一种耐高压电感式接近开关的制作方法
【专利摘要】一种电感式接近开关，包括一外壳体；一电路装置，该内部电路位于该外壳体内部，用于产生以及处理信号；一连接元件，该连接元件电连接于该内部电路装置，用于将内部电路连接于外部装置；该外壳体包括一感应层和一封装壳体，该感应层连接于所述封装壳体，该电路装置位于该封装壳体内，该感应层一体成型地连接于该封装壳体，该感应层具有一定厚度，调节电路装置，以使得电路装置产生一定范围的低频信号，从而获得一定的范围的感应距离。
【专利说明】一种耐高压电感式接近开关
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种接近开关，更进一步，涉及一种采用全金属封装的接近开关， 其感应面具有更好的抗高压流体冲击的性能，以及更好的抗雷击浪涌冲击的电气性能。
【背景技术】
[0002] 电感式接近开关是一种用于检测移动金属部件的接近开关，金属在接近感应面时 内部产生涡流，涡流吸收振荡能量，使得接近开关内的振荡减弱，直至停振。
[0003] 传统的电感式接近开关主要包括一壳体单元，和一内部电路，该内部电路封装在 该壳体单元内，用于产生振荡磁场以及处理信号，该壳体单元包括一感应面和封装壳体，被 检测的金属部件在检测过程中与该感应面相对，该内部电路包括一感应部件，该感应部件 与该壳体单元的感应面相对，也就是说，在金属检测过程中，被检测部件和感应部件位于该 感应面的两侧，当达到检测距离时，被检测的金属与金属部件产生的涡流使得内部感应部 件的振荡磁场减弱，从而通过内部电路转变为开关控制量。
[0004] 感应距离是接近开关的一个至关重要的参数，由于电磁波要穿过感应面和外部金 属感应，所以感应面的材质和厚度对于感应距离有重大影响，在一些工况环境中，对于感应 面和封装壳体的结构也有一定要求，比如在流体高压环境中，感应面要求能够耐高压，得到 结构耐压而且保证一定有效的感应距离，这是电感式接近开关需要突破的方面。
[0005] 现有的比较常见的一种电感式接近开关，为了保证一定的耐压性，需要增大感应 面的厚度，同时为了保证一定的感应距离，减少感应面对于感应过程的影响，感应面由陶瓷 或者塑料材质构成，感应面采用胶水或者其它方式固定并连接于封装壳体，对于这种陶瓷 材质的感应面，优势在于在增大厚度时感应面对于感应过程的影响较小，可是同时存在一 些缺点，比如在检测气缸内或者液压缸内的活塞的移动位置时，一方面，在长期的流体高压 环境中，陶瓷感应面容易出现裂纹，外部流体进入封装壳体内部，损坏内部电路，导致整体 功能失效，也就是说，材质的选择减低了对感应过程的干扰，但是同时也带来材质本身其他 不利特性，尤其服役在流体高压环境中表现出不利因素，据试验验证，经长期500bar流体 高压的冲击，该种结构的感应面极易出现裂痕，导致产品整体功能失效；另一方面，感应面 与封装壳体的接缝位置也是结构弱点，两个不同材质部件之间的连接方式极大影响结构的 稳定性，在现有技术中，采用胶水等连接物连接感应面和封装壳体，在流体高压工况中容易 失效，感应面和封装壳体连接不稳定，甚至脱离，进而影响到内部电路。
[0006] 感应面和封装壳体的另一种结构是感应面一体地连接于封装壳体，也就是说，感 应面采用和封装壳体相同的金属材质，这种结构中存在的明显问题之一，就是感应面的厚 度对于感应过程和感应距离的影响，在振荡磁场产生的电磁波感金属检测物的过程中，首 先要穿过感应面，所以感应面的材质对于感应过程至关重要，选择金属材质，意味着感应面 对于振荡电磁波会产生干扰作用，当厚度较小时，干扰相对较小，所以对于感应距离影响较 小，可是同样耐压性差；增大厚度时，增强了耐压性，可是感应面对于振荡电磁波的干扰增 强，感应距离减小，到一定厚度，没有感应距离，也就是说，完全失去接近开关的作用，所以 金属材质的厚度和感应距离之间的矛盾使得这种结构无法实现良好的耐流体高压的性能。
[0007] 另一方面，对于金属材质的感应面，存在的另一个问题是振荡频率的选择，采用陶 瓷或者塑料时，不需要考虑频率的不同而引起的感应面对于感应过程的影响的大小，而采 用金属材质时，选择不同的频率对于感应过程的影响作用不同，也就是说，相同金属材质， 相同厚度，不同振荡频率，感应面对于感应过程的影响不同，感应距离不同。
[0008] 材质，振荡频率，厚度等综合因素同时影响感应过程，进而决定感应距离的大小或 者有无，因此各个变量之间复杂的关系，使得要得到具有一定厚度且耐压性好的金属材质 感应面，而且保证一定有效的感应距离是现有技术无法突破的方面。
[0009] 此外，对于现有的电感式接近开关还存在一些未解决的问题，其中一问题是，抗雷 击浪涌冲击的性能较差，不适宜室外作业和应用，另外一个问题是，对于电子元器件，需要 通过电磁兼容EMC测试，检测电子元器件的电气性能，可是对于现有的产品存在的普遍问 题是，EMC检测指标较差，也就是说，电磁兼容的电气性能较差。 实用新型内容
[0010] 本实用新型的主要目的在于提供一种电感式接近开关，其包括一振荡模块，用于 调节振荡频率，使其感应距离增大，感应更加灵敏。
[0011] 本实用新型的另一目的在于提供一种电感式接近开关，其包括一频率调节模块， 用于调节振荡频率，得到匹配不同材质的感应面的振荡频率。
[0012] 本实用新型的另一目的在于提供一种电感式接近开关，其包括一金属的感应层， 该频率调节模块得到与该金属感应层的材质和厚度相匹配的振荡频率，减小感应层对于检 测感应过程的干扰。
[0013] 本实用新型的另一目的在于提供一种电感式接近开关，其包括一体成型的金属感 应层，该频率调节模块得到与该金属感应层相匹配的感应频率，减小金属感应层对于检测 金属的感应过程的干扰，感应更加灵敏。
[0014] 本实用新型的另一目的在于提供一种电感式接近开关，其包括一具有一定厚度的 金属感应层，频率调节模块得到与该感应面材质和感应面厚度相匹配的振荡频率，使得感 应面具有更高的耐流体高压的性能，同时具有一定有效的感应距离。
[0015] 本实用新型的另一目的在于提供一种电感式接近开关，其包括一体成型的一定厚 度的不锈钢感应层，结构上具有良好的耐高压性，频率调节达到一定区间，使得振荡电磁波 穿过不锈钢的性能优化，从而保证有效的感应距离。
[0016] 本实用新型的另一目的在于提供一种电感式接近开关，其包括一输出保护模块， 该输出保护模块采用自锁型保护，改进了该电感式接近开关的在使用环境中的干扰性，提 高了抗干扰性能，优化电磁兼容（EMC)性能。
[0017] 本实用新型的另一目的在于提供一种电感式接近开关，其包括电源模块，该电源 模块包括一稳压元件，提高电源的抗雷击浪涌冲击性能，保护电路装置免受浪涌冲击。
[0018] 为了实现以上发明目的，本实用新型提供一种电感式接近开关，包括一壳体单元； 一电路装置，该内部电路位于该壳体单元内部；一连接元件，该连接元件电连接于该内部电 路装置，用于将内部电路连接于外部装置；
[0019] 该壳体单元包括一感应层，和一封装壳，该感应层连接于该封装壳一端，在检测金 属部件的过程中，该感应层和检测金属部件相对，该内部电路装置产生振荡磁场，被检测金 属部件接近该振荡磁场时，内部产生涡流，使得振荡磁场减弱，直至停振，该电路装置将 该磁信号转变为电信号，传递至外部装置；该电路装置包括一电源模块，一振荡模块，一信 号处理模块，和一输出保护模块，该电源模块用于连接于外部电源，为电路装置提供工作电 源，稳定电压；该振荡模块用于产生振荡磁场，提供磁信号，该振荡模块电连接于信号处理 模块；该信号处理模块用于将该振荡模块产生的磁信号转变为电信号，并且将信号处理，传 递至输出保护模块；该信号输出模块用于连接于外部设备，将获得的电信号传递至外部设 备，控制外部设备的工作状态。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1是根据本实用新型的一个优选实施例的整体立体图。
[0021] 图2是根据本实用新型的一个优选实施例的爆炸图。
[0022] 图3是根据本实用新型的一个优选实施例的剖视图。
[0023] 图4是根据本实用新型的一个优选实施例的电路模块图。
[0024] 图5是根据本实用新型的另一优选实施例的整体立体图。
[0025] 图6是根据本实用新型的另一优选实施例的爆炸图。
[0026] 图7是根据本实用新型的另一优选实施例的部分剖视图，用于说明感应层。
[0027] 图8是根据本实用新型的另一优选实施例的连接元件的剖视图。
[0028] 图9是根据本实用新型的另一优选实施例的轴向剖视图。
[0029] 图10是根据本实用新型的另一优选实施例的电路模块图。
[0030] 图11是根据本实用新型的另一优选实施例的电路图。
[0031] 图12是根据本实用新型的另一优选实施例的不同感应过程示意图。
[0032] 以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描 述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描 述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方 案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。
[0033] 参照图1，图2是根据本实用新型的一个优选实施例电感式接近开关，包括一壳体 单元10, 一电路装置20,和一连接元件30,该电路装置20位于该壳体单元10内，该壳体单 元10用于保护内部电路，防止内部电路受到机械损伤，同时防止外部设备电磁干扰该电路 装置20,该连接元件30电连接于该电路装置20，用于连接于外部设备，该电路装置20用 于产生电磁信号，同时将电磁信号转变为开关变量控制外部设备的动作。
[0034] 在检测金属部件的过程中，该电路装置产生振荡磁场，提供电磁信号，穿过该壳体 单元10,将外部设备刚好收到动作信号时被检测金属部件检测面所在位置至该壳体单元 10外侧面的距离定义为感应距离S，被检测金属部件M达到感应距离S后内部产生涡流，吸 收振荡磁场的能量，使得振荡减弱，直至停振，该电路装置20将电磁信号的变化进行处理 转变为电信号，通过连接元件30输出至外部设备。
[0035] 该壳体单元10包括一感应层11，一封装壳体12,和至少一固定元件13,该感应层 11连接于该封装壳体12,该固定元件13连接于该封装壳体12外部，用于在固定过程进行 操作，适于扳手等工具。在检测金属部件的过程中，被检测金属部件M和该感应层11位置 相对，当被检测金属部件M与该感应层11的距离到达感应距离S时，被检测金属M内部产 生涡流，作用于该电路装置20振荡磁场，也就是说金属部件M被检测到。
[0036] 根据本实用新型的一优选实施例，该感应层11通过结构胶或其它粘接物固定连 接于该封装壳体12,根据不同需要，感应层可以位于该封装壳体12的一端或者侧面，该感 应层11采用陶瓷或者塑料材质构成，该封装壳体12可以采用金属，不锈钢，或者ABS树脂 构成，根据不同使用工况选择不同的材质。
[0037] 更进一步，该封装壳体12构成一中空的圆柱形结构，该感应层11连接于该圆柱形 结构的一端，该连接元件30连接于该圆柱体结构的另一端，该电路装置20封装于该圆柱形 结构内部，在检测金属部件的过程中，被检测金属部件M和电路装置20位于该感应层11的 两侧，当该金属部件M至该感应层11外侧面的距离到达感应距离S时，金属部件被检测。
[0038] 该封装壳体12包括两个固定部，分别是第一，第二固定部121，122,该第一固定部 121用于提供安装位置，也就是说，在安装该电感式接近开关时，安装于该第一固定部121 所在位置，该第一固定部具有一定长度的螺纹结构，适于固定，安装时可以在封装壳体12 的螺纹结构上自由调整，以确保合适的感应距离S。
[0039] 更进一步，第二固定部122用于加固连接元件30与外部设备的连接，防止连接器 或航空插头的松动。
[0040] 该固定元件13形成一多边形棱柱结构，适于在安装过程中进行操作，也就是说， 在安装过程中，扳手等安装工具作用于该固定元件13,调整该第一固定部121的安装位置， 以确定合适的感应距离S，该固定元件13由金属材质构成。
[0041] 该壳体单元10还包括一垫圈14,该垫圈14可分离地安置于该封装壳体12和该固 定元件13之间，以确保该单元10与设备装置内部高压流体间的密封功能，保证其工作环境 存在的高压流体不能泄露出来，保证在这特殊环境下不易腐蚀和老化。该垫圈14形成一环 形结构环绕于该封装壳体12外部，支撑于该固定元件13内侧，该垫圈14由橡胶材质构成， 以确保一定的弹性和密封效果，更具体地，该垫圈14由丁晴橡胶或氟橡胶构成。
[0042] 该连接元件30包括一连接壳31和数个插针32,每一插针32固定连接于连接壳 31，该连接壳31可拆卸地连接于该封装壳体12的一端，每一插针连接于该电路装置20,也 就是说，数个插针内端与该电路装置20连接，外端用于连接于外部装置，比如连接外部电 源，控制装置等，将电信号传递于外部装置。
[0043] 根据本实用新型的一优选实施例，该连接元件30的连接壳31由尼龙材料PA66或 者工程塑料PC制成，具有良好的绝缘性能，每一插针由黄铜62镀金材料构成，确保信号传 递的稳定性。
[0044] 该连接元件30方便插拔，使得该电感式接近开关的连接更加简便，免去接线过程 的复杂工作，该连接元件30也可以是合适型号的航空插头，使得电路连接更加方便，稳定。
[0045] 参照图3是根据本实用新型一优选实施例的该电感式接近开关的轴向剖视图，该 电路装置20设置于一电路板201上，安装于该壳体单元封装壳体12内部，该电路装置20 包括一电源模块21，一振荡模块22, 一信号处理模块23,和一输出保护模块24。
[0046] 该电感式接近开关的连接元件30连接于外部装置时，该电源模块21用于提供该 电路装置20的工作电源，将外部电源转变为适合该电路装置20工作的电源，该电源模块21 电连接于该振荡模块22,该信号处理模块23和该输出保护模块24,也就是说，该电感式接 近开关在工作过程中，该电路装置20通过该连接元件30获得工作电源，进而将外部电源转 变为适宜该电路装置20工作的电源，同时该电源模块21具有稳压作用，以保证该电路装 置20正常稳定的工作。
[0047] 对于普通的电源模块，在通常工作环境中可以提供该电路装置稳定工作的电源， 可是在产生一些突变因素时，并不能很好的保证电路装置稳定工作，比如在是室外复杂环 境中，对于抗雷击浪涌性能较差，根据本实用新型的一优选实施例，该电源模块21具有一 稳压元件211，当电源模块21经受高能量冲击时，该稳压元件211能以极高的速度（最高 达1*10-12秒）使其阻抗骤然降低，同时吸收一个大电流，将其两端间的电压箝位在一个预 定的数值上，从而确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏。也就是说，该稳压元 件211提高了该电源模块的稳压性能，使该电感式接近开关具有更好的抗雷浪涌冲击的电 气性能，适于室外作业，使其使用范围更广。
[0048] 更近一步，该稳压元件211为一瞬变电压抑制二极管（TVS)，根据该电路装置20的 振荡模块21，信号处理模块22和输出保护模块23各自的工作电压，电流，以及能承受的最 大电压，电流，选择和各电路模块相匹配的瞬变电压抑制二极管（TVS)安装于该电源模块， 使得该电源模块21具有更好的稳压性能，保护该电路装置20的振荡模块21，信号处理模块 22和输出保护模块23免受高能量的冲击。
[0049] 根据本实用新型的一优选实施例，经过试验验证，该具有TVS管的电源模块21，可 以承受2kV的瞬间雷击浪涌冲击，保护了电路装置20不受损伤，提高了该电感式接近开关 的使用寿命。
[0050] 参照图4是根据本实用新型一优选实施的电路装置模块图，该振荡模块22用于提 供振荡的电磁信号，该振荡模块22包括一振荡线圈221和一振荡电路222,该振荡线圈221 电连接于该振荡电路222,该振荡线圈221连接于该电路板201的端部，与该壳体单元10的 感应层11相对，也就是说，在检测金属部件时，该检测金属部件M和该振荡线圈221位于该 感应层11的两侧，该振荡线圈221产生的振荡电磁波信号需要穿过该感应层11，与检测金 属感应，金属检测部件到达感应距离S时，金属检测部件内部产生涡流，吸收振荡磁场产生 的能量，使得振荡减弱，该信号处理模块22将电磁信号的变化通过检波电路231，放大电路 232,和整形电路233将电磁信号进行放大，处理，转变为电信号，传递至输出保护模块24， 该输出保护模块将信号转变为相应控制的开关变量输出，通过连接元件30传递至相对应 的外部控制装置。
[0051] 根据本实用新型的一优选实施例，该振荡电路222协同该振荡线圈221产生的振 荡电磁波，先要穿过位于振荡线圈222和被检测金属部件M之间的感应层11，再与检测金属 M感应，而电磁波的振荡频率影响电磁波穿过该感应层11透过率，而透过感应层11的电磁 波决定感应距离S，也就是说，调制合适的振荡频率，对于检测金属部件的感应距离至关重 要。
[0052] 振荡电路中电感L，电容C和频率f之间存在如下关系： C〇〇53] f = I^Jlc
[0054] 而电感L大小与振荡线圈222的匝数n，振荡线圈222的直径D有关，因此，要得 到合适的振荡频率f需要协调振荡线圈的匝数，振荡线圈的直径D以及振荡电路中的电容 C等变量之间的关系。
[0055] 根据本实用新型的一优选实施例，调节电路装置中的电感L，该电感L与磁芯、线 圈关系如下：
[0056] L = μ W2A/L
[0057] A:为磁芯的截面积，L :磁芯的磁路平均长度，W :线圈匝数，μ :磁芯磁导率。
[0058] 该信号处理模块23电连接于该振荡模块22,该振荡模块产生的电磁信号，以及在 检测过程中引起的电磁信号的变化，传递至该信号处理模块23,该信号处理模块23将接收 到的信息进行放大处理，转变为开关量的电信号，传递至输出保护模块24。
[0059] 该输出保护模块24电连接于该信号处理模块23,该输出保护模块24用于接收该 信号处理模块传递的信息，转化为控制信息输出，将控制信息通过连接元件30传递至相对 应的外部控制设备。
[0060] 传统的电感式接近开关采用脉冲式短路保护，使其电磁兼容性能较差，根据本实 用新型的一优选实施例，该输出保护采用自锁型短路保护，使得整体的电磁兼容性能优化。
[0061] 参照图5,图6是根据本实用新型的另一优选实施例，一电感式接近开关，包括一 壳体单元10'，一电路装置20'，和一连接元件30'，该电路装置20'位于该壳体单元10'内， 该壳体单元10'用于保护内部电路，防止内部电路受到机械损伤，同时防止外界环境中电 磁干扰该电路装置20'，该连接元件30'电连接于该电路装置20'，用于连接于外部设备， 该电路装置20'用于产生电磁信号，同时将电磁信号转变为开关变量控制外部设备的动 作。
[0062] 在检测金属部件的过程中，该电路装置20'产生振荡磁场，提供电磁信号，电磁信 号穿过该壳体单元10'，将外部设备刚好收到动作信号时被检测金属部件检测面所在位置 至该壳体单元外侧面的距离定义为感应距离S，被检测金属部件M达到感应距离S后感应电 磁信号，内部产生涡流，吸收振荡磁场的能量，使得振荡减弱，直至停振，该电路装置20'将 电磁信号的变化进行处理转变为电信号，通过连接元件30'输出至外部设备。
[0063] 该壳体单元10'包括一感应层11'，一封装壳体12'，和至少一固定元件13'，该感 应层11'连接于该封装壳体12'，该固定元件13'连接于该封装壳体12'外部，用于在固定 过程进行操作，适于扳手等工具。在检测金属部件M的过程中，被检测金属部件M和该感应 层11'位置相对，当被检测金属部件M与该感应层11'的距离到达感应距离S时，被检测金 属M内部产生涡流，作用于该电路装置20'振荡磁场，也就是说金属部件M被检测到。
[0064] 参照图7是根据本实用新型的一优选实施例部分剖视图，该感应层11' 一体成型 地连接于该封装壳体12'，根据不同需要，该感应层11'可以位于该封装壳体12'的一端或 者侧面，根据本实用新型一优选实施例，该感应层11'采用金属不锈钢材质构成，该感应层 11'具有一定厚度Η，该厚度达到1.5_，使得该壳体单元10'具有更好的耐流体高压的性 能，经过试验验证，当感应层11'的厚度达到1.5mm时，该感应层11'耐受600bar流体环境 的冲击压力，相对于现有技术中承受500bar的流体高压，该感应层11'的耐流体高压性能 显著提高。
[0065] 更进一步，该封装壳体12'构成一中空的圆柱形结构，该感应层11'连接于该圆柱 形结构的一端，该连接元件30'连接于该圆柱体结构的另一端，该电路装置20'封装于该圆 柱形结构内部，在检测金属部件的过程中，被检测金属部件M和电路装置20'位于该感应层 11'的两侧，当该金属部件M至该感应层11'外侧面的距离到达感应距离S时，金属部件被 检测，也就是说，该电路装置20'产生的振荡电磁波可以穿过1.5_厚的感应层11'检测金 属部件M。
[0066] 该封装壳体12'包括两个固定部，分别是第一，第二固定部121'，122'，该第一 固定部121'用于提供安装位置，也就是说，在安装该电感式接近开关时，安装于该第一固 定部121'所在位置，该第一固定部具有一定长度的螺纹结构，适于固定，安装时可以在封 装壳体12'的螺纹结构上自由调整，以确保合适的感应距离S。
[0067] 更进一步，第二固定部122'用于加固连接元件30'与外部设备的连接，防止连 接器或航空插头的松动。
[0068] 该固定元件13'形成一多边形棱柱结构，适于在安装过程中进行操作，也就是说， 在安装过程中，扳手等安装工具作用于该固定元件13'，调整该第一固定部121'或者第二 固定部122'的安装位置，以确定合适的感应距离S，该固定元件13'由金属材质构成，更进 一步，该固定元件13'可以由与该封装壳体12'材质相同的不锈钢构成。
[0069] 该壳体单元10'还包括一垫圈14'，该垫圈14'可分离地安置于该封装壳体12'和 该固定元件13'之间，以确保该单元10'与设备装置内部高压流体间的密封功能，保证其工 作环境存在的高压流体不能泄露出来，保证在这特殊环境下不易腐蚀和老化。该垫圈14' 形成一环形结构环绕于该封装壳体12'外部，支撑于该固定元件13'内侧，该垫圈14'由橡 胶材质构成，以确保一定的弹性和密封效果，更具体地，该垫圈14'由丁晴橡胶或氟橡胶构 成。
[0070] 参照图8是根据本实用新型的另一优选实施例的连接元件的剖视图，该连接元件 30'包括一连接壳31'和数个插针32'，每一插针32'固定连接于该连接壳31'，该连接壳 31'可拆卸地连接于该封装壳体12的一端，每一插针电连接于该电路装置20'，也就是说， 数个插针32'内端与该电路装置20'连接，外端用于连接于外部装置，比如连接外部电源， 控制装置等，将电信号传递于外部装置。
[0071] 根据本实用新型的一优选实施例，该连接元件30'的连接壳31'由尼龙材料PA66 或者工程塑料PC制成，具有良好的绝缘性能，每一插针由黄铜H62镀金材料构成，以确保信 号传递的稳定性。
[0072] 该连接元件30'方便插拔，使得该电感式接近开关的连接更加简便，免去接线过 程的复杂工作，该连接元件30'也可以是合适型号的航空插头，使得电路连接更加方便，稳 定。
[0073] 参照图9是根据本实用新型一优选实施例的该电感式接近开关的轴向剖视图，该 电路装置20'设置于一电路板201'上，安装于该壳体单元的10'封装壳体12'内部，该电 路装置20'包括一电源模块21'，一振荡模块22'，一信号处理模块23'，和一输出保护模块 24,。
[0074] 该电感式接近开关的连接元件30'连接于外部装置时，该电源模块21'用于提供 该电路装置20'的工作电源，将外部电源转变为适合该电路装置20'工作的电源，该电源模 块21'电连接于该振荡模块22'，该信号处理模块23'以及该输出保护模块24'，也就是说， 该电感式接近开关在工作过程中，该电路装置20'通过该连接元件30获得工作电源，进而 将外部电源转变为适宜该电路装置20'工作的电源，同时该电源模块21'具有稳压作用，以 保证该电路装置20'正常稳定的工作。
[0075] 对于普通的电源模块，在通常工作环境中可以提供该电路装置稳定工作的电源， 可是在产生一些突变因素时，并不能很好的保证电路装置稳定工作，比如在是室外复杂环 境中，对于抗雷击浪涌性能较差，根据本实用新型的一优选实施例，该电源模块21'包括一 稳压元件211'，当电源模块21'经受高能量冲击时，该稳压元件211'能以极高的速度（最 高达1*10-12秒）使其阻抗骤然降低，同时吸收一个大电流，将其两端间的电压箝位在一个 预定的数值上，从而确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏。也就是说，该稳压 元件211'提高了该电源模块21'的稳压性能，使该电感式接近开关具有更好的抗雷浪涌冲 击的电气性能，适于室外作业，使其使用范围更广。
[0076] 更近一步，该稳压元件211'为一瞬变电压抑制二极管（TVS)，根据该电路装置20' 的振荡模块21，该信号处理模块22'和该输出保护模块23各自的工作电压、电流，以及能 承受的最大电压、电流，选择和各电路模块相匹配的瞬变电压抑制二极管（TVS)安装于该 电源模块21'，使得该电源模块21'具有更好的稳压性能，保护该电路装置20'的振荡模块 21'，信号处理模块22'和输出保护模块23'免受高能量的冲击。
[0077] 根据本实用新型的一优选实施例，经过试验验证，该具有TVS管的电源模块21'， 可以承受2kV的瞬间雷击浪涌冲击，保护了电路装置20'在浪涌冲击下不受损伤，提高了该 电感式接近开关的使用寿命。
[0078] 参照图10是根据本实用新型的另一优选实施例的电路装置模块图以及图11是相 应的电路图，该振荡模块22'用于提供振荡的电磁信号，该振荡模块22'包括一振荡线圈 221'和一振荡电路222'，该振荡线圈221'电连接于该振荡电路222'，该振荡线圈221'连 接于该电路板201'的端部，与该壳体单元10'的感应层11'相对，该信号处理模块23包括 一检波电路231，一放大电路232, 一整形电路233,也就是说，在检测金属部件时，该检测金 属部件M与该振荡线圈221'位于该感应层11'的两侧，该振荡线圈221'产生的振荡电磁 波信号需要穿过具有一定厚度的该感应层11'与检测金属感应，金属检测部件到达感应距 离S时，金属检测部件内部产生涡流，吸收振荡磁场产生的能量，使得振荡减弱，该信号处 理模块22将电磁信号的变化通过检波电路231'，放大电路232'，整形电路233'进行放大， 处理，转变为电信号，传递至输出保护模块24'的输出电路241'，该输出保护模块24'将信 号转变为相应控制的开关变量输出，通过连接元件30'传递至相对应的外部控制装置。
[0079] 参照图12是根据本实用新型另一优选实施例的不同厚度，不同频率的感应过程 示意图，根据本实用新型的一优选实施例，该振荡电路222'协同该振荡线圈221'产生的振 荡电磁波，先要穿过位于振荡线圈222'和被检测金属部件M之间的感应层11'，再与检测金 属M感应，而电磁波的振荡频率影响电磁波穿过该感应层11'透过率，而透过感应层11'的 电磁波决定感应距离S，也就是说，调制合适的振荡频率f，对于检测金属部件的感应距离 至关重要。
[0080] 振荡电路中电感L，电容C和频率f之间存在如下关系： _1] f=2^LC
[0082] 而电感L大小与振荡线圈222'的匝数n，振荡线圈222'的直径D有关，因此，要得 到合适的振荡频率f需要协调振荡线圈222'的匝数，振荡线圈222'的直径D以及振荡电 路中的电容C等变量之间的关系。
[0083] 此外，电磁波透过感应层11'的透过率还与感应层11'的厚度有关，当感应层的 厚度相对较小时，对不同频率的电磁波的透过影响较小，而当该感应层11'厚度增大时，不 同频率的电磁波都有所减弱，但是不同频率的影响程度不同，当达到一定厚度，比如1. 5_ 时，高频电磁波完全不能通过该不锈钢感应层11'，也就是说，没有有效的感应距离S，因 此，该振荡模块22'中要协调该感应层11'的厚度H，振荡频率f，感应距离S之间的关系。
[0084] 根据本实用新型的一优选实施，该感应层11'为1.5_厚的不锈钢材质，调节该 振荡模块22'中的电感L，电容C，振荡线圈222'的匝数和直径D，使得振荡频率f达到20k 至30k之间时，感应距离S达到3mm，也就是说，该一体式的不锈钢感应层1Γ厚度增大，使 得耐流体高压的性能增强，同时，振荡模块22'中频率f的调节，使其具有一定的感应距离 S0
[0085] 换句话说，根据本实用新型的一优选实施例，该感应层11' 一体成型的连接于该 封装壳体12'，由不锈钢材质构成，厚度达到I. 5mm时，振荡频率为2k至3k之间时，该振荡 线圈222'产生的振荡电磁波可以穿过该感应层11'检测金属部件，感应距离达到3_。
[0086] 该信号处理模块23'电连接于该振荡模块22'，该振荡模块22'产生的电磁信号， 以及在检测过程中引起的电磁信号的变化，传递至该信号处理模块23'，该信号处理模块 23'将接收到的信息进行放大处理，转变为开关量的电信号，传递至输出保护模块24'。
[0087] 该输出保护模块24'电连接于该信号处理模块23'，该输出保护模块24'用于接收 该信号处理模块传递的信息，转化为控制信息输出，将控制信息通过连接元件13'传递至 相对应的外部控制设备。
[0088] 传统的电感式接近开关采用脉冲式短路保护，使其电磁兼容性能较差，根据本实 用新型的一优选实施例，该输出保护采用自锁型短路保护，使得整体的电磁兼容性能优化。 已试验证明，群脉冲干扰（EFT)，传导干扰（CS)，辐射干扰（CE/RE)等EMC指标都已达到 EN60947-5-2相关要求。
[0089] 本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本实用新型的实施例只作为 举例而并不限制本实用新型。本实用新型的目的已经完整并有效地实现。本实用新型的功 能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本实用新型的实施方式 可以有任何变形或修改。
【权利要求】
1. 一种电感式接近开关，用于检测一金属部件，其特征在于，包括一壳体单元，所述壳 体单元包括一感应层和一封装壳体，所述感应层连接于所述封装壳体； 一电路装置，所述电路装置位于所述封装壳体内部，所述电路装置包括一振荡模块，一 信号处理模块，和一输出保护模块，在检测金属部件的过程中，被测金属部件进入感应，使 得振荡磁场减弱，所述振荡模块产生振荡电磁信号，信号处理模块接收电磁信号，将电磁信 号处理为可控制的开关信号，所述输出保护模块接收所述信号处理模块传递的控制信号， 并将控制信号输出；和一连接元件，所述连接元件连接于所述电路装置，所述连接元件将所 述输出保护模块输出的信息传递至外部控制设备； 其中，所述振荡模块包括一振荡线圈和一振荡电路，所述振荡线圈电连接于所述振荡 电路，用于产生一定范围的低频电磁信号，以得到一定的感应距离。
2. 如权利要求1所述电感式接近开关，其特征在于，所述感应层一体成型地连接于所 述封装壳体。
3. 如权利要求2所述电感式接近开关，其特征在于，所述感应层材质采用不锈钢材质。
4. 如权利要求1或3所述电感式接近开关，其特征在于，所述振荡模块产生的振荡频率 范围为20k至30k。
5. 如权利要求4所述电感式接近开关，其特征在于，所述感应层厚度达1. 5mm，得到感 应距离达3_。
6. 如权利要求1所述电感式接近开关，其特征在于，所述封装壳体采用不绣钢材质构 成。
7. 如权利要求1或5所述电感式接近开关，其特征在于，所述封装壳体包括至少一固定 部，所述固定部形成螺纹结构，用于调节感应距离。
8. 如权利要求7所述电感式接近开关，其特征在于，所述所述封装壳体包括至少一固 定元件，所述固定元件形成一多边形结构，提供工具操作位置。
9. 如权利要求7所述电感式接近开关，其特征在于，所述连接元件可拆卸地连接于所 述封装壳体。
10. 如权利要求7所述电感式接近开关，其特征在于，所述连接元件包括一连接壳和数 个插针，每一插针固定地连接于壳体内部电路装置。
11. 如权利要求10所述电感式接近开关，其特征在于，所述连接壳采用尼龙材料或者 工程塑料制成。
12. 如权利要求11所述电感式接近开关，其特征在于，所述插针采用黄铜镀金材料制 成。
13. -种电感式接近开关，用于检测一金属部件，其特征在于，包括： 一壳体单元，所述壳体单元包括一感应层和一封装壳体，所述感应层连接于所述封装 壳体； 一电路装置，所述电路装置位于所述封装壳体内；其中，所述电路装置包括一振荡模 块，一信号处理模块，和一输出保护模块，在检测金属部件的过程中，被测金属部件进入感 应区，振荡磁场减弱，所述振荡模块产生振荡电磁信号，信号处理模块接收电磁信号，将电 磁信号处理为可控制的开关信号，所述输出保护模块接收所述信号处理模块传递的开关信 号，并将控制信号输出；其中所述输出保护模块采用自锁型输出保护。
14. 一种电感式接近开关，其特征在于，包括： 一壳体单元，所述壳体单元包括一感应层和一封装壳体，所述感应层连接于所述封装 壳体； 一电路装置，所述所述电路装置位于所述封装壳体内；其中，所述电路装置包括一电源 模块，用于将外部电源转变为适于所述电路装置工作的电源；一振荡模块，用于产生振荡电 磁信号；一信号处理模块，用于处理所述振荡模块传递的电磁信号，和一输出保护模块，用 于将信号处理模块传递的开关信号输出；其中，所述电源模块包括一稳压元件，使得电源模 块能够承受一定电压冲击。
15. 如权利要求14所述电感式接近开关，其特征在于，所述稳压元件为一瞬变电压抑 制二极管。
【文档编号】H03K17/95GK204190738SQ201420471631
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年8月20日 优先权日:2014年8月20日
【发明者】何俊才, 吴斌, 陈坤速 申请人:上海索迪龙自动化有限公司