一种冰箱电磁门磁性传感器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种冰箱电磁门磁性传感器，其电路中一检测电阻和一电感串联，差动放大器两端电压加在检测电阻上来提供一个相当于电感电流的信号，当驱动电感H电桥在两个方向驱动时候，一个2.5V的偏置电压加在差动放大器的两端，使得纹波信号能够被测量，然后这个被放大的信号通过一个高通滤波器来屏蔽掉纹波，通过一个低通滤波器来去掉高频噪声，这个被过滤的信号通过一个非反向放大器在0-5V的范围内来整流和放大该信号，一个峰值检波器被用来设定一个最大纹波低于0.7V的直流电压。这个峰值检波器的DC输出直接反映了电感系数，并且能够很容易地被微处理器采样来确定门的状态。本实用新型的主要优点是无需在门上加其他元器件，坚固可靠，成本低廉。
【专利说明】一种冰箱电磁门磁性传感器
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种传感器，具体涉及一种冰箱电磁门磁性传感器。
【背景技术】
[0002] 在日常生活中，人们通常会遇到这样的情况，当打开冰箱门后再关上，等到下一次 再想打开冰箱门，却发现十分吃力，这是因为上一次冰箱打开时，热空气的进入导致了冰箱 内压力的变化，冰箱内外形成了压力差，从而使得用户不易重新开门。
[0003] 目前Fisher & Paykel (F&P)公司提出了一个解决方案，就是通过电磁系统来辅 助用户开门。电磁系统中的核心是门控制器，门控制器的最终要求是它能够通过门传感器 来判断冰箱门的开关状态。F&P当前使用的方法是一个特别的微型开关。这个微型开关虽 然很可靠，但是很贵，为了降低成本，现需要一种廉价又可靠的门传感器来代替它。 实用新型内容
[0004] 为了解决上述的问题，本实用新型旨在提供一种冰箱电磁门磁性传感器，用于代 替现行的昂贵的微型开关。
[0005] 为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：
[0006] -种冰箱电磁门磁性传感器，主要包括一个电感电流纹波检测电路，所述电感电 流纹波检测电路中包括第一放大器和第二放大器，所述第一放大器的反向输入端连接第一 电阻，所述第一放大器的同向输入端并联有第二电阻和第三电阻，所述第一放大器的输出 端通过第一电容并联有第四电阻和接地的第五电阻，所述第一放大器的反向输入端和输出 端之间还跨接有第六电阻；所述第一电阻连接高通滤波器，所述第二电通过一电感连接低 通滤波器，所述第一放大器的反向输入端和同向输入端之间跨接有第七、第八、第九电阻， 所述第三电阻通过第二电容接地，所述第二电容的两端并联有所述第十电阻，所述第十电 阻通过第十一电阻接地；
[0007] 所述第二放大器的反向输入端连接第十二电阻，所述第二放大器的同向输入端并 联有所述第四电阻和第三电容，所述第三电容接地，所述第二放大器的输出端通过第十四 电阻一普通二极管的正极和一稳压二极管的负极并联，所述第一放大器的反向输入端和输 出端之间还跨接有第十三电阻；所述稳压二极管的正极接地，所述普通二极管的负极通过 第十五电阻并联有第十六电阻和接地的第四电容。
[0008] -个很小的检测电阻和一个电感串联。差动放大器两端电压加在检测电阻上来提 供一个相当于电感电流的信号。当驱动电感Η电桥在两个方向驱动时候，一个2. 5V的偏置 电压加在差动放大器的两端，使得纹波信号能够被测量，然后这个被放大的信号通过一个 高通滤波器来屏蔽掉纹波，通过一个低通滤波器来去掉高频噪声。
[0009] 接着这个被过滤的信号通过一个非反向放大器在0-5V的范围内来整流和放大这 个信号。一个峰值检波器被用来设定一个最大纹波低于〇. 7V的DC直流电压。因此这个峰 值检波器的DC输出直接反映了电感系数，并且能够很容易地被微处理器采样来确定门的 状态。通过设定输入管脚到ον -个很短的时间，这个峰值检波器可以被重新设置。
[0010] 与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
[0011] 本实用新型在冰箱电磁门磁性传感器的主要优点是不需要在门上加装任何其他 的元器件，比现有特殊的微型传感器廉价的同时，它又具备着与之相当的坚固，可靠等特 点。
[0012] 上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技 术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详 细说明如后。本实用新型的【具体实施方式】由以下实施例及其附图详细给出。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分， 本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当 限定。在附图中：
[0014] 图1为本实用新型的电路原理示意图；
[0015] 图2为当电磁铁被反响驱动时，电磁场分布示意图；
[0016] 图3为当用PWM信号驱动电磁铁时，电流的纹波示意图。
【具体实施方式】
[0017] 下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本实用新型。
[0018] 参见图1所示，一种冰箱电磁门磁性传感器，主要包括一个电感电流纹波检测电 路，所述电感电流纹波检测电路中包括第一放大器U1和第二放大器U2,所述第一放大器U1 的反向输入端连接第一电阻R1，所述第一放大器U1的同向输入端并联有第二电阻R2和第 三电阻R3,所述第一放大器U1的输出端通过第一电容C12并联有第四电阻R4和接地的第 五电阻R5,所述第一放大器U1的反向输入端和输出端之间还跨接有第六电阻R6 ;所述第一 电阻R1连接高通滤波器LH，所述第二电阻R2通过一电感L连接低通滤波器LP，所述第一 放大器U1的反向输入端和同向输入端之间跨接有第七、第八、第九电阻R7, R8, R9,所述第 三电阻R3通过第二电容C2接地，所述第二电容C2的两端并联有所述第十电阻R10,所述第 十电阻R10通过第i^一电阻R11接地；
[0019] 所述第二放大器U2的反向输入端连接第十二电阻R12,所述第二放大器U2的同向 输入端并联有所述第四电阻R4和第三电容C3,所述第三电容C3接地，所述第二放大器U2 的输出端通过第十四电阻R14-普通二极管D1的正极和一稳压二极管D2的负极并联，所 述第一放大器U1的反向输入端和输出端之间还跨接有第十三电阻R13 ;所述稳压二极管D2 的正极接地，所述普通二极管D1的负极通过第十五电阻R15并联有第十六电阻R16和接地 的第四电容C4。
[0020] 感应系数理论
[0021] 设置在冰箱门上的永久磁铁和设置在冰箱门内侧的电磁铁之间的距离和本实用 新型的冰箱电磁门磁性传感器测得的电感有直接的关系。根据法拉第定律，一个电磁铁所 测得的感应系数是直接和电磁电路中所有的磁通量成比例的。假设系统是线性的时候，这 个定律是正确的。如果电磁铁反方向驱动，电感就减少，并且永久磁铁就靠近电磁铁，这个 影响能被用来测定门的状态。
[0022] 为了关上冰箱门，当驱动电感Η电桥被反向驱动时候，电磁场分布参见图2所示。 当永久性磁铁移向电磁铁时，磁场之间的相互作用会改变电路中的总磁通量。在磁铁附近 的磁通量由于磁场的抵消作用将会减少。在电磁铁和永久性磁铁之间的磁通量由于磁铁产 生的磁场的增加将会上升。
[0023] 因为靠近两极处的磁场是最强的，和电磁铁内部磁通量的增加相比较，在磁铁之 间磁场的抵消会导致其磁通量成比例地急剧减少。所以，最终的磁通量是减少的。从而测 得的电感也是减少的。
[0024] RL时间响应方法
[0025] 测量电磁铁电感的一个方法和测量电容是相似的。当加电压在一个电感和串联的 一个电阻上时，电流的增长率取决于电感系数。电流上升到一个一定的值所需要的时间是 能够被测出的，并且也能够测出门的状态。
[0026] 电流纹波的探测方法
[0027] 当用一个PWM信号来驱动一个电磁铁时，电流展现出的纹波类型参见图3所示。电 流的纹波和线圈的电感系数和操作频率有着直接的关系。电感系数或者频率的增加会导致 很小的电流纹波，反之亦然。选择250Hz的PWM频率来提高电流纹波的幅值。
[0028] 本实用新型的电路原理参见图1所示，一个很小的检测电阻和一个电感串联。差 动放大器两端电压加在检测电阻上来提供一个相当于电感电流的信号。当Η电桥在两个方 向驱动时候，一个2. 5V的偏置电压加在差动放大器的两端，使得纹波信号能够被测量。然 后这个被放大的信号通过一个高通滤波器来屏蔽掉纹波，通过一个低通滤波器来去掉高频 噪声。
[0029] 接着这个被过滤的信号通过一个非反向放大器在0-5V的范围内来整流和放大这 个信号。一个峰值检波器被用来设定一个最大纹波低于〇. 7V的DC直流电压。因此这个峰 值检波器的DC输出直接反映了电感系数，并且能够很容易地被微处理器采样来确定门的 状态。通过设定输入管脚到0V -个很短的时间，这个峰值检波器可以被重新设置。
[0030] 本实用新型的电感电流纹波检测电路的最终元器件数值的计算如下：
[0031] 1、放大器增益
[0032] 输入电压纹波的大小一H电桥在40%的频宽比时驱动一测得大约60mV。设计运 算放大器电路的增益达到最终的输出大约4V，这正好在ADC输入电压的范围内。
[0033] 因为纹波信号被整流了，这个有效的输入信号只有30mV。因此差动放大器和非反 向放大器的增益为：
【权利要求】
1. 一种冰箱电磁门磁性传感器，其特征在于：主要包括一个电感电流纹波检测电路， 所述电感电流纹波检测电路中包括第一放大器（U1)和第二放大器（U2)，所述第一放大器 (U1)的反向输入端连接第一电阻（R1)，所述第一放大器（U1)的同向输入端并联有第二电 阻（R2)和第三电阻（R3)，所述第一放大器（U1)的输出端通过第一电容（C1)并联有第四电 阻（R4)和接地的第五电阻（R5)，所述第一放大器（U1)的反向输入端和输出端之间还跨接 有第六电阻（R6);所述第一电阻（R1)连接高通滤波器（LH)，所述第二电阻（R2)通过一电感 (L)连接低通滤波器（LP)，所述第一放大器（U1)的反向输入端和同向输入端之间跨接有第 七、第八、第九电阻（1?7，1?8，1?9)，所述第三电阻（1?3)通过第二电容（02)接地，所述第二电容 (C2)的两端并联有所述第十电阻（R10)，所述第十电阻（R10)通过第十一电阻（R11)接地； 所述第二放大器（U2)的反向输入端连接第十二电阻（R12)，所述第二放大器（U2)的同 向输入端并联有所述第四电阻（R4)和第三电容（C3)，所述第三电容（C3)接地，所述第二放 大器（U2)的输出端通过第十四电阻（R14)-普通二极管（D1)的正极和一稳压二极管（D2) 的负极并联，所述第一放大器（U1)的反向输入端和输出端之间还跨接有第十三电阻（R13); 所述稳压二极管（D2)的正极接地，所述普通二极管（D1)的负极通过第十五电阻（R15)并联 有第十六电阻（R16)和接地的第四电容（C4)。
【文档编号】G01V3/08GK203870270SQ201420278289
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年5月28日 优先权日:2014年5月28日
【发明者】许岚, 石皋莲, 罗平尔 申请人:苏州工业职业技术学院