專利名稱：單線防爆行程開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及自動控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及防爆和需要遠距離傳送控制信號 的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
機械設(shè)備的組件經(jīng)常需要進行移動或轉(zhuǎn)動，例如車床的刀架或雷達天線的底座 等，為了使這些機械設(shè)備安全運行，就需要行程開關(guān)或限位開關(guān)等器件來控制行程。常見的行程開關(guān)或限位開關(guān)主要有兩類第一類為機械結(jié)構(gòu)的行程開關(guān)，如中國專利ZL94238218.8中所公開的開關(guān)就是 這類機械結(jié)構(gòu)的開關(guān)。這類機械結(jié)構(gòu)的開關(guān)存在以下缺陷1、笨重、體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不能 在細長、狹窄、空間受限制的位置使用；2、觸點電流大，閉合和斷開時會產(chǎn)生電火花，不能在 易燃易爆的場合使用；3、控制信號難以遠距離傳輸，難以實行遙控、遙測。第二類是利用紅外光的行程開關(guān)，這類開關(guān)很大程度上克服了機械開關(guān)的不足， 但存在以下的缺陷1、在很多場合紅外光容易被遮擋，例如在海用艦載雷達上，海上鹽霧會 遮擋紅外光，在木工機床上，木屑容易遮擋紅外光，因此不能使用；2、控制信號的電流較大， 至少需要毫安級的電流，遠距離傳輸和遙控均難以實現(xiàn)；3、線路復(fù)雜，造價高。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的實用新型內(nèi)容針對上述行程開關(guān)或限位開關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)的不足，而 提供一種單線防爆行程開關(guān)。本實用新型所采用的技術(shù)方案如下市政供電的民用220V，50Hz交流電通常具有兩條線路相線L和中線N。一般的 機械、電子設(shè)備為了用電安全，中線N都與大地相連接。如圖1所示，當彈性觸頭K與接地金屬E(機械、電子設(shè)備的一部分)接觸時，可以 得到控制電壓U,只要電阻R足夠大，控制電流I就可以小到微安級(例如5 μ A)，彈性觸頭 K與接地金屬E接觸時，不會產(chǎn)生電火花。并且，由于二極管D與高阻值電阻R的作用，彈性 觸頭K與接地金屬E斷開時，彈性觸頭K對人體是安全的，不會發(fā)生觸電事故。將電壓為U,電流I為微安級的控制信號施加到高靈敏度的電壓比較器上，即可以 實現(xiàn)開關(guān)控制。當圖1中的彈性觸頭K與接地金屬E接觸時，電壓U值高于設(shè)定的基準電 壓，電壓比較器輸出高電平；當彈性觸頭K與接地金屬E斷開不接觸時，U = 0，I = 0，電壓 比較器輸出低電平。采用放大電路對電壓比較器的輸出進行電流放大，再將放大的電流施加到繼電器 的勵磁線圈上，就可以實現(xiàn)繼電器動觸點的吸合與復(fù)位，即實現(xiàn)對系統(tǒng)的開關(guān)控制。本實用新型進一步采取的技術(shù)措施為將放大電路、電壓比較器、繼電器正常工作所需的直流穩(wěn)壓電源電路與控制信號 電路結(jié)合在一起，直流穩(wěn)壓電路既實現(xiàn)整流、穩(wěn)壓的功能，又完成構(gòu)成控制信號流通回路的
3作用。將直流穩(wěn)壓電路、電壓比較器、三極管、繼電器等電子器件放入密封封裝中，該密 封封裝與作為傳感器的彈性觸頭K之間采用導(dǎo)線連接，提高了安全性。實用新型特征1、控制信號來自220V，50Hz民用交流電；2、控制信號經(jīng)電阻R降壓、二極管D整流后獲得；3、傳感器為單線彈性觸頭；4、單線彈性觸頭通過與大地連接后獲得控制信號；5、控制信號通過電壓比較器輸出高電平或低電平。本實用新型的優(yōu)點1、彈性觸頭K與電阻R之間的導(dǎo)線長度無任何限制。因為電阻級的高阻 值電阻，長距離導(dǎo)線自身所呈現(xiàn)的電阻與電阻R阻值相比較，可以忽略不計。因此，本實用 新型的彈性觸頭K與主控盒可以異地安裝而無需遠傳放大器，可以方便地實現(xiàn)遙控。2、信號電流I為μ A級電流，不會產(chǎn)生電火花，安全性能出色。3、彈性觸頭K可以做成微型觸頭，因而本實用新型可以用于安裝空間受限的場
I=I O4、控制信號采自220V的交流電路，凡電壓小于220V的干擾信號對本實用新型均 難以構(gòu)成干擾，故本實用新型具有較強的抗干擾能力。5、本實用新型只須一條線路(單線路)就獲得了控制信號，與需采用雙線路才能 獲得控制信號的普通行程開關(guān)相比較，系統(tǒng)的布線與安裝均非常便利。

圖1為本實用新型獲取控制信號的原理圖；圖2為本實用新型的觸頭結(jié)構(gòu)圖；圖3為本實用新型第一實施例的電路原理圖；圖4為本實用新型第二實施例的電路原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型進行詳細描述。但應(yīng)當理解這里的說明僅以示例形式 作為解釋說明，并不構(gòu)成對本實用新型保護范圍的限制。圖1是本實用新型獲取控制信號的原理圖。如圖1所示，當彈性觸頭K與接地金 屬E(機械、電子設(shè)備的一部分)接觸時，可以得到控制電壓U，只要電阻R足夠大，控制電流 I就可以小到微安級(例如5 μ A)，彈性觸頭K與接地金屬E接觸時，不會產(chǎn)生電火花。并 且由于二極管D與高阻值電阻R的作用，彈性觸頭K與接地金屬E斷開時，彈性觸頭K對人 體是安全的，不會發(fā)生觸電事故。將電壓為U,電流I為微安級的控制信號施加到高靈敏度的電壓比較器上，即可以 實現(xiàn)開關(guān)控制。當圖1中的彈性觸頭K與接地金屬E接觸時，電壓U值高于設(shè)定的基準電 壓，電壓比較器輸出高電平；當彈性觸頭K與接地金屬E斷開不接觸時，U = 0，I = 0，電壓 比較器輸出低電平。[0034]圖2為本實用新型的彈性觸頭K的結(jié)構(gòu)示意圖，由觸頭部分30，彈性組件38，觸頭 固定組件32，36和導(dǎo)線34組成。圖3為本實用新型第一實施例的電路原理圖。結(jié)合圖1-圖3，主控盒內(nèi)設(shè)有由Cp R1組成的降壓電路，由D1-D4組成的橋式整流電路，以上電路共同作用，可為繼電器J、三極 管V1、電壓比較器IC1提供直流穩(wěn)壓電源。它們的工作過程是在AC220V交流電正半周時，電流的流通途徑為相線L — C1, R1降壓電路一D4 — R2 — Rab (a、b兩端向右看的等效負載)一橋路接地一D2 —中線N。在AC220V交流電負半周時，電流的流通途徑為中線N — D3 — R2 — Rab —橋路接 地一D1 — C1, R1降壓電路一相線L。以上的工作過程與電容、電阻降壓的直流穩(wěn)壓電元的工作過程相同。下面將說明由Cp R1組成的降壓電路，由D1-D4組成的橋式整流電路，在本實用新 型中，它們不僅起到了上述整流、降壓作用，而且在控制信號產(chǎn)生的過程中，它們也起重要 作用?？刂菩盘柕漠a(chǎn)生過程如前所述，AC220V交流電在入戶前，中線N已經(jīng)接地，因此 圖1-3中的導(dǎo)體E已經(jīng)接地，則其也與中線N連通。所以在AC220V交流負半周時，如果導(dǎo) 體E與彈性觸頭K相接觸時，則控制信號電流按下述途徑流通導(dǎo)體E—彈性觸頭K —R8(降壓)一D7(整流)一C4、C5(濾波)一R6(分壓)一R7(獲 得送至電壓比較器IC1的信號電壓)一橋路接地一D1^CpR1UiS)—相線L。由此可以看出，在本實用新型中，C1, R1和D1-D4組成降壓-整流電路，既是產(chǎn)生直 流穩(wěn)壓電源的部件，也是產(chǎn)生控制信號的重要部件。直流電壓施加在a、b兩端，只要適當?shù)卣{(diào)整R5、R0的值，就可以在電壓比較器IC1 的2端獲得比較器基準電壓U2。同樣，只要適當?shù)卣{(diào)整R6、R7、R8的值，就可以獲得信號電壓 U3。當彈性觸頭K與導(dǎo)體E接觸時，U3 > 0 ；當彈性觸頭K與導(dǎo)體E脫離不接觸時，U3 = 0。當U3 > 0時，調(diào)整R6、R7、R8的值，使得U3 > U2，此時電壓比較器IC1的1端輸出電 平高，三極管V1導(dǎo)通，繼電器J的動觸點吸合，其常開觸點Jk閉合，負載(繼電器、交流接觸 器、電磁閥等)與AC220V接通。當彈性觸頭K與導(dǎo)體E脫離不接觸時，U3 = 0。此時電壓比較器IC1的1端為低電 平，三極管V1截止，繼電器J的勵磁線圈無電流，其常開觸點Jk斷開，負載(繼電器、交流接 觸器、電磁閥等)與AC220V也斷開。由此可見，通過單線彈性觸頭K與接地導(dǎo)體E之間的接觸與脫離，就達到了繼電器 常開觸點Jk的開關(guān)。需要指出的是第一，采用常閉觸點的繼電器也適用于本實用新型，這對本領(lǐng)域技 術(shù)人員來說是顯而易見的。第二，在本實施例中，負載的電源為AC220V，但在實際應(yīng)用中， 負載的電源可以任意配置，可以是交流電源也可以是直流電源，可以采用220V，也可以是 110V、24V、12V等。第三，可以通過增大R8的阻值，使得控制信號為μΑ級的電流，這樣彈性 觸頭K與接地金屬E接觸時，不會產(chǎn)生電火花；同時，本實用新型的主控盒是密封的，繼電器 的觸點也是密封的，因此本實用新型可以在易燃易爆的場合使用。圖4為本實用新型第二實施例的電路原理圖。如圖4所示，采用了兩個如本實用 新型第一實施例的單線行程開關(guān)，其中方框11和12表示主控盒，彈簧線表示本實用新型的彈性觸頭K1和K2，K11和K22表示繼電器的常閉觸點。圖4中的運動平臺Ε，可以理解為往復(fù)運動的機械設(shè)備，如往復(fù)運動的平面磨床工 作臺，或者作扇形掃描運動的雷達天線底座。J0為時間繼電器，K0為J0的延遲接通開關(guān)J左、J右為交流接觸器的線圈，K左ρΚ左 2、κ￡3為受J左控制的常開觸點，K￡4為受“控制的常閉觸點；I^pKuju為受J右控 制的常開觸點，K^4為受Jt控制的常閉觸點。本實施例的控制過程為當三相交流電合閘接通時，時間繼電器Jtl通電并開始延遲計時，此時Ktl為斷開狀 態(tài)。交流接觸器￡與電源斷開不通電，故κ￡4閉合。若此時運動平臺E與K2遠離未接觸，則K22閉合。此時，由于Κ￡4與K22均閉合，故 J右與380V交流電源接通，K ^ i、K ^ 2、K ^ 3接通，K ^ 4斷開，三相電機以ABC相序轉(zhuǎn)動，帶動E 向右運動，接地導(dǎo)體E與彈性觸頭K2接觸，從而K22斷開，則Jt斷電，Ku JuJu斷開，K 右4接通，此時時間繼電器J0延時時間已到，K0已閉合，從而J左通電，K左丨、1(左2、1(左3接通，K ^4斷開，三相電機以ACB相序轉(zhuǎn)動，帶動E向左運動，接地導(dǎo)體E與彈性觸頭K1接觸，從而 K11斷開，則斷電，而接地導(dǎo)體E與彈性觸頭K2非接觸，K22接通，則Jt斷電。如此周而復(fù) 始地工作。其中延時繼電器Jtl的作用是防止三相交流電合閘時，￡與Jt同時接通。最后應(yīng)該說明，以上實施例僅用以說明本實用新型而并非限制本實用新型的技術(shù) 方案，所以，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當理解，雖然在理解本實用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，可以 對本實用新型進行修改或等同替換，但一切不脫離本實用新型的實質(zhì)和范圍的技術(shù)方案及 改進，均應(yīng)在本實用新型的權(quán)利要求所涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種單線防爆行程開關(guān)，由彈性觸頭K和控制電路組成，其特征在于所述彈性觸頭K由觸頭部分、彈性組件、觸頭固定組件和導(dǎo)線等組成；所述控制電路由降壓電路、橋式整流電路、繼電器、三極管、電壓比較器等組成；其中，直流穩(wěn)壓電路、電壓比較器、三極管、繼電器等電子器件密封封裝，該密封封裝與作為傳感器的彈性觸頭K之間采用導(dǎo)線連接。
2.如權(quán)利要求1所述的單線防爆行程開關(guān)，其特征在于當彈性觸頭K與設(shè)備的接地金屬E接觸時，可以得到控制電壓U，將該控制電壓U作為 控制信號施加到電壓比較器上，當彈性觸頭K與接地金屬E接觸時，電壓U值高于設(shè)定的基 準電壓，電壓比較器輸出高電平；當彈性觸頭K與接地金屬E斷開不接觸時，U = 0，I = 0， 電壓比較器輸出低電平；放大電路對電壓比較器的輸出進行電流放大，再將放大的電流施加到繼電器的勵磁線 圈上，實現(xiàn)繼電器動觸點的吸合與復(fù)位，即實現(xiàn)對系統(tǒng)的開關(guān)控制。
3.如權(quán)利要求1所述的單線防爆行程開關(guān)，其特征在于負載的電源能夠進行不同的配置，可以是交流電源也可以是直流電源，可以采用220V， 或是 110V、24V、12V。
4.如權(quán)利要求1所述的單線防爆行程開關(guān)，其特征在于采用兩個所述的單線防爆行程開關(guān)組合使用，當三相交流電合閘接通時，時間繼電器 通電并開始延遲計時，此時Ktl為斷開狀態(tài)，交流接觸器￡與電源斷開不通電，故K￡4閉合；若此時運動平臺E與K2遠離未接觸，則K22閉合，K^4與K22均閉合，“與380V交流電 源接通，Kujuju接通，I^4斷開，三相電機以ABC相序轉(zhuǎn)動，帶動E向右運動，接地導(dǎo) 體E與彈性觸頭K2接觸，從而K22斷開，則Jt斷電，Κ；^、1^2、K^3斷開，K^4接通，此時時 間繼電器Jtl延時時間已到，Ktl已閉合，從而、通電，Κ￡1、Κ￡2、Κ￡3接通，Κ￡4斷開，三相電 機以ACB相序轉(zhuǎn)動，帶動E向左運動，接地導(dǎo)體E與彈性觸頭K1接觸，從而K11斷開，則 斷電，而接地導(dǎo)體E與彈性觸頭K2非接觸，K22接通，則Jt斷電，如此循環(huán)地工作。
專利摘要本實用新型涉及一種單線防爆行程開關(guān)，由彈性觸頭K和控制電路組成，當彈性觸頭K與設(shè)備的接地金屬E接觸時，可以得到控制電壓U，將該控制電壓U作為控制信號施加到電壓比較器上，當彈性觸頭K與接地金屬E接觸時，電壓U值高于設(shè)定的基準電壓，電壓比較器輸出高電平；當彈性觸頭K與接地金屬E斷開不接觸時，U＝0，I＝0，電壓比較器輸出低電平；放大電路對電壓比較器的輸出進行電流放大，再將放大的電流施加到繼電器的勵磁線圈上，實現(xiàn)繼電器動觸點的吸合與復(fù)位，即實現(xiàn)對系統(tǒng)的開關(guān)控制。
文檔編號H02H3/20GK201629554SQ201020158538
公開日2010年11月10日 申請日期2010年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月14日
發(fā)明者汪孟金 申請人:寧波市鎮(zhèn)海華泰電器廠