专利名称：电子振动开关的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种开关装置，具体地说是一种电子振动开关。
背景技术：
目前市场上的振动开关主要有两种形式一种是机械振动开关，一种是电子振动开关。机械振动开关的优点是无须供电电源，接线方便，但其结构复杂，成本高，且幅频特性也较差。电子振动开关是由振动传感器、信号调理电路、比较电路、驱动电路以及电源电路连接组成。其优点是精度高，幅频特性好，操作使用方便。其缺点，一是采用振动传感器，如压电加速度传感器或磁电式速度传感器等，其体积较大，制约了电子振动开关的小型化；二是振动传感器的性能易受温度、时间等因素的影响，使灵敏度发生较大变化，故需要做定期的校验和更换；三是振动传感器的低频响应较差(大于10Hz)，使用受到一定的限制；四是信号处理电路容易受到瞬间干扰而出现误动作。
实用新型内容本实用新型的目的就是提供一种体积小、功能强、性能好的电子振动开关，以能够适应于各种振动监控场所的使用需要。
本实用新型是这样实现的本电子振动开关是由半导体振动加速度传感器接信号调理积分电路，信号调理积分电路的输出接单片机，在单片机的输入端还接有报警值设定电路，单片机的输出端连接用于驱动执行元件的驱动电路，电源电路为各部分提供直流工作电压。
本实用新型的主要特点是采用了半导体振动加速度传感器，这种传感器体积小、灵敏度稳定，频率响应好且范围宽，既易于电子振动开关的小型化，又适于电子振动开关的长期使用和监控。经半导体振动加速度传感器测取的设备振动加速度信号，经过信号调理积分电路的调理变换后，即可成为振动信号输送到单片机中，由单片机电路进行信号处理。单片机不仅性价比高、尺寸小，而且对一定周期内的振动信号可以进行真有效值计算，从而得到设备振动超标与否的准确判断。另外，单片机电路不但具有较高的工作精度，而且还可有效地抑制瞬间出现的干扰，工作可靠性显著提高。本电子振动开关的安装方向一般可不做特别限定，方便了安装和使用，克服了现有振动开关大多存在有安装方向性要求的弊端。当单片机判定设备振动超过设定值后，即可发出指令，通过驱动电路输出执行元件的动作信号，执行元件受控动作，实现振动超限报警，或者切断设备的电源，使设备停机。
本实用新型由于采用了体积小、灵敏度稳定、且频率响应好、范围宽的半导体振动加速度传感器测取相关信号，采用了体积小、智能性强的单片机电路作为核心部件，因而所制电子振动开关与其它振动开关相比，具有体积小、功能强、稳定可靠和安装方便等特点，并且还可装入防爆壳内，以适用特种工作环境的使用需要。本实用新型可广泛应用于多种需要长期振动监控的场合，对减少设备的振动损坏和故障发生，具有积极的促进作用。
图1是本实用新型的结构框图。
图2是本实用新型一种具体实施方式
的电原理图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型由半导体振动加速度传感器1、信号调理积分电路2、单片机3、报警值设定电路4、驱动电路5和电源电路6六部分组成，半导体振动加速度传感器1接信号调理积分电路2，信号调理积分电路2的输出接单片机3，在单片机3的输入端还接有报警值设定电路4，单片机3的输出接驱动电路5，执行元件接在驱动电路5的输出回路中，电源电路6为各部分提供直流工作电压。
图2中，本实用新型的一种具体实施方式
是半导体振动加速度传感器U1选用mma1220d型传感器，其频率响应为0～250Hz，灵敏度为250mV/g，输出阻抗为300Ω，最大非线性为+3％FSO，工作温度为-40℃～85℃，所承受的最大振动加速度为1500g，故能够满足众多复杂条件下的应用。
信号调理积分电路2是由电阻R1和电容C1连接成低通滤波器，滤波器输出接放大器U2B的同相端，放大器U2B的输出串接隔直电容C2后，接由电阻R3、R7、电容C4和运算放大器U2A连接组成的积分电路。积分电路的低频响应分别由R3、C2和R7、C4决定。由电阻R2、R5、R6和电容C3、稳压二极管Z1连接组成的偏置电路接在运算放大器U2A的同相端，提供偏置输出给运算放大器U2A。运算放大器U2A的输出端连接单片机3。单片机3可选用Atiny15型单片机。
振动加速度信号经调理和积分后，转变为由积分电路输出的振动速度信号，并加到单片机3的A/D转换器通道2(ADC2)。如果去掉电容C4，则积分电路就变成为交流放大电路，此时加到单片机A/D转换器通道2的，将是经过隔离直流的振动加速度信号。这样，本电子振动开关就可以转变成为一种振动加速度开关。
报警值设定电路4由电阻R8、电位器W2、电容C5连接组成，其输出接至单片机3的A/D转换器通道1(ADC1)。调整电位器W2，即可调整加到单片机3的A/D转换器通道1的电压，通过单片机3对报警值设定电路4的电压值进行采集与处理，即可得到报警或动作的设定值。
驱动电路5是由三极管N1、基极电阻R10和集电极上的二极管D3连接组成。在二极管D3的两端并联有作为执行元件的继电器J。继电器J的触点J1、J2串接在外报警电路或者被监控设备的供电电源支路上。当单片机3检测到振动超限时，输出高电平，使三极管N1导通，继电器J得电吸合，触点J1、J2的开闭状态转换，从而控制外接电路报警，或者切断设备的供电电源。
电源电路6由变压器T接整流二极管D1、D2，再接由滤波电容E1、E2、C7和三端集成稳压器V1组成的滤波稳压电路。220V的交流电源经变压器T降压后，经整流二极管D1、D2整流，再经滤波电容E1、E2、C7的滤波和稳压器V1(78L05)的稳压后，分别向单片机3、半导体振动加速度传感器1、信号调理积分电路2、报警值设定电路4和驱动电路5及继电器J分别提供+5V或+12V的直流工作电压。
单片机电路是本电子振动开关的核心部件，对信号调理积分电路2输出的振动速度信号进行采集与处理。为了减小瞬间较大振动信号对电子振动开关的不利影响，单片机采用了真有效值算法，A/D转换器每次采样间隔时间为250μS，采集8192点数据，总的周期T约为2秒。经过真有效值计算得到的数据比较稳定。由于采用了真有效值的软件计算的方法，还节省了外部真有效值的转换元件，使得电路简洁，性能可靠，功能增强。
为了减小电子振动开关的几何尺寸，可将半导体振动加速度传感器1、信号调理积分电路2及单片机3等制可作在一块Φ29mm的圆形线路板上，将电源电路6中的变压器T、报警值设定电位器W2和继电器J等制作在另一块Φ30mm的圆形线路板上，两块路板之间用导线连接。再将两块电路板分层装配到一只圆柱形铝壳体内。壳体一端可用M8的紧定螺钉，将电子振动开关固定在设备或防爆壳体内，壳体另一端设置的端盖上可安装插座，用配套四芯插头向内接入220V交流电源或12V直流电源，向外引出继电器触点信号，与控制线路相连接。由此即可制成一个结构紧凑、外形体积小的电子振动开关。
权利要求1.一种电子振动开关，其特征在于该开关是由半导体振动加速度传感器(1)接信号调理积分电路(2)，信号调理积分电路(2)的输出接单片机(3)，在单片机(3)的输入端还接有报警值设定电路(4)，单片机(3)的输出端连接用于驱动执行元件的驱动电路(5)，电源电路(6)为各部分提供直流工作电压。
2.根据权利要求1所述的电子振动开关，其特征在于信号调理积分电路(2)是由电阻R1和电容C1连接成低通滤波器，滤波器的输出接放大器U2B的同相端，放大器U2B的输出串接隔直电容C2后，接由电阻R3、R7、电容C4和运算放大器U2A连接组成的积分电路，由电阻R2、R5、R6和电容C3、稳压二极管Z1连接组成的偏置电路接在运算放大器U2A的同相端，运算放大器U2A的输出端接单片机(3)。
专利摘要本实用新型公开了一种电子振动开关，为克服现有电子振动开关体积较大、灵敏度和低频响应较差的问题而设计。其结构是由半导体振动加速度传感器接信号调理积分电路，信号调理积分电路的输出接单片机，在单片机的输入端还接有报警值设定电路，单片机的输出端连接用于驱动执行元件的驱动电路，电源电路为各部分提供直流工作电压。本实用新型具有体积小、功能强、稳定可靠和安装方便等特点，可广泛应用于多种需要长期振动监控的场合，对减少设备的振动损坏和故障发生，具有积极的促进作用。
文档编号H03K17/94GK2877143SQ20062002383
公开日2007年3月7日 申请日期2006年3月20日 优先权日2006年3月20日
发明者祁金玉 申请人:祁金玉