专利名称：有源控制型非接触开关的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种由电场或磁场变化操作的开关，特别是一种用于油气井井下测试过程中的非接触开关。
已有的非接触式开关为如
图1所示的装置。负载R负所在的电路回路为主工作回路，这个回路需要被控制通断。控制体和开关体构成了非接触式开关。其中开关体内含电路，有四个引出端1、2、3、4，1、2为开关体的供电端，3、4之间对外等效为一个开关，可以表现为“接通”或“断开”两种状态。控制体为一物体，如金属体等。非接触开关的开关体如图1所示被接入主工作回路，主工作回路中的电源U源为开关体提供电能，用于开关体检测控制的状态(如控制体与开关体是否接近，控制体是否遮断了开关体发出的信号等)，开关体将根据对控制体状态的检测结果，使3、4端对外表现为“接通”或是“断开”状态，从而实现对主工作回路的开关控制。由于控制体与开关体是非接触的，这种开关被称为非接触开关。
对于某些应用场合，这类非接触开关具有如下两个缺点①开关体在整个工作过程中要始终耗用电源电能，这在工业控制等大多数场合下是无关紧要的，因为开关体耗用的电能要远远小于主工作回路耗用的电能。但对某些特殊场合，电源不能无限制提供电能而被要求尽量长时间地供电，主工作回路的工作能耗因此而设计的非常小以至于开关体的能耗可以与之相当。这时开关体的耗能是不利于主工作回路电源节能的。
②控制体对开关体的控制通常是通过机械运动以改变空间位置来实现的。在某些场合，控制体的机械运动或者频繁的机械运动是难于实现的。
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，设计一种能节省主工作回路的电能，可通过电操作控制的非接触开关。
本实用新型所说的非接触开关也分为两部分，即控制体和开关体，两部分在电路及结构上相互独立。其特征是控制体由振荡器，紧接其后的谐振器和接在振荡回路中作为振荡元件的发射线圈组成；开关体则由接收线圈和由选频器，检波器，滤波器及压控开关元件组成的开关体电路构成。
本实用新型所说的发射线圈，其线圈被缠绕在非金属骨架上，外壳上加工有密封槽，以便安装密封圈。
本实用新型所说的接收线圈，其线圈被密封在非金属壳体内，线圈的引线由插座引出，壳体两端的密封槽可安装密封圈，以保证插座处的密封。
对于控制体，当振荡器接通电源时，可产生固有频率为fO的振荡电压，经谐振器，可在发射线圈上产生交变电流，从而在线圈的周围激起交变磁场，其频率也为fO。
对于开关体，当接收线圈周围有足够强度的交变磁场时，在其两端会产生交变感应电动势，选频器保证只有频率为fO的交变电动势能够输出到检波器，该交变电动势经检波器和滤波器进行检波、滤波后，可得到直流电压U开，当压控开关元件得到电压U开后，其两个对外端将处于导通状态，否则处于关断状态。
本实用新型具有如下优点1、开关体接通所需的能量来自控制体，在它接通或断开时都不消耗开关体所在主工作电路中的电能。
2、开关体只有在控制体充分接近并通电时才能打开，通过控制控制体中的供电可控制开关的通断，而不需控制体的机械运动。
同时考虑到油气井井下高温、高压、油液的工作环境，本实用新型还具有耐高温，高压和耐腐蚀的特点。
以下结合附图进一步说明本实用新型；图1.现有非接触开关结构示意图；图2.本实用新型结构示意图；图3.控制体原理示意图；图4.开关体原理示意图；图5.控制体电路图；图6.发射线圈结构图；图7.开关体电路图；图8.接收线圈结构图。
如图2，本实用新型由控制体1和开关体2组成，两部分在电路及结构上相互独立。控制体1由振荡器3，紧接其后的谐振器4及接在振荡回路中作为振荡元件的发射线圈5构成，如图3所示。开关体由接收线圈6，选频器7，检波器8，滤波器9及压电开关元件10组成，如图4所示。由振荡器和谐振器组成的控制体电路的一个具体实施例如图5所示，由选频，检波、滤波及压电开关组成的开关体电路的实施例如图7所示，其中接收线圈6与电容C3构成选频器7，二极管D1实现检波，电容C4进行滤波，利用三极管T的导通和截止实现开关体的接通和关断。
对于控制体1，当振荡器3接通电源时，可产生固有频率为fO的振荡电压E1，经谐振器4，可在发射线圈5上产生交变电流I1，从而在线圈的周围激起交变磁场，其频率也为fO。
对于开关体2，当接收线圈6周围有足够强度的交变磁场时，在其两端会产生交变感应电动势，选频器7保证只有频率为fO的交变电动热E2能够输出到检波器8中，该交变电动势经检波器8和滤波器9进行检波、滤波后，可得到直流电压U开，当压控开关元件10得到电压U开后，其两个对外端将处于导通状态，否则处于关断状态。
考虑到本实用新型将应用于油气井下，经常处于高温、高压的油液中工作，本实用新型的发射线圈可以设计成如图6所示的结构，线圈11被缠绕在非金属骨架12上，外壳13上加工有密封槽14以便安装密封圈，保证线圈出线处的密封；同理，接收线圈可以设计成如图8所示的结构，线圈15被密封在非金属壳体16内，其引线由插座17引出，壳体16两端的密封槽18可安装密封圈，以保证插座17处的密封。
本实用新型所述的有源控制型非接触开关有效地克服了现有非接触开关的缺点，开关体部分不耗用主工作回路电源的电能，开关打开电压U开实际上是由控制体通过发射线圈5和接收线圈6之间的感应提供的；在控制体的发射线圈与开关体的接收线圈充分接近时，只要控制控制体所在回路中电键K的开关即可实现对开关体的开关控制而无需使控制体进行机械运动。本实用新型还考虑了在高温、高压的油液中工作的情况，整个结构可承受70MPa压力，耐150℃高温和20％盐酸腐蚀，开关作用距离为±80mm。鉴于本实用新型的这些优点，将其用于采用非接触信号传输器的油气井测试中，能大大地延长下井电池的使用时间。
权利要求1.一种有源控制型非接触开关，由控制体(1)和开关体(2)组成，其特征是控制体由振荡器(3)，紧接其后的谐振器(4)和接在振荡回路中作为振荡元件的发射线圈(5)构成；开关体(2)则由接收线圈(6)和由选频器(7)，检波器(8)，滤波器(9)及压控开关(10)组成的开关体电路构成。
2.根据权利要求1所述的非接触开关，其特征是发射线圈(5)的线圈(11)被缠绕在非金属骨架(12)上，外壳(13)上加工有密封槽(14)，可安装密封圈。
3.根据权利要求1或2所述的非接触开关，其特征是接收线圈(6)的线圈(15)被密封在非金属壳体(16)内，其引线由插座(17)引出，壳体两端的密封槽(18)可安装密封圈。
专利摘要本实用新型涉及一种有源控制型非接触开关，它包括控制体和开关体两部分。控制体由振荡器，谐振器和发射线圈构成，开关体则由接收线圈、选频器、检波器、滤波器及压控开关元件组成。本实用新型开关体部分不耗用主工作回路电源，开关体接通所需的能量来自控制体，开关体只有在控制体充分接近并通电时才能打开，即可通过控制控制体中的供电来控制开关的通断而无需控制体产生机械运动。本实用新型还具有耐高温、高压和耐腐蚀的特点，特别适合于在油气井测试时使用，可大大延长下井电池的使用时间。
文档编号H03K17/94GK2198721SQ9421953
公开日1995年5月24日 申请日期1994年8月26日 优先权日1994年8月26日
发明者丁天怀, 王劲松, 许国实 申请人:清华大学