专利名称：高精度位置检测传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于机械运动位置非接触检测的高精度位置检测传感器。
本实用新型作出前，现有的用于机械运动位置非接触检测的传感器，有多种型式，按工作的特性来分类一种是以JKS型为代表的接近开关，它是依靠电子振荡电路所产生的电波来检测黑色金属物体(铁片)的位置；另一种是磁敏器件所组成的磁性接近开关，它是利用依附在机械运动物体上的永久磁体的磁场，实现机械位移一电讯号的转变。前一种虽然检测方法简单，却存在检测精度低、体积大、结构复杂等缺陷；后一种检测精度较高但存在检测方式繁琐，触发磁体易脱落而造成误检测现象，且自身抗干扰性能差。以上两种检测方式的输出信号的状态都存在不能用光电信号显示出来，现场不便于安装调试观察等缺陷。
本实用新型的目的在于设计一种检测精度高，无触点，工作频率宽，抗干扰性强，体积小，便于现场安装调试的位置检测传感器。它可广泛地应用在机械、冶金、化工、纺织等领域作为机械位置、旋转、速度检测的传感器，也可以作无触点接近开关和自动化技术控制元件。
本实用新型的任务是按如下方式实现的，附
图1为传感器的工作原理结构图。霍尔集成电路芯片(1)的背面，放置了一个磁体称之为S磁体(2)，S磁体的磁力线φS可触发霍尔芯片(1)，能使它由高电位转变为低电位输出。但是由于距霍尔芯片(1)的正面6～10mm处，还放置了一个磁体－N磁体(3)，它的磁力线φN＞φS。因此，抵消了φS的作用，且迫使霍尔芯片(1)保持高电位(即无信号输出)。这样可保证传感器在工作时无外界因素影响下，始终保持无信号输出的高电位状态。当铁片(5)进入到磁力线控制区(4)时，铁片不但屏蔽了N磁体(3)φN的抵消作用，同时增强了φS磁场触发霍尔芯片(1)的能力，使输出的高电位跳变到低电位(即输出信号)发出电信号。等到铁片(5)穿过或退出磁力线控制区后，霍尔芯片输出恢复原始情况，这样达到了把机械运动转变成电信号的目的。若把铁片(5)制作成不同的形状，即可满足不同形式的机械运动检测的需要。
附图2是传感器外形图的一个点例，引线(7)是传感器电源、信号输出线。固定孔(8)用于现场安装传感器，外壳(9)封装磁体和固定电器元件，发光管(或数码管)(10)用于显示传感器工作的状态，磁力线控制区(4)的水平两侧放置固定N、S磁体和霍尔芯片，微调螺丝(6)用于制造传感器时调整控制区(4)的感应强度。
根据附图3的电气原理图，来进一步阐明传感器的工作原理和各器件的功能。图中虚线框内的电气元件，都封装在传感器外壳之内。其余的是引线和外部负载RL，工作电压通过Vcc、地线，进入到传感器，为各电气元件提供工作电源。霍尔芯片H在N磁体φN的作用下输出高电位，经放大器F放大并输出，这时发光管D1处于等电位所以不发光，二极管D2因满足不了导通条件起到与外部“隔离”的作用，使静态电流为零，负载RL不工作，当铁片进入控制区，霍尔芯片H由高电位跳变成低电位，经放大器F输出，这时发光二极管D1经限流电阻R正向导通发光，同时经D2到达负载RL的Vcc。反过来讲，电流从Vcc出发经负载RL和二极管D2，经放大器F到达电源的负极形成回路，负载RL工作，铁片脱离控制区后，重复上述情况，负载RL停止工作。除此之外，为了确保传感器工作的可靠性和使用寿命，线路设计了保护元件，电容器C是防干扰的关键元件，它可彻底解决送电时霍尔芯片的瞬间跳变，外部脉冲的干扰和霍尔芯片远距传输时易饱和的缺点。二极管D2是续流管，防止感性负载所产生的反电势再击穿霍尔芯片。当外部引线的输出信号线与电源负极短路或误接时，二极管D2还起到保护隔离作用，不但能保护传感器内部电器元件，更重要的是能克服霍尔芯片输出时碰到负电源线易烧坏的缺陷，从而大大提高了传感器工作的可靠性和它的使用寿命。
本实用新型巧妙地利用了磁场相斥原理，简化了现场检测的方法，不但具有无触点，更重要的是重复检测精度高达0.03mm，工作频率达100KHZ，工作电压宽在6V－24V的范围内可正常工作，加上完善的保护措施，所以本实用新型可称之为“半永久”传感器。
综上所述的高精度位置传感器，由于采用了集成线路与分立元件相结合，具有结构简单、造价低、体积小的特点，为自动化检测技术提供了新的控制手段。
权利要求1.一种高精度位置检测传感器，其特征在于霍尔芯片(1)的背后设置了一个N磁体(2)，前方设置了一个S磁体(3)，并建立φN＞φS的磁力线控制区(4)，利用磁场的互斥性原理和黑色金属可屏蔽性以达到检测物体位移的目的。
2.根据权利要求1所述的高精度位置检测传感器，其特征在于设置了保护电容器C、保护二极管D、D2、发光管D1、放大器件F。
3.根据权利要求1和2所述的高精度位置检测传感器，其特征在于所用的器件和磁体全部密封在非黑色金属材料外壳内，其形状是带有凹口的方形或圆柱形(9)，外壳本身设置有显示器(10)。调节螺丝(6)。
4.根据权利要求1、3所述的高精度位置检测传感器，其特征在于将多只传感器密封在一个带有相应数量凹口的外壳的组合。
5.根据权利要求3所述的高精度位置检测传感器，其特征在于所使用的封装材料是采用了可塑性易固化的填料。
6.根据权利要求3所述的高精度位置检测传感器，其特征在于N磁体(3)可固定在传感器外壳之外建立磁力线控制区。
专利摘要本实用新型是一种高精度位置检测传感器。该装置是由磁敏元件和永久磁铁组合而成。当黑色金属(铁片)进入传感器控制区时，即可精确地发出电信号，能够将机械位移的物理量无接触准确地转变成电量，变化的状态由传感器同时用光电信号显示出来，便于安装人员在现场安装调试。运行时工作人员通过传感器的光电信号观察机械运动和传感器工作状态。本传感器具有重复定位高，无触点，检测频率宽，可靠性强，体积小，安装调试方便之特点，可广泛地应用在机械、冶金、化工、纺织等领域，作为机械位置、旋转、速度检测传感器，也可作为无触点开关，自动化技术控制元件。
文档编号G01B7/02GK2107635SQ9122413
公开日1992年6月17日 申请日期1991年9月3日 优先权日1991年9月3日
发明者朱晓明 申请人:朱晓明