一种激励控制和跟随检测融合的电感式传感器控制电路的制作方法

背景技术：

1、自动电感式传感器又称电感式接近开关，通常由线圈和电路组成。当目标物体接近时，它对电感产生的电磁场产生影响，从而导致电感的电感值发生变化。利用该原理可以判断检测物体是否接近或远离传感器设备，用来检测物体的位置、防止碰撞、控制自动化系统中的操作。因此，电感式接近开关广泛用于工业自动化、机械制造、电子设备和汽车等领域。

2、一般，电感式传感器最关键的感应部分由lc谐振电路(lc tank)、振荡电路、检测电路组成，如图1所示。后续一般包含运算、设定、校准、补偿、存储和驱动等相关电路。其中，所述lc谐振电路由于交变电流的变化，会在电感周围产生交变磁场，当电导性检测体靠近所述lc谐振线圈时，所述检测体由于互感效应在表面产生涡电流，进而引起所述lc谐振电路上的频率、幅值、相位等相关参数的变化。所述lc震荡电路用于震荡信号，作为激励源用来激励和维持所述lc谐振电路的工作状态。所述lc检测电路用于检测所述lc谐振电路中幅值、相位、频率、电感值以及电容值等参数。

3、由于上面所述感应部分的所述震荡电路和所述检测电路为各自独立的电路结构，通常会导致电路结构复杂，功耗较大，响应速度慢，灵敏度低以及抗干扰性差等问题。

技术实现思路

1、本发明针对上述现有的问题的一个或多个，提出一种激励控制和跟随检测融合的电感式传感器控制电路。

2、根据本发明的一个方面，一种激励控制和跟随检测融合的电感式传感器控制电路，包括:

3、至少一个谐振电路被配置连接至激振检测融合电路，用于产生感应磁场，输出谐振频率，以及用于接收激振检测融合电路提供的激振信号；

4、激振检测融合电路，被配置为谐振电路提供激振信号，同时融合检测谐振电路谐振信号；

5、激振检测融合电路包括激振电路和检测补偿电路，激振电路被配置为谐振电路提供激振信号，使谐振电路具备静态初始电流；检测补偿电路被配置为根据谐振电路输出的振荡电流反馈输出至激振电路，以及对谐振电路的振荡电流进行实时跟随检测反馈输出。

6、根据本发明的一个实施例，谐振电路为lc谐振电路，包括谐振电感l和谐振电容c，谐振电感l与谐振电容c并联，lc谐振电路的输出端通过第一接线端连接到激振检测融合电路。

7、根据本发明的一个实施例，激振电路包括偏置恒流源i1、第一晶体三极管t1和第二晶体三极管t2，第一晶体三极管t1和第二晶体三极管t2镜像设置形成镜像电流源，偏置恒流源i1用于提供静态偏置电流。

8、根据本发明的一个实施例，第一晶体三极管t1和第二晶体三极管t2为pnp型晶体三极管，偏置恒流源i1连接第一晶体三极管t1的集电极，以及第一晶体三极管t1和第二晶体三极管t2的基极，第一晶体三极管t1和第二晶体三极管t2的发射极相连接至外部电源vdd。

9、根据本发明的一个实施例，检测补偿电路包括第三晶体三极管t3、第四晶体三极管t4和第五晶体三极管t5，第三晶体三极管t3和第一晶体三极管t1串联，第三晶体三极管t3的输入端连接谐振电路的输出端，第三晶体三极管t3和第四晶体三极管t4镜像设置形成镜像电流源，第三晶体三极管t3和第四晶体三极管t5镜像设置形成镜像电流源。

10、根据本发明的一个实施例，第三晶体三极管t3、第四晶体三极管t4和第五晶体三极管t5均为npn型晶体三极管，第三晶体三极管t3的集电极连接第一晶体三极管t1的集电极连接，第三晶体三极管t3的发射极连接谐振电路的输出端，第三晶体三极管t3基极连接第四晶体三极管t4和第五晶体三极管t5的基极，以及第一晶体三极管t1的集电极，第四晶体三极管t4和第五晶体三极管t5的集电极均连接至第二晶体三极管t2的集电极。

11、根据本发明的一个实施例，检测补偿电路还包括可变补偿电阻radj，可变补偿电阻radj用于接收第四晶体三极管t4输出的补偿电流，可变补偿电阻radj的一端连接第四晶体三极管t4的发射极，另一端接地。

12、根据本发明的一个实施例，还包括运算电路和负反馈控制电路，第四晶体三极管t4的发射极和可变补偿电阻radj的连接点连接输出至后级的运算电路，负反馈控制电路输入端和运算电路连接，用于接收运算电路的输出信号，负反馈控制电路的输出端通过负反馈控制管连接至第五晶体三极管。

13、根据本发明的一个实施例，负反馈控制管为第六晶体三极管t6，第六晶体三极管t6为npn型晶体三极管，第五晶体三极管t5的发射极连接第六晶体三极管t6的集电极，第六晶体三极管t6的发射极接地。

14、根据本发明的一个实施例，第一晶体三极管t1、第二晶体三极管t2和第三晶体三极管t3、第四晶体三极管t4、第五晶体三极管t5、第五晶体三极管t6均可置换成对应的场效应管。

15、与现有技术相比，本发明的益处：

16、(1)本发明将传统电感式传感器谐振电路的激励电路与检测电路融合为一个电路，形成激励检测融合电路，减少了电路器件数量，优化了电路拓扑结构，大大的降低了电路结构的复杂度。

17、(2)本发明的激励信号拷贝转化电路，器件少，速度快，实现对激励信号变化的实时跟随，提高了系统检测灵敏度和响应速度。

18、(3)本发明的激励检测融合电路，拓扑结构简单，降低了系统功耗，提高了电路的抗干扰性。

19、(4)本发明的激励检测融合电路同时使用了正反馈和负反馈控制环路，可以实现电路的控制的实时自动均衡，保证了电路的稳定性。

技术特征：

1.一种激励控制和跟随检测融合的电感式传感器控制电路，其特征在于，包括:

2.根据权利要求1的一种激励控制和跟随检测融合的电感式传感器控制电路，其特征在于，所述谐振电路(200)为lc谐振电路，包括谐振电感l和谐振电容c，所述谐振电感l与所述谐振电容c并联，所述lc谐振电路(200)的输出端连接到所述激振检测融合电路(300)。

3.根据权利要求2的一种激励控制和跟随检测融合的电感式传感器控制电路，其特征在于，所述激振电路包括偏置恒流源i1、第一晶体三极管t1和第二晶体三极管t2，所述第一晶体三极管t1和第二晶体三极管t2镜像设置形成镜像电流源，所述偏置恒流源i1用于提供静态偏置电流。

4.根据权利要求3的一种激励控制和跟随检测融合的电感式传感器控制电路，其特征在于，第一晶体三极管t1和第二晶体三极管t2为pnp型晶体三极管，所述偏置恒流源i1连接第一晶体三极管t1的集电极，以及第一晶体三极管t1和第二晶体三极管t2的基极，所述第一晶体三极管t1和第二晶体三极管t2的发射极相连接至外部电源vdd。

5.根据权利要求3的一种激励控制和跟随检测融合的电感式传感器控制电路，其特征在于，所述检测补偿电路包括第三晶体三极管t3、第四晶体三极管t4和第五晶体三极管t5，所述第三晶体三极管t3和所述第一晶体三极管t1串联，所述第三晶体三极管t3的输入端连接谐振电路(200)的输出端，所述第三晶体三极管t3和第四晶体三极管t4镜像设置形成镜像电流源，所述第三晶体三极管t3和第四晶体三极管t5镜像设置形成镜像电流源。

6.根据权利要求5的一种激励控制和跟随检测融合的电感式传感器控制电路，其特征在于，所述第三晶体三极管t3、第四晶体三极管t4和第五晶体三极管t5均为npn型晶体三极管，所述第三晶体三极管t3的集电极连接第一晶体三极管t1的集电极连接，所述第三晶体三极管t3的发射极连接谐振电路(200)的输出端，所述第三晶体三极管t3基极连接第四晶体三极管t4和第五晶体三极管t5的基极，以及第一晶体三极管t1的集电极，所述第四晶体三极管t4和第五晶体三极管t5的集电极均连接至第二晶体三极管t2的集电极。

7.根据权利要求4的一种激励控制和跟随检测融合的电感式传感器控制电路，其特征在于，所述检测补偿电路还包括可变补偿电阻radj，所述可变补偿电阻radj用于接收第四晶体三极管t4输出的补偿电流，所述可变补偿电阻radj的一端连接所述第四晶体三极管t4的发射极，另一端接地。

8.根据权利要求5的一种激励控制和跟随检测融合的电感式传感器控制电路，其特征在于，还包括运算电路(420)和负反馈控制电路(430)，所述第四晶体三极管t4的发射极和可变补偿电阻radj的连接点连接输出至后级的运算电路，所述负反馈控制电路输入端和所述运算电路连接，用于接收所述运算电路的输出信号，所述负反馈控制电路的输出端通过负反馈控制管连接至第五晶体三极管。

9.根据权利要求8的一种激励控制和跟随检测融合的电感式传感器控制电路，其特征在于，所述负反馈控制管为第六晶体三极管t6，第六晶体三极管t6为npn型晶体三极管，第五晶体三极管t5的发射极连接第六晶体三极管t6的集电极，第六晶体三极管t6的发射极接地。

10.根据权利要求9所述一种激励控制和跟随检测融合的电感式传感器控制电路，其特征在于，所述第一晶体三极管t1、第二晶体三极管t2和第三晶体三极管t3、第四晶体三极管t4、第五晶体三极管t5、第五晶体三极管t6均可置换成对应的场效应管。

技术总结
本发明公开了一种激励控制和跟随检测融合的电感式传感器控制电路，涉及传感器电路，包括谐振电路被配置连接至激振检测融合电路，用于产生感应磁场以及用于接收激振检测融合电路提供的激振信号；激振电路被配置为谐振电路提供激振信号，使谐振电路具备静态初始电流；检测补偿电路被配置为根据谐振电路输出的振荡电流反馈输出至激振电路，以及对谐振电路的振荡电流进行实时跟随检测反馈输出。本发明采用激励检测融合电路，减少了电路器件数量，优化了电路拓扑结构，大大降低了电路结构的复杂度，实现对激励信号变化的实时跟随，提高了系统检测灵敏度和响应速度，提高了电路的抗干扰性；同时使用了正反馈和负反馈控制环路，保证了电路稳定性。

技术研发人员：周龙江,张贤成
受保护的技术使用者：无锡德芯微电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17