專利名稱：高精度位置檢測傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于機械運動位置非接觸檢測的高精度位置檢測傳感器。
本實用新型作出前，現(xiàn)有的用于機械運動位置非接觸檢測的傳感器，有多種型式，按工作的特性來分類一種是以JKS型為代表的接近開關(guān)，它是依靠電子振蕩電路所產(chǎn)生的電波來檢測黑色金屬物體(鐵片)的位置；另一種是磁敏器件所組成的磁性接近開關(guān)，它是利用依附在機械運動物體上的永久磁體的磁場，實現(xiàn)機械位移一電訊號的轉(zhuǎn)變。前一種雖然檢測方法簡單，卻存在檢測精度低、體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺陷；后一種檢測精度較高但存在檢測方式繁瑣，觸發(fā)磁體易脫落而造成誤檢測現(xiàn)象，且自身抗干擾性能差。以上兩種檢測方式的輸出信號的狀態(tài)都存在不能用光電信號顯示出來，現(xiàn)場不便于安裝調(diào)試觀察等缺陷。
本實用新型的目的在于設(shè)計一種檢測精度高，無觸點，工作頻率寬，抗干擾性強，體積小，便于現(xiàn)場安裝調(diào)試的位置檢測傳感器。它可廣泛地應(yīng)用在機械、冶金、化工、紡織等領(lǐng)域作為機械位置、旋轉(zhuǎn)、速度檢測的傳感器，也可以作無觸點接近開關(guān)和自動化技術(shù)控制元件。
本實用新型的任務(wù)是按如下方式實現(xiàn)的，附

圖1為傳感器的工作原理結(jié)構(gòu)圖。霍爾集成電路芯片(1)的背面，放置了一個磁體稱之為S磁體(2)，S磁體的磁力線φS可觸發(fā)霍爾芯片(1)，能使它由高電位轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娢惠敵?。但是由于距霍爾芯?1)的正面6～10mm處，還放置了一個磁體－N磁體(3)，它的磁力線φN＞φS。因此，抵消了φS的作用，且迫使霍爾芯片(1)保持高電位(即無信號輸出)。這樣可保證傳感器在工作時無外界因素影響下，始終保持無信號輸出的高電位狀態(tài)。當(dāng)鐵片(5)進入到磁力線控制區(qū)(4)時，鐵片不但屏蔽了N磁體(3)φN的抵消作用，同時增強了φS磁場觸發(fā)霍爾芯片(1)的能力，使輸出的高電位跳變到低電位(即輸出信號)發(fā)出電信號。等到鐵片(5)穿過或退出磁力線控制區(qū)后，霍爾芯片輸出恢復(fù)原始情況，這樣達到了把機械運動轉(zhuǎn)變成電信號的目的。若把鐵片(5)制作成不同的形狀，即可滿足不同形式的機械運動檢測的需要。
附圖2是傳感器外形圖的一個點例，引線(7)是傳感器電源、信號輸出線。固定孔(8)用于現(xiàn)場安裝傳感器，外殼(9)封裝磁體和固定電器元件，發(fā)光管(或數(shù)碼管)(10)用于顯示傳感器工作的狀態(tài)，磁力線控制區(qū)(4)的水平兩側(cè)放置固定N、S磁體和霍爾芯片，微調(diào)螺絲(6)用于制造傳感器時調(diào)整控制區(qū)(4)的感應(yīng)強度。
根據(jù)附圖3的電氣原理圖，來進一步闡明傳感器的工作原理和各器件的功能。圖中虛線框內(nèi)的電氣元件，都封裝在傳感器外殼之內(nèi)。其余的是引線和外部負載RL，工作電壓通過Vcc、地線，進入到傳感器，為各電氣元件提供工作電源?；魻栃酒琀在N磁體φN的作用下輸出高電位，經(jīng)放大器F放大并輸出，這時發(fā)光管D1處于等電位所以不發(fā)光，二極管D2因滿足不了導(dǎo)通條件起到與外部“隔離”的作用，使靜態(tài)電流為零，負載RL不工作，當(dāng)鐵片進入控制區(qū)，霍爾芯片H由高電位跳變成低電位，經(jīng)放大器F輸出，這時發(fā)光二極管D1經(jīng)限流電阻R正向?qū)òl(fā)光，同時經(jīng)D2到達負載RL的Vcc。反過來講，電流從Vcc出發(fā)經(jīng)負載RL和二極管D2，經(jīng)放大器F到達電源的負極形成回路，負載RL工作，鐵片脫離控制區(qū)后，重復(fù)上述情況，負載RL停止工作。除此之外，為了確保傳感器工作的可靠性和使用壽命，線路設(shè)計了保護元件，電容器C是防干擾的關(guān)鍵元件，它可徹底解決送電時霍爾芯片的瞬間跳變，外部脈沖的干擾和霍爾芯片遠距傳輸時易飽和的缺點。二極管D2是續(xù)流管，防止感性負載所產(chǎn)生的反電勢再擊穿霍爾芯片。當(dāng)外部引線的輸出信號線與電源負極短路或誤接時，二極管D2還起到保護隔離作用，不但能保護傳感器內(nèi)部電器元件，更重要的是能克服霍爾芯片輸出時碰到負電源線易燒壞的缺陷，從而大大提高了傳感器工作的可靠性和它的使用壽命。
本實用新型巧妙地利用了磁場相斥原理，簡化了現(xiàn)場檢測的方法，不但具有無觸點，更重要的是重復(fù)檢測精度高達0.03mm，工作頻率達100KHZ，工作電壓寬在6V－24V的范圍內(nèi)可正常工作，加上完善的保護措施，所以本實用新型可稱之為“半永久”傳感器。
綜上所述的高精度位置傳感器，由于采用了集成線路與分立元件相結(jié)合，具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低、體積小的特點，為自動化檢測技術(shù)提供了新的控制手段。
權(quán)利要求1.一種高精度位置檢測傳感器，其特征在于霍爾芯片(1)的背后設(shè)置了一個N磁體(2)，前方設(shè)置了一個S磁體(3)，并建立φN＞φS的磁力線控制區(qū)(4)，利用磁場的互斥性原理和黑色金屬可屏蔽性以達到檢測物體位移的目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度位置檢測傳感器，其特征在于設(shè)置了保護電容器C、保護二極管D、D2、發(fā)光管D1、放大器件F。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的高精度位置檢測傳感器，其特征在于所用的器件和磁體全部密封在非黑色金屬材料外殼內(nèi)，其形狀是帶有凹口的方形或圓柱形(9)，外殼本身設(shè)置有顯示器(10)。調(diào)節(jié)螺絲(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、3所述的高精度位置檢測傳感器，其特征在于將多只傳感器密封在一個帶有相應(yīng)數(shù)量凹口的外殼的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高精度位置檢測傳感器，其特征在于所使用的封裝材料是采用了可塑性易固化的填料。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高精度位置檢測傳感器，其特征在于N磁體(3)可固定在傳感器外殼之外建立磁力線控制區(qū)。
專利摘要本實用新型是一種高精度位置檢測傳感器。該裝置是由磁敏元件和永久磁鐵組合而成。當(dāng)黑色金屬(鐵片)進入傳感器控制區(qū)時，即可精確地發(fā)出電信號，能夠?qū)C械位移的物理量無接觸準確地轉(zhuǎn)變成電量，變化的狀態(tài)由傳感器同時用光電信號顯示出來，便于安裝人員在現(xiàn)場安裝調(diào)試。運行時工作人員通過傳感器的光電信號觀察機械運動和傳感器工作狀態(tài)。本傳感器具有重復(fù)定位高，無觸點，檢測頻率寬，可靠性強，體積小，安裝調(diào)試方便之特點，可廣泛地應(yīng)用在機械、冶金、化工、紡織等領(lǐng)域，作為機械位置、旋轉(zhuǎn)、速度檢測傳感器，也可作為無觸點開關(guān)，自動化技術(shù)控制元件。
文檔編號G01B7/02GK2107635SQ9122413
公開日1992年6月17日 申請日期1991年9月3日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月3日
發(fā)明者朱曉明 申請人:朱曉明