專利名稱：一種高頻振蕩式接近開關(guān)的電路結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高頻振蕩式接近開關(guān)的電路結(jié)構(gòu)，尤其是一種晶體 管和集成電路混合型高頻振蕩式接近開關(guān)。
背景技術(shù)：
高頻振蕩式接近開關(guān)(后簡稱接近開關(guān))應(yīng)用于替代微動開關(guān)、限位開 關(guān)等機(jī)械開關(guān)對金屬物體(后簡稱工件)進(jìn)行檢測。與其它方式比較具有不接 觸、無磨損、高可靠、長壽命、高速響應(yīng)、耐潮濕、耐油污的特點(diǎn)。
現(xiàn)有接近開關(guān)采用的電路形式一般分為兩類:全分立元件和專用集成電 路加輸出驅(qū)動晶體管。前者電路復(fù)雜，生產(chǎn)、調(diào)試繁瑣，成本較高，否則動 作距離、響應(yīng)速度、 一致性等指標(biāo)很難同時(shí)保證。后者生產(chǎn)調(diào)試簡單方便， 一致性好，成本也較低，但對電感(敏感元件)的要求特別高，成為制約量 產(chǎn)的瓶頸。如圖l所示，接近開關(guān)由振蕩電路、檢出電路、控制與驅(qū)動電路、 輸出電路四個(gè)部分組成，專用IC (集成電路)把前面三個(gè)部分集成在一起， 電路十分簡潔，但它對電感L的要求非?？量?。如上述四部分全部由分立元 件構(gòu)成，則一系列性能互相矛盾，解決起來電路相當(dāng)復(fù)雜，成本也較高；如 采用較簡單的電路，很多性能又難以保證，調(diào)整也困難。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種晶體管和集 成電路混合型高頻振蕩式接近開關(guān)的電路結(jié)構(gòu)，其電路簡潔，對電感的要求 相對較低，生產(chǎn)調(diào)試方便，成本不高，動作距離、響應(yīng)速度等主要指標(biāo)一致 性較好，并可方便地實(shí)現(xiàn)多種輸出方式的目的。
按照本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，一種高頻振蕩式接近開關(guān)的電路結(jié)構(gòu)， 包括依次連接的振蕩電路、檢出電路、邏輯判斷控制與驅(qū)動電路和輸出電路， 所述振蕩電路并聯(lián)有第零電感和第零電容，特征是所述邏輯判斷控制與驅(qū) 動電路采用雙運(yùn)算放大器或雙比較器的集成電路芯片；所述檢出電路的輸出
端分別連接第一運(yùn)算放大器的同相輸入端或第一比較器的同相輸入端，以及
第二運(yùn)算放大器的反相輸入端或第二比較器的反相輸入端；參考源的輸出端 分別連接第一運(yùn)算放大器的反相輸入端或第一比較器的反相輸入端，以及第 二運(yùn)算放大器的同相輸入端或第二比較器的同相輸入端；所述第一運(yùn)算放大器的輸出端或第一比較器的輸出端通過第十電阻連接輸出電路；所述第二運(yùn) 算放大器的輸出端或第二比較器的輸出端通過第二十電阻連接輸出電路。
所述輸出電路包括第一輸出驅(qū)動晶體管和第二輸出驅(qū)動晶體管，所述第 一輸出驅(qū)動晶體管的基極連接第十電阻，集電極為反相輸出端，所述第二輸 出驅(qū)動晶體管的基極連接第二十電阻，集電極為同相輸出端。
所述振蕩電路和檢出電路采用分立元件組成，采用第一晶體管的基極和 發(fā)射極接地，集電極分別連接第一電感和第四電容的一端，第三電容與第一 電感并聯(lián)，第一電阻和第四電阻的串聯(lián)支路一端連接第一晶體管的基極，另 一端連接第一電感的可調(diào)滑塊和高電平，第二電容一端連接第一晶體管的基 極，另一端連接第一電感的另一端，第二晶體管發(fā)射極接地，基極連接第四 電容的另一端，并通過第三電阻和第二電阻接高電平，第二晶體管的集電極 通過第五電容接地，并通過第五電阻接高電平，第三電阻和第二電阻的中間 點(diǎn)通過二極管接地。
本實(shí)用新型與已有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、 在面積有限的同一塊PCB (印刷電路板)上，方便地實(shí)現(xiàn)常開、常 閉、PNP、 NPN等多種輸出形式。
2、 無需調(diào)整。
3、 在參考源穩(wěn)定的條件下，電路穩(wěn)定性好，基本不受電源、溫度變化的 影響；接近開關(guān)的工作環(huán)境為電壓10-30V，環(huán)境溫度0-50。C或更寬。
4、 一致性好。
5、 價(jià)格不高。

圖l是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本實(shí)用新型振蕩電路與檢出電路原理圖。
圖3、圖4分別是本實(shí)用新型的邏輯判斷控制與驅(qū)動電路原理圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
如圖1所示，本實(shí)用新型包括依次連接的振蕩電路、檢出電路、邏輯判 斷控制與驅(qū)動電路和輸出電路，所述振蕩電路并聯(lián)有第零電感L和第零電容 C。
圖3是本實(shí)用新型的邏輯判斷控制與驅(qū)動電路的原理圖，也即本實(shí)用新 型的核心部分。下面以LM358為例對本實(shí)用新型作詳細(xì)說明。如圖3所示，LM358構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)的雙比較器電路。In為檢出電路輸出的信 號，Vr為參考源，OUT1為反相輸出(常閉)，OUT2為同相輸出(常開)； Tl、 T2為輸出驅(qū)動晶體管，即相當(dāng)于圖l的輸出電路。
所述檢出電路的輸出端In分別連接LM358的第一運(yùn)算放大器N1A的同 相輸入端，以及第二運(yùn)算放大器N1B的反相輸入端；參考源的輸出端Vr分 別連接第一運(yùn)算放大器N1A的反相輸入端，以及第二運(yùn)算放大器N1B的同 相輸入端；所述第一運(yùn)算放大器N1A的輸出端通過第十電阻R10連接第一 輸出驅(qū)動晶體管T1的基極；所述第二運(yùn)算放大器N1B的輸出端通過第二十 電阻R20連接第二輸出驅(qū)動晶體管T2的基極。所述第一輸出驅(qū)動晶體管Tl 的集電極為反相輸出端OUTl，所述第二輸出驅(qū)動晶體管T2的集電極為同相 輸出端OUT2。
所述邏輯判斷控制與驅(qū)動電路采用雙運(yùn)算放大器的集成電路芯片，分別 稱為第一運(yùn)算放大器N1A和第二運(yùn)算放大器N1B;所述檢出電路的輸出端 In分別連接第一運(yùn)算放大器N1A的同相輸入端，以及第二運(yùn)算放大器N1B 的反相輸入端；參考源的輸出端Vr分別連接第一運(yùn)算放大器N1A的反相輸 入端，以及第二運(yùn)算放大器N1B的同相輸入端；所述第一運(yùn)算放大器N1A 的輸出端通過第十電阻R10連接輸出電路；所述第二運(yùn)算放大器N1B的輸 出端通過第二十電阻R20連接輸出電路。
本實(shí)用新型用分立元件構(gòu)成振蕩電路與檢出電路，對第零電感L的要求 比較容易滿足；集成化的邏輯判斷控制與驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)簡潔、性能穩(wěn)定、免 調(diào)試，便于生產(chǎn)，成本也不高。所述邏輯判斷控制與驅(qū)動電路可以采用雙比 較器，如集成電路LM393\LM2903及其同類品；也可采用雙運(yùn)放，如
所述同類品包含同一廠牌的不同質(zhì)量等級芯片和其它廠商的仿制品^
如圖2所示，所述振蕩電路和檢出電路采用分立元件組成。圖2中第四 電容C4左側(cè)的部分對應(yīng)圖1的振蕩電路，第四電容C4右側(cè)的部分對應(yīng)圖1 的檢出電路。第一晶體管Ql的基極和發(fā)射極接地，集電極分別連接第一電 感L1和第四電容C4的一端，第三電容C3與第一電感L1并聯(lián)，第一電阻 Rl和第四電阻R4的串聯(lián)支路一端連接第一晶體管Ql的基極，另一端連接 第一電感Ll的可調(diào)滑塊和高電平VCC，第二電容C2 —端連接第一晶體管 Ql的基極，另一端連接第一電感L1的另一端。第二晶體管Q2發(fā)射極接地， 基極連接第四電容C4的另一端，并通過第三電阻R3和第二電阻R2接高電
5平，第二晶體管Q2的集電極(為所述檢出電路的輸出)通過第五電容C5接 地，并通過第五電阻R5接高電平。第三電阻R3和第二電阻R2的中間點(diǎn)通 過二極管D1接地。
其中，第一晶體管Q1、第一電感L1、第二電容C2、第三電容C3組成 LC振蕩器，第二晶體管Q2為檢出器。當(dāng)有工件接近第一電感L1時(shí)，振蕩 電路損耗增大導(dǎo)致停振，第二晶體管Q2輸出由低轉(zhuǎn)高。無工件時(shí)輸出為低 電平。
圖1的邏輯判斷控制與驅(qū)動電路若繼續(xù)由分立元件構(gòu)成同時(shí)又要兼顧各 項(xiàng)性能，就要使用五個(gè)以上的晶體管，還有幾個(gè)外圍器件，再加上輸出驅(qū)動 晶體管和指示燈，想全部擠在一塊8mmX30mm的PCB上，還要留有調(diào)整的 位置會相當(dāng)困難。而簡化電路又會使一系列性能無法同時(shí)滿足，只能在某些 方面妥協(xié)。
如圖4所示，所述邏輯判斷控制與驅(qū)動電路采用雙比較器，分別稱為第 一比較器N2A和第二比較器N2B。所述檢出電路的輸出端In分別連接第一 比較器N2A的同相輸入端，以及第二比較器N2B的反相輸入端；參考源的 輸出端Vr分別連接第一比較器N2A的反相輸入端，以及第二比較器N2B的 同相輸入端；所述第一比較器N2A的輸出端通過第十電阻R10連接輸出電 路；所述第二比較器N2B的輸出端通過第二十電阻R20連接輸出電路。
本實(shí)用新型采用的分立元件和集成電路混合式電路結(jié)構(gòu)有效地避免了全 分立元件電路和專用集成電路的缺陷并保留它們的優(yōu)點(diǎn)，成本合理，性價(jià)比 咼<=
權(quán)利要求1、一種高頻振蕩式接近開關(guān)的電路結(jié)構(gòu)，包括依次連接的振蕩電路、檢出電路、邏輯判斷控制與驅(qū)動電路和輸出電路，所述振蕩電路并聯(lián)有第零電感(L)和第零電容(C)，其特征是所述邏輯判斷控制與驅(qū)動電路采用雙運(yùn)算放大器或雙比較器的集成電路芯片；所述檢出電路的輸出端(In)分別連接第一運(yùn)算放大器的同相輸入端或第一比較器的同相輸入端，以及第二運(yùn)算放大器的反相輸入端或第二比較器的反相輸入端；參考源的輸出端(Vr)分別連接第一運(yùn)算放大器的反相輸入端或第一比較器的反相輸入端，以及第二運(yùn)算放大器的同相輸入端或第二比較器的同相輸入端；所述第一運(yùn)算放大器的輸出端或第一比較器的輸出端通過第十電阻(R10)連接輸出電路；所述第二運(yùn)算放大器的輸出端或第二比較器的輸出端通過第二十電阻(R20)連接輸出電路。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種高頻振蕩式接近開關(guān)的電路結(jié)構(gòu)，其特征是 所述輸出電路包括第一輸出驅(qū)動晶體管(Tl)和第二輸出驅(qū)動晶體管(T2)， 所述第一輸出驅(qū)動晶體管(Tl)的基極連接第十電阻(RIO)，集電極為反相 輸出端(OUTl)，所述第二輸出驅(qū)動晶體管(T2)的基極連接第二十電阻(R20)，集電極為同相輸出端(OUT2)。
3、 如權(quán)利要求1所述的一種高頻振蕩式接近開關(guān)的電路結(jié)構(gòu)，其特征是 所述振蕩電路和檢出電路采用分立元件組成，其主要采用第一晶體管(Ql) 的基極和發(fā)射極接地，集電極分別連接第一電感(Ll)和第四電容(C4)的 一端，第三電容(C3)與第一電感(Ll)并聯(lián)，第一電阻(Rl)和第四電阻(R4)的串聯(lián)支路一端連接第一晶體管(Ql)的基極，另一端連接第一電感 (Ll)的可調(diào)滑塊和高電平(VCC)，第二電容(C2) —端連接第一晶體管 (Ql)的基極，另一端連接第一電感(Ll),第二晶體管(Q2)發(fā)射極接地， 基極連接第四電容(C4)的另一端，并通過第三電阻(R3)和第二電阻(R2) 接高電平，第二晶體管(Q2)的集電極通過第五電容(C5)接地，并通過第 五電阻(R5)接高電平，第三電阻(R3)和第二電阻(R2)的中間點(diǎn)通過二 極管(Dl)接地。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于自動控制領(lǐng)域檢測金屬物體的高頻振蕩式接近開關(guān)的電路結(jié)構(gòu)，其包括依次連接的振蕩電路、檢出電路、邏輯判斷控制與驅(qū)動電路和輸出電路，所述振蕩電路并聯(lián)有第零電感和第零電容；所述邏輯判斷控制與驅(qū)動電路采用雙運(yùn)算放大器或雙比較器集成電路；所述振蕩電路和檢出電路采用分立元件組成。本實(shí)用新型的分立元件和IC混合式電路結(jié)構(gòu)有效地避免了全分立元件電路和專用IC電路的缺陷并保留它們的優(yōu)點(diǎn)，成本合理，性價(jià)比高。
文檔編號H03B5/18GK201345638SQ20092003788
公開日2009年11月11日 申請日期2009年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月5日
發(fā)明者李月明 申請人:光洋電子(無錫)有限公司