[实用新型]微型无接触开关装置

说明书

本实用新型涉及一种用于检测机械机构位置变化（或移动的行程）的磁电转换式微型无接触开关装置。

为了控制机械机构（或部件）移动的行程、位置的变化、以及实现准确地定位，需要检测出机械机构的确定位置。传统的方法是采用机械行程（限位）开关，由于这种开关是靠机械档块压合（或推动）开关触点动作，因而开关体积大、寿命短、重复频率低、工作不可靠，很难用于易燃、易爆、粉尘严重的作业场所。七十年代，出现了采用电子技术的无接触式接近开关，通过运动体接近开关，使开关动作（一般这种开关内均无触点。所以又称无触点开关）。目前这种开关主要有高频振荡（属电磁感应类）、静电感应、磁力作用、光电转换等几种类型，大多为分立元件结构，存在着组装零件多、体积较大、可靠性差、密封欠佳、成本较高等缺点。在《集成式接近开关及其发展动向》（载于中国《防爆电器》杂志1988年第6期）一文中揭示联邦德国西门子公司1983年发表的TCA305型接近开关专用集成电路结构框图，该开关仍属高频振荡型，其工作原理是当感应体远离振荡区时，开关产生高频振荡，反馈信号经放大、整流、整形、输出高电平信号；当感应体进入振荡区时，抑制振荡，输出为低电平信号，实现开关量的变换。整个电路做成一专用集成块取代了分立元件，使开关体积进一步减小，可靠性进一步提高，但体积仍然偏大，功耗较高，文中未提到能用于防爆环境。中国北京自动化系统工程设计院目前生产的KW系列无触点防爆开关，可用于易燃、易爆、多粉尘环境中。开关仍采用高频振荡原理。由分立元件组成，存在着体积大、功耗高、成本高、带有笨重的防爆接线盒、安装使用维护不便等缺点。

本实用新型的目的在于克服上述开关存在的缺点和不足之处，从而提供一种体积特小、功耗极低、密封性能优良的微型无接触开关装置，既能用于普通场合（普通型结构），又能安全地不另设防爆接线盒就可用于有防爆要求的地方（防爆型结构），特别适合用在精密、小巧（有一般的或防爆要求）的机械设备和只能提供很小空间（有一般的或防爆要求）的机械装置中。

本实用新型的技术方案是由发磁体、开关本体和带电缆线的密封插接头三部分组成。发磁体安装的机械设备中需要检测位置（或检测移动的行程）的机构上，开关本体与带电缆的密封插接头联好后，安装在机械设备的恰当处，使之与发磁体能形成彼此平行地相对运动，并保证有开关动作所需的相对距离。其特征在于开关本体由外壳、印制电路板及电子器件、密封插座组成，电路中有一霍尔开关集成电路和一输出电流调节器，输出电流调节器有一保护二极管、一集电极电阻（1－4KΩ）和一限流调节电阻（0－1KΩ）。电源（直流5－16V）经密封插座的电源插针、保护二极管引至集成电路的电源脚，其信号脚经集电极电阻与保护二极管的负极联接，同时又经限流调节电阻连向密封插座的信号插针，印制电路板及电子元件放置于开关体内的中间，使霍尔开关集成电路紧粘贴在开关本体外壳感应端面的内侧上，密封插座装有外壳的另一端，最后用绝缘材料加以灌封，并用螺钉固紧。带电缆线的密封插接头的密封插头插入密封插座后，实现电气联接。经三芯屏蔽电缆线和另一端的三接插头，把电源线、信号线、地线同时引向装置外。通过密封插头座紧固件把密封插头与密封插座牢固相联，并密封。发磁体由具有500GS以上磁感应强度的永磁材料或电磁线圈做成。为了增加动作距离和可靠性，在霍尔开关集成电路的背面装上一块由纯铁制成的诱磁体。开关本体外壳由非导磁材料做成。

本实用新型有普通型结构与防爆型结构两种。为了降低成本普通型结构可用三根绝缘导线直接从印制电路板中引出，然后以绝缘材料灌封，取代带电缆线的密封插接头与密封插座。

适当降低电源电压，改变集电极电阻与限流调节电阻阻值，开关本体外壳采用隔爆型非导磁材料，开关本体内以绝缘材料灌封，可以做成防爆型结构。

本实用新型采用磁感应原理，并通过磁电转换产生高、低电平关开量信号。当发磁体移动至开关本体感应端面的作用区时（或反之，开关本体移动至作用区时），霍尔元件受磁感应作用，产生一霍尔电势，经差分放大器放大、施密特触发器转换，输出器输出，再经输出调节器输出一符合要求的高电平信号（接近电源电压值）；当发磁体离开作用区时（或反之，开关本体离开作用区时），霍尔元件不产生霍尔电势，因而输出一低电平信号（约为0）。将这高、低电平信号送至控制系统，实现对机械机构的自动控制和自动计数。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

1、体积小，开关本体约22×22×20（mm），现有的TCA305型为φ30×80（mm），KW系列为φ30×100（mm）（不包括防爆接线盒）。