输出端；开关电路用于发出模拟开关信号。

结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，感应单元对应的感应面与移动的导电金属件相对设置，感应单元为第一电感。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，电容三点式振荡支路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第二三极管、第二可变电容、第三电容、第四电容和第五电容；第二三极管的集电极通过第一电阻与供电电压端连接，第二电阻的一端与供电电压端连接，第二电阻的另一端与第二三极管的基极连接，第三电阻的一端与第二三极管的基极连接，第三电阻的另一端接地，第三电容与第三电阻并联，第四电阻的一端与第二三极管的发射极连接，第四电阻的另一端接地，第四电容的一端与第二三极管的集电极连接，第四电容的另一端与第二三极管的发射极连接，第五电容的一端与第四电容的另一端连接，第五电容的另一端接地，第二可变电容的一端与第二三极管的集电极连接，第二可变电容的另一端分别与第一可变电容的一端和感应单元的一端连接，第一可变电容的另一端和感应单元的另一端均接地。

结合第一方面，在第三种可能的实现方式中，调节第一可变电容的电容值改变振荡电路的振荡频率。

结合第一方面，在第四种可能的实现方式中，振幅检测电路还包括：稳压二极管，稳压二极管具有阳极、阴极和参考极，RC支路中的第五电阻具有相对的第一端和第二端，第一端与振荡电路的输出连接，第二端与RC支路中的第六电容的一端连接，第二端与稳压二极管的阳极连接，稳压二极管的阴极接地，稳压二极管的参考极与第一三极管的发射极连接。

结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，RC支路的响应时间与第五电阻和第六电容的乘积数值大小相关。

结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，振幅检测电路还包括：第六电阻和第七电阻，第六电阻的一端与供电电压端连接，第六电阻的另一端与第一三极管的集电极连接，并将该端确定为振幅检测电路的输出端；第七电阻的一端与第一三极管的发射极连接，第七电阻的另一端接地。

结合第一方面，在第七种可能的实现方式中，开关电路为NPN三极管电路或者PNP三极管电路中的任一种。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：一方面，振荡电路中的电容三点式振荡支路、第一可变电容和感应单元构成了西勒振荡电路，当移动的导电金属件达到感应距离，磁场状态就会发生改变，通过调节RC支路中的第五电阻和第六电容的乘积数值大小，可以实现快速响应。另一方面，振幅检测电路采用恒流的方式，消除了外界电场和磁场对RC支路积分获得的直流信号的影响，也消除了电源本身不稳定对电路的影响，提高了电路的可靠性。再者，振幅检测电路输出电压为供电电压或者振幅检测电路中稳压二极管的稳定电压值，通过这样的电路设计可以规避电路中的第一三极管0.7V导通电压的误开通影响，提高了电路检测的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种振荡电路的电路图；

图2为本申请实施例提供的一种振幅检测电路的电路图；

图3为本申请实施例提供的一种PNP三极管电路的电路图；

图4为本申请实施例提供的NPN三极管电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参阅图1，本申请实施例提供了一种非接触感应式接近开关，非接触感应式接近开关包括：感应单元、振荡电路、振幅检测电路和开关电路，感应单元与振荡电路连接，振荡电路、振幅检测电路和开关电路依次连接；振荡电路与感应单元连接，用于产生脉冲磁场，振荡电路包括：电容三点式振荡支路和第一可变电容，第一可变电容与感应单元并联连接；振幅检测电路用于检测振荡电路输出值，振幅检测电路包括：RC支路和第一三极管，RC支路的一端与振荡电路的输出连接，RC支路的另一端接地，第一三极管的集电极端确定为振幅检测电路的输出端；开关电路用于发出模拟开关信号。

详细地，感应单元为第一电感L，感应单元与电容三点式振荡支路和第一可变电容并联连形成了LC调谐电路，LC调谐电路可以产生电磁场，导电金属件在移向该非接触感应式接近开关时，其内部产生涡流，这个涡流反作用到非接触感应式接近开关，使开关内部电路参数发生变化，由此识别出有无导电金属件接近，进而控制非接触感应式接近开关的通或断。在本申请实施例中，感应单元对应的感应面与移动的导电金属件相对设置，使得在导电金属件进入非接触感应式接近开关的感应范围内时，可以快速且准确的感知到。

作为一种可能的实施方式，电容三点式振荡支路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第二三极管、第二可变电容、第三电容、第四电容和第五电容；第二三极管的集电极通过第一电阻与供电电压端连接，第二电阻的一端与供电电压端连接，第二电阻的另一端与第二三极管的基极连接，第三电阻的一端与第二三极管的基极连接，第三电阻的另一端接地，第三电容与第三电阻并联，第四电阻的一端与第二三极管的发射极连接，第四电阻的另一端接地，第四电容的一端与第二三极管的集电极连接，第四电容的另一端与第二三极管的发射极连接，第五电容的一端与第四电容的另一端连接，第五电容的另一端接地，第二可变电容的一端与第二三极管的集电极连接，第二可变电容的另一端分别与第一可变电容的一端和感应单元的一端连接，第一可变电容的另一端和感应单元的另一端均接地。

上述的电容三点式振荡支路与第一可变电容以及第一电感L构成西勒电路，基于振荡频率的求解公式可以知道振荡电路的振荡频率与第一电感、第一可变电容和第二可变电容取值相关，那么改变第一可变电容的电容值即可改变振荡频率，因此，该振荡电路具有选频的功能，适用于需要振荡频率在较宽范围内可调的应用场景。需要说明的是，第一可变电容的电容值改变不会影响该电路的接入系数和反馈系数。

作为一种可能的实施方式，振幅检测电路还包括：稳压二极管，稳压二极管具有阳极、阴极和参考极，RC支路中的第五电阻具有相对的第一端和第二端，第一端与振荡电路的输出连接，第二端与RC支路中的第六电容的一端连接，第二端与稳压二极管的阳极连接，稳压二极管的阴极接地，稳压二极管的参考极与第一三极管的发射极连接。

振幅检测电路还包括：第六电阻和第七电阻，第六电阻的一端与供电电压端连接，第六电阻的另一端与第一三极管的集电极连接，并将该端确定为振幅检测电路的输出端；第七电阻的一端与第一三极管的发射极连接，第七电阻的另一端接地。

具体地，振荡电路输出的正弦波通过振幅检测电路的输入端输入到振幅检测电路中，其中，RC支路中的第五电阻和第六电容构成了RC滤波器，第五电阻和第六电容的乘积数值越大，电路响应时间越长，越不灵敏；第五电阻和第六电容的乘积数值越小，电路响应时间越短，电路越灵敏。需要说明的是，将RC支路中的第五电阻也可以替换成一只二极管。

振荡电路输出的正弦波通过RC支路后获得稳定的直流电后，为稳压二极管提供阳极电压。稳压二极管可以为TL431或者TL432，在本申请实施例中，稳压二极管为TL431，第一三极管为NPN型三极管。TL431的输出电压范围2.5V到36V内的任何值，即TL431的最小工作电压值为2.5V，当稳压二极管的阳极电压高于2.5V时，第一三极管导通，且第七电阻上电压稳定为2.5V；当稳压二极管的阳极电压低于2.5V时，稳压二极管不工作，由于第一三极管基极和发射极的导通电压一般最小为0.6V，那么此时第七电阻上的电压低于1.9V，选择不同阻值的第七电阻将会获得不同的电流值。

假设，供电电压端对应的供电电压为5V，为了能确保第一三极管能够导通，第六电阻的取值可以为300Ω；供电电压端对应的供电电压为12V，为了能确保第一三极管能够导通，第六电阻的取值可以为7.9kΩ。

通过上述振幅检测电路，可以实现当导电金属件在该开关的感应范围内且振荡电路处于工作电路时，振幅检测电路的输出为稳压二极管对应的工作电压2.5V；当导电金属件在该开关的感应范围内且导电金属件内部产生涡流反作用于非接触感应式接近开关使得振荡电路不工作时，振幅检测电路的输出为接地电压端对应的接地电压，通过上述电路结构，可以使得振幅检测电路的输出结果与感应单元和第一可变电容组成的振荡器的状态相对应。振幅检测电路输出电压为2.5V或供电电压，与传统的输出0V或供电电压电平完全不同，可规避三极管0.7V导通电压的误开通影响，大大提高电路检测的精度。

作为一种可能的实施方式，开关电路为NPN三极管电路或者PNP三极管电路中的任一种。PNP三极管电路包括：第八电阻、第三三极管和第九电阻，第八电阻的一端与振幅检测电路的输出端连接，第八电阻的另一端与第三三极管的基极连接，第三三极管的发射极与供电电压连接，第三三极管的集电极与第九电阻的一端连接，第九电阻的另一端接地，并将第三三极管的集电极处的输出确定为开关电路的输出，其中，第三三极管为PNP型三极管。

NPN三级管电路包括：第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第四三极管和第五三极管，第十电阻的一端与振幅检测电路的输出端连接，第十电阻的另一端与第四三极管的基极连接，第四三极管的发射极与供电电压连接，第四三极管的集电极与第十一电阻的一端连接，第十一电阻的另一端接地，第十二电阻的一端与第四三极管的集电极连接，第十二电阻的另一端与第五三极管的基极连接，第五三极管的发射极接地，第十二电阻的一端与供电电压连接，第十二电阻的另一端与第五三极管的集电极连接，并将第五三极管的集电极处的输出确定为开关电路的输出，其中，第四三极管为PNP型三极管，第五三极管为NPN型三极管。

开关电路的输出端与振幅检测电路的输出端连接，当振幅检测电路输出2.5V时，NPN三级管电路输出低电平，PNP三极管电路输出供电电压对应的高电平；当振幅检测电路输出供电电压时，NPN三级管电路输出供电电压高电平，PNP三极管电路输出低电平。

在本申请实施例中，当感应单元远离导电金属件时，振荡电路正常工作，此时，振幅检测电路将输出8mA电流信号，并使第一三极管完全导通，振幅检测电路输出2.5V电平，通过NPN三级管电路或PNP三级管电路后输出逻辑电平；当感应单元靠近导电金属件时，振荡电路振荡衰减或者不工作，此时，振幅检测电路中第一三极管不导通，振幅检测电路输出供电电压的高电平，通过NPN三级管电路或PNP三级管电路后输出逻辑电平。通过改变第一可变电容的电容值即可改变振荡电路的振荡频率，从而改变检测距离，以方便形成系列化产品。

综上所述，本申请实施例提供一种非接触感应式接近开关，包括：感应单元、振荡电路、振幅检测电路和开关电路，感应单元与振荡电路连接，振荡电路、振幅检测电路和开关电路依次连接；振荡电路与感应单元连接，用于产生脉冲磁场，振荡电路包括：电容三点式振荡支路和第一可变电容，第一可变电容与感应单元并联连接；振幅检测电路用于检测振荡电路输出值，振幅检测电路包括：RC支路和第一三极管，RC支路的一端与振荡电路的输出连接，RC支路的另一端接地，第一三极管的集电极端确定为振幅检测电路的输出端；开关电路用于发出模拟开关信号。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种非接触感应式接近开关，其特征在于，包括：感应单元、振荡电路、振幅检测电路和开关电路，所述感应单元与所述振荡电路连接，所述振荡电路、所述振幅检测电路和所述开关电路依次连接；

所述振荡电路与所述感应单元连接，用于产生脉冲磁场，所述振荡电路包括：电容三点式振荡支路和第一可变电容，所述第一可变电容与所述感应单元并联连接；

所述振幅检测电路用于检测所述振荡电路输出值，所述振幅检测电路包括：RC支路和第一三极管，所述RC支路的一端与所述振荡电路的输出连接，所述RC支路的另一端接地，所述第一三极管的集电极端确定为所述振幅检测电路的输出端；

所述开关电路用于发出模拟开关信号。

2.根据权利要求1所述的非接触感应式接近开关，其特征在于，所述感应单元对应的感应面与移动的导电金属件相对设置，所述感应单元为第一电感。

3.根据权利要求2所述的非接触感应式接近开关，其特征在于，所述电容三点式振荡支路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第二三极管、第二可变电容、第三电容、第四电容和第五电容；

所述第二三极管的集电极通过所述第一电阻与供电电压端连接，所述第二电阻的一端与所述供电电压端连接，所述第二电阻的另一端与所述第二三极管的基极连接，所述第三电阻的一端与所述第二三极管的基极连接，所述第三电阻的另一端接地，所述第三电容与所述第三电阻并联，所述第四电阻的一端与所述第二三极管的发射极连接，所述第四电阻的另一端接地，所述第四电容的一端与所述第二三极管的集电极连接，所述第四电容的另一端与所述第二三极管的发射极连接，所述第五电容的一端与所述第四电容的另一端连接，所述第五电容的另一端接地，所述第二可变电容的一端与所述第二三极管的集电极连接，所述第二可变电容的另一端分别与所述第一可变电容的一端和所述感应单元的一端连接，所述第一可变电容的另一端和所述感应单元的另一端均接地。

4.根据权利要求1所述的非接触感应式接近开关，其特征在于，调节所述第一可变电容的电容值改变所述振荡电路的振荡频率。

5.根据权利要求1所述的非接触感应式接近开关，其特征在于，所述振幅检测电路还包括：稳压二极管，所述稳压二极管具有阳极、阴极和参考极，所述RC支路中的第五电阻具有相对的第一端和第二端，所述第一端与所述振荡电路的输出连接，所述第二端与所述RC支路中的第六电容的一端连接，所述第二端与所述稳压二极管的阳极连接，所述稳压二极管的阴极接地，所述稳压二极管的参考极与所述第一三极管的发射极连接。

6.根据权利要求5所述的非接触感应式接近开关，其特征在于，所述RC支路的响应时间与所述第五电阻和所述第六电容的乘积数值大小相关。

7.根据权利要求5所述的非接触感应式接近开关，其特征在于，所述振幅检测电路还包括：第六电阻和第七电阻，所述第六电阻的一端与供电电压端连接，所述第六电阻的另一端与所述第一三极管的集电极连接，并将该端确定为所述振幅检测电路的输出端；所述第七电阻的一端与所述第一三极管的发射极连接，所述第七电阻的另一端接地。

8.根据权利要求1所述的非接触感应式接近开关，其特征在于，所述开关电路为NPN三极管电路或者PNP三极管电路中的任一种。

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