专利名称：具有自诊断功能的光电开关装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种安全开关装置，具体地说是一种在工业自动化控制领域中应用的 具有自诊断功能的光电开关装置，它与微电子计算机控制技术相结合，可实现一定人性化、 智能化的安全控制系统。
背景技术：
限位开关又称行程开关，可以安装在相对静止的物体(如固定架、门框等，简称静 物)上或者运动的物体(如行车、门等，简称动物)上。当动物接近静物时，开关通过机械、 光电或红外等传感器感知，再由开关接点开、合状态的改变去控制电路及设备进行相应的 动作。目前，光电开关、接近开关及测距开关等作为限位开关被广泛地用于工业自动控 制领域中。一般情况下，当设备动作机构处于某一极限位置时，开关状态发生改变，表明开 关性能良好。但有时设备动作机构运动至极限位置时，开关状态并未改变，设备动作机构也 并未停止运动，因而导致设备事故的发生，这就表明限位开关已损坏或连接开关的线路有 问题。而这些问题只能在设备发生事故时才知晓，此时方察觉限位开关出现故障已为时已 晚。若有一种设想当安装在设备上的限位开关具有这样一项功能，即设备在上电时，其附 加的一个自诊断开关检测装置能自动监别开关的状态，就可预见设备的限位电路是否有隐 性故障或设备机构所处位置状况是否正常，从而将设备的隐性限位问题变为一种可预防性 的控制技术。
发明内容
本发明针对现有技术中的光电开关无法进行自诊断，当其存在隐形故障易导致事 故发生的问题，提出一种具有自诊断功能的光电开关装置，该装置可预见设备的限位电路 是否有存在隐性故障，从而预先排除。为实现上述目的，本发明提供了两种解决方案，第一种解决方案是一种具有自诊断功能的光电开关装置，包括光电开关SQ，该光电开关SQ安装在工 作电源Vcc和接地端GND之间，在工作电源Vcc输入端串接隔离二极管VDl，隔离二极管VDl 的负极一路连接光电开关SQ，另一路经测试按钮SB连接电位器RP至接地端GND，电位器RP 的可调端与接地端GND之间并联一个电磁偏转器PV，电磁偏转器PV的安装位置使其只有当 电磁偏转器PV的偏转片偏转时才遮住光电开关SQ的光路；当光电开关SQ为PNP型时，在 光电开关SQ输出端与接地端GND之间并联一个由电阻R2和发光LED管组成的串联显示电 路；当光电开关SQ为NPN型时，在光电开关SQ输出端与隔离二极管VDl的负极之间并联一 个由电阻R2和发光LED管组成的串联显示电路。为了保护电磁偏转器PV的正常工作，可以在电位器RP的可调端与接地端GND之 间再并联一个RC保护电路。第二种解决方案是
一种具有自诊断功能的光电开关装置，包括光电开关SQ，该光电开关SQ安装在工 作电源Vcc和接地端GND之间，再增加一个诊断信号输入接口 IN，在诊断信号输入接口 IN 后串接一个隔离二极管VD2，隔离二极管VD2的负极经电位器RP至接地端GND，电位器RP 的可调端与接地端GND之间并联一个电磁偏转器PV，电磁偏转器PV的安装位置使其只有当 电磁偏转器PV的偏转片偏转时才遮住光电开关SQ的光路；当光电开关SQ为PNP型时，在 光电开关SQ输出端与接地端GND之间并联一个由电阻R2和发光LED管组成的串联显示电 路；当光电开关SQ为NPN型时，在光电开关SQ输出端与隔离二极管VDl的负极之间并联一 个由电阻R2和发光LED管组成的串联显示电路。同样，为了保护电磁偏转器PV的正常工作，可以在电位器RP的可调端与接地端 GND之间还并联一个RC保护电路。本发明通过在光电开关装置基础上增加一个自诊断电路，非常方便的解决了现有 技术存在的限位开关安全隐患，其可以通过手动或与PLC及计算机相结合，完全可预见设 备的隐性限位故障，同时，由于具有自诊断功能，根据需要可随时诊断开关性能。并且该装 置的电路结构简单，成本低廉，可以方便的对现有设备进行改装。
图1是本发明中光电开关为PNP型的电路结构图。图2是本发明中光电开关为NPN型的电路结构图。
具体实施例方式如图1所示，本发明的电路由PNP型光电开关、电磁偏转器、电位器、二极管、电阻 器、电容器、LED发光管和按钮等主要元器件组成。1、电路元器件的作用光电开关SQ 供所需电路输入信号之用；电磁偏转器PV 遮挡光电开关光路，检测开关动作特性；电位器RP:电压取样，调整电磁偏转器的偏转片偏转幅度；；二极管VDl 防止工作电源接反所造成其装置损坏二极管VD2 隔离自诊断信号对外输出；电阻器Rl 与电容器C组成RC电路，对电磁偏转器PV起着保护作用电容器C 充放电，与Rl组成RC电路。对电磁偏转器起着保护作用；电阻器R2 =LED发光管的限流限压之用；LED发光管显示光电开关装置动作状态；按钮SB 测试电磁偏转器及光电开关动作情况。2、电路工作原理与作用当光电开关工作电源Vcc加上后，通过揿下测试按钮SB，将电源Vcc直接加在取样 电位器RP上(方案1)，或者通过输入接口 IN处施入信号Usr经隔离二极管VD2加在取样 电位器RP上(方案2)；经电阻Rl向电容器C充电；同时，电磁偏转器PV的偏转线圈得电， 在电磁偏转器PV内部恒定磁场的作用下，根据电磁学原理，电磁偏转器PV的偏转线圈将克 服其游丝的弹性扭力发生偏转，使固定在偏转线圈上的偏转片遮住光电开关SQ的光路。同
4时，使光电开关SQ发射的光束被反射，一部分返回其接收器表面，当光强足够时，光电开关 SQ状态发生改变，其输出接口 OUT处的状态也随之改变，在输出端OUT与接地端GND之间的 电阻R2和发光LED管显示电路开始工作，LED发出指示信号，这表明光电开关装置的状态 良好。当松开测试按钮SB或外加输入信号Usr撤消后，即电位器RP上的取样电压撤消， 电磁偏转器PV的偏转线圈失电，其偏转线圈在游丝的弹性扭力的作用下，应迅速归零；同 时电容器C经电阻Rl放电，由电阻器Rl、电容器C和电磁偏转器PV的偏转线圈组成的RCL 电磁阻尼电路产生阻尼作用，使电磁偏转器PV的偏转线圈缓冲归零，从而避免因偏转器PV 的偏转线圈迅速归零而引起的偏转片变形。此时光电开关SQ光路通畅，则电阻R2和发光 LED管组成的串联显示电路停止工作，指示信号停止。3、实施过程1)设计制作首先，将发明中的电路设计制作成印刷线路板电路，将电位器RP、电容器C、二极 管VD1、二极管DV2、电阻器Rl和电阻器2等相应的元器件固定在印刷线路板上；另外，根据 电磁偏转器PV和光电开关SQ的外形结构，设计固定两者的组合支架，将两者组装在一起， 其中，电磁偏转器PV安装时其偏转片可固定在光电开关正前方的上下左右侧；同样将它们 固定在印刷线路板上；然后，根据电路原理连接相应的电磁偏转器PV和光电开关SQ ；最后， 根据这些元器件固定在印刷线路板后所占据的空间，设计制作防护的外壳，并在外壳的相 应位置设计固定所发明其装置的测试按钮SB、LED发光管印刷线路板和开关装置的引出线 位置以及固定装置的安装螺孔；这样具有自诊断功能光电开关装置的硬件制作完成。2)通电测试根据本发明的电路原理，在装置的引出线位置接上工作电源Vcc，揿下测试按钮 SB，即诊断按钮，调整取样电位器RP，使电磁偏转器PV的偏转片恰好遮挡光电开关SQ光路， 同时，观察光电开关SQ的状态变化，即LED发光管状态改变情况，若LED发光管状态变化， 表明调试的开关装置SQ为合格的所发明的安全开关装置；松开测试按钮SB，电磁偏转器PV 的偏转片缓冲归零，即整个测试过程结束。图2是光电开关为NPN型的本发明电路结构图，其与图1实施例的区别在于显示 电路接线方式不同，其是在光电开关SQ输出端与隔离二极管VDl的负极之间并联一个由电 阻R2和发光LED管组成的串联显示电路。本发明提供了一种具有自诊断功能的光电开关装置的思路及实施方法，具体应用 途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的 保护范围。
权利要求
一种具有自诊断功能的光电开关装置，包括光电开关SQ，该光电开关SQ安装在工作电源Vcc和接地端GND之间，其特征是在工作电源Vcc输入端串接隔离二极管VD1，隔离二极管VD1的负极一路连接光电开关SQ，另一路经测试按钮SB连接电位器RP至接地端GND，电位器RP的可调端与接地端GND之间并联一个电磁偏转器PV，电磁偏转器PV的安装位置使其只有当电磁偏转器PV的偏转片偏转时才遮住光电开关SQ的光路；当光电开关SQ为PNP型时，在光电开关SQ输出端与接地端GND之间并联一个由电阻R2和发光LED管组成的串联显示电路；当光电开关SQ为NPN型时，在光电开关SQ输出端与隔离二极管VD1的负极之间并联一个由电阻R2和发光LED管组成的串联显示电路。
2.根据权利要求1所述的具有自诊断功能的光电开关装置，其特征是在电位器RP的 可调端与接地端GND之间还并联一个RC保护电路。
3.一种具有自诊断功能的光电开关装置，包括光电开关SQ，该光电开关SQ安装在工作 电源Vcc和接地端GND之间，其特征是增加一个诊断信号输入接口 IN，在诊断信号输入接 口 IN后串接一个隔离二极管VD2，隔离二极管VD2的负极经电位器RP至接地端GND，电位 器RP的可调端与接地端GND之间并联一个电磁偏转器PV，电磁偏转器PV的安装位置使其 只有当电磁偏转器PV的偏转片偏转时才遮住光电开关SQ的光路；当光电开关SQ为PNP型 时，在光电开关SQ输出端与接地端GND之间并联一个由电阻R2和发光LED管组成的串联 显示电路；当光电开关SQ为NPN型时，在光电开关SQ输出端与隔离二极管VDl的负极之间 并联一个由电阻R2和发光LED管组成的串联显示电路。
4.根据权利要求3所述的具有自诊断功能的光电开关装置，其特征是在电位器RP的 可调端与接地端GND之间还并联一个RC保护电路。
全文摘要
本发明公开了一种具有自诊断功能的光电开关装置，其在光电开关SQ的工作电源Vcc输入端串接隔离二极管VD1，隔离二极管VD1负极一路连接光电开关SQ，另一路经测试按钮SB连接电位器RP至接地端GND，电位器RP可调端并联一个电磁偏转器PV，偏转器的偏转片偏转时可遮住光电开关的光路；在光电开关SQ输出端与接地端GND之间或者隔离二极管VD1的负极之间并联一个显示电路。本发明还可以增加一个诊断信号输入接口IN，其后串接一个隔离二极管VD2，然后直接经电位器RP至接地端GND。本发明非常方便的解决了限位开关安全隐患，其可预见设备的隐性限位故障，并且该装置结构简单，成本低廉，可方便的对现有设备进行改装。
文档编号H03K17/78GK101951250SQ20101025567
公开日2011年1月19日 申请日期2010年8月17日 优先权日2010年8月17日
发明者刘鸿 申请人:刘鸿