专利名称：接近开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新型的接近开关技术方案。
目前的接近开关一般由振荡电路，检波电路及阈值比较电路所组成。振荡电路产生的振荡信号经检波电路检波后产生的检波电压，由比较电路与一个阈值相比较，当有金属体(以下称被检测体)接近振荡电路检测头(一般是振荡电路的电感线圈)时，由于被检测体中感应的涡流损耗，使振荡电路振幅减弱，这一减弱的振荡信号经检波后与阈值相比较，当低于(或高于)阈值时，接近开关就发出感应信号。但是由于振荡电路和检波电路和检波电路中器件温度特性(如PN结及放大倍数的温度特性)的影响，使检波后输出的检波电压-温度特性往往呈现一条非水平的曲线(见附
图1)，这条曲线与阈值(一般是一条直线)，往往不能很好吻合，这就影响了灵敏度的提高。而我们希望的曲线如附图2所示。为了达到较高的检测灵敏度(或较远的检测距离)一般是使振荡电路处于较弱的振荡状态，这时温度的影响就更为严重，补偿起来相当困难。同时目前的接近开关一般是对铁的检测灵敏度较高，而对铜、铝等磁导率较低的被检测体灵敏度较低。
本发明的目的是要提供一种使温度影响大为减小，从而使检测灵敏度(或检测距离)比现有技术有明显提高的，并对铜，铝等磁导率较低的被检测体也有较高灵敏度的接近开关技术方案。
本发明的思路是这样的，在现有技术中，振荡与检测一般是同一个电路，提高检测灵敏度要求电路处于弱振荡状态，而电路处于弱振荡状态又增加了温度影响。为了解决这一问题，本发明把现有技术的这一电路按功能分解为各具有单一功能的两部分电路，具体的说就是振荡电路和谐振检测电路，以简化每个电路的温度影响问题，并根据需要增加一个传递衰减电路，降低组成系统各电路的温度影响，使整个系统的温度影响得以降低。
本发明的目的是这样实现的，整个系统分为振荡，传递衰减，谐振检测，检波，比较输出，稳压电源几个电路部分(见附图3)，以下依次说明各电路的作用。
振荡电路的作用是提供一个振荡电压，它可以是任何一种振荡器，波形也可以是任何一种波形，但是它应该工作在峰峰值基本等于电源电压的强振荡状态，或者工作在具有振幅控制的稳幅工作状态，在这两种状态下温度变化对振幅的影响都较小。
传递衰减电路的作用是把振荡电路的振荡能量传递给谐振电路。它可以是一个电阻，或一个电容，或一个电感等任何一种阻抗形式，也可以是一个简单的网络。
谐振检测电路一般由一个电感和一个电容所组成，也可以附加少量的调整谐振电路品质因数的电阻和(或)补偿谐振电路品质因数随温度而变化的热敏电阻等。谐振电路的谐振频率调整在振荡频率上，当振荡电路的振荡能量通过传递衰减电路传递给谐振检测电路后，谐振检测电路随之谐振，当检测头(一般为谐振电路的电感线圈)附近有被检测体靠近时，不但被检测体中产生的涡流要消耗能量使谐振电压下降，同时由于被检测体的靠近使谐振检测电路的电感和电容发生变化导致谐振电路的谐振频率偏离振荡频率而更使谐振电压下降。
检波电路的作用是将谐振电压转变为直流电压以供比较输出电路与阈值相比较，本方案所使用的检波电路的特点是要求使用温度影响较小的检波电路。
比较输出电路的作用是将检波后直流电压与阈值相比较以确定是否有被检测体靠近，同时将检测结果输出，比较电路应包括一个产生阈值的电阻分压网络。
稳压电源电路的作用给其它电路提供一个稳定的电源，该电源的稳定对于振荡电路振幅的稳定和阈值的稳定具有特别重要的作用。
与现有技术相比，本方案有如下一些优点本方案谐振检测电路与振荡电路分离，就可以分别解决谐振检测电路与振荡电路的温度影响，使问题简化，以下分述各电路温度影响的改善情况振荡电路可以工作在强振或稳幅状态，使得温度影响大为减少，实验表明，当振荡电路工作在峰峰值基本等于电源电压的强振荡状态时，振荡电压随温度的变化仅仅是电源电压随温度的变化加上一，二个PN结压降随温度的变化值。当电源是市售的三端稳压电源，输出为5V或8V时，在-20到+70摄氏度范围内，振荡电压随温度的变化值一般不超过振荡电压值的百分之三。加之这一振荡电压是通过一个传递衰减电路传递到谐振检测电路，使振荡电路的温度影响对整个系统的影响就更小。
传递衰减电路由无源元件组成，其温度特性可以忽略不计。
谐振检测电路的温度特性由两方面组成，温度变化一方面引起(主要是线圈的)铜阻变化，从而引起该电路品质因数发生变化，另一方面引起谐振回路电感电容量变化，这两方面变化都引起谐振电压变化，但是这两方面变化都是很容易补偿的。
检波电路使用温度影响较小的电路，所谓温度影响较小的电路是指在检波电路的设计中努力减小温度的影响而使所设计的检波电路的温度特性明显小于一般的二极管或三极管检波电路的温度特性。如附图4所示的几种电路之温度特性在-20到170摄氏度范围内仅为一、二十个mV。除此之外同步检波或同步采样都可以用来作为温度影响较小的检波电路。
以上各电路的温度影响，除了温度变化引起谐振回路电感电容量变化这一点以外，其余的，可以在各电路分别补偿，也可以在某一电路统一补偿，由于变化量较小，在要求不高的场合，甚至不补偿也是可以的。而温度变化引起谐振回路电感电容量的变化，只要合理的选择电感和电容也是很容易补偿的。
当被检测体靠近时，除了谐振检测电路的电感和电容发生变化导致谐振电路的谐振频率偏离振荡频率而使谐振电压有所下降外，还由于传递衰减电路的存在限制了振荡电路传递到谐振检测电路的能量而使得谐振电压有更大的下降，实验结果表明在某一相同条件下，使用本方案当被检测体接近谐振检测电路时谐振电压的下降不小于使用现有技术时的5倍。
附图1到附图5是本说明书的附图。
以下给出一个接近开关实施例供参考(见附图5)图中R1，R2，N1，C2，C3，L1组成振荡电路;R3组成传递衰减电路L2，C4组成谐振检测电路;OPAMP1，D1，C5组成检波电路;R4，R5，OPAMP2组成比较输出电路;其中R4，R5提供阈值电压，V是三端稳压器，组成稳压电源电路，振荡电路输出的振荡电压经传递衰减电路R3传递到谐振检测电路L2，C4并在其中激励起谐振电压，经检波电路检波，在D1和C5的联结处输出检波电压。运放OPAMP2将阈值电压和检波电压进行比较，以判别是否有被检测体接近，当没有被检测体接近时，检波电压高于由R4，R5分压而得的阈值电压，经比较器比较后，运放输出低电平，当有被检测体接近时，谐振检测电路L2，C4中的谐振电压下降，检波电压也随之下降，当检波电压下降到低于阈值电压后，经比较器比较后运放输出高电平。
权利要求
1.一种包括稳压电源电路，比较及输出电路的接近开关，其特征是它还有一个振荡电路，一个传递衰减电路，一个谐振检测电路和一个检波电路，振荡电路输出的振荡电压通过传递衰减电路传递到谐振检测电路。
2.根据权利要求1所述的接近开关，其特征是所述的检波电路是受温度影响较小的检波电路。
全文摘要
本发明公开了一种接近开关特别是一种温度影响较小，检测灵敏度较高的接近开关技术方案，其特点是用一个独立的振荡电路提供振荡电压，并通过一个传递衰减电路把振荡电压传递到谐振检测电路，同时使用了温度影响较小的检波电路来进一步降低温度影响。
文档编号H03K17/945GK1109662SQ9510157
公开日1995年10月4日 申请日期1995年2月24日 优先权日1995年2月24日
发明者万来 申请人:万来