專利名稱：磁敏接近開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種磁敏接近開關(guān)，它是一種在工業(yè)自動化領(lǐng)域中廣泛使用的開關(guān)型傳感裝置。
本實用新型實現(xiàn)上述目的的方案是一種磁敏接近開關(guān)，包括控制元件、執(zhí)行機構(gòu)、開關(guān)信號輸出端，其特征是還包括磁場源、磁性傳感器，所述磁性傳感器位于磁場源的磁場中，所述控制元件是磁性介質(zhì)，它位于所述磁性傳感器和磁場源之間；所述磁性傳感器的輸出信號經(jīng)執(zhí)行機構(gòu)與開關(guān)信號輸出端相連。。
采用以上方案的有益效果由于本實用新型利用巨磁電阻效應(yīng)，采用巨磁電阻傳感器作為感受器，它對于外界磁場變化極高的靈敏性，因此同樣能實現(xiàn)高精度控制。同時，由于該結(jié)構(gòu)具有抗非磁性惡劣環(huán)境、適用頻率高、使用壽命長的特點，因此將在某些領(lǐng)域取代光電接近開關(guān)使用。
圖2為巨磁電阻傳感器結(jié)構(gòu)原理圖；圖3為巨磁電阻傳感器外形及引出腳示意圖；圖4為磁敏接近開關(guān)的線路框圖及原理圖。


圖1中1為巨磁電阻(GMR)傳感器，2為外磁場源，產(chǎn)生磁場H。當(dāng)2移動到距離1為d時，其磁場H導(dǎo)致1的電阻變化，對外輸出表征為電壓信號的變化，這也即開關(guān)控制信號的來源。3為磁性介質(zhì)。當(dāng)1和2間的距離保持不變，而2產(chǎn)生的磁場H能被1所感應(yīng)，此時若在其間放入3，則由于磁介質(zhì)對磁場的屏蔽作用，當(dāng)該介質(zhì)材料和形狀設(shè)計合理時，那麼1處的磁場將被減小到不能被其感應(yīng)的程度。這是該種結(jié)構(gòu)中又一種進行磁控開關(guān)的原理。此處3的選擇不是很嚴格，通常一般的磁性介質(zhì)通過改變大小、厚度即可實現(xiàn)。
圖2中4是鍍膜基底，5是緩沖層，6、7、8是磁性/非磁性/磁性薄膜結(jié)構(gòu)，9、10是保護層。該結(jié)構(gòu)中基底4可以根據(jù)設(shè)計結(jié)構(gòu)不同有不同的選擇，但一般用Si較多一些。5～10層的選擇也一樣，主要根據(jù)設(shè)計結(jié)構(gòu)確定。并且該示意圖中的6～8層的結(jié)構(gòu)可以重復(fù)多次，或者在7層的結(jié)構(gòu)中加入氧化層等，主要的目的是增加傳感器的靈敏度或者增大傳感器的MR(磁致電阻)率，以適應(yīng)不同的應(yīng)用需要。
圖3為巨磁電阻(GMR)傳感器1的結(jié)構(gòu)外形示意圖，11～14是它的接線引腳，15為傳感器1的定位標志，有了此標志，才能確定11～14引腳的意義。巨磁電阻(GMR)傳感器為有源工作器件，其工作時必須外接入電源。如圖示，則腳11為工作電源接入腳，14為接地腳，12、13為信號輸出腳。根據(jù)工作需要，有時采用單端輸出等接線形式。如此處圖4中所示即是一種單端接線形式。
圖4是該實用新型的電線路原理圖。其原理分析如下當(dāng)無外加磁場信號時，12腳輸出電壓約為1/2VCC。調(diào)整電位器W的值，使UB電壓略高于1/2VCC。當(dāng)2接近1時，12腳就會輸出高于1/2VCC的電壓，并隨磁場強度的增大，其電壓值也相應(yīng)增大。當(dāng)UA＞UB時，比較器輸出高電平，Q1導(dǎo)通，LED亮，接近開關(guān)輸出低電平。而當(dāng)UA＜UB時則相反。通過調(diào)節(jié)W的值，可以調(diào)節(jié)感應(yīng)距離和檢測范圍。
當(dāng)固定1與2之間的距離，且1工作在非飽和區(qū)，并使比較器輸出高電平，當(dāng)3進入磁場區(qū)域，由于軟磁體的作用，改變了磁場分布，從而影響UA電壓，當(dāng)UA＜UB時，比較器反轉(zhuǎn)，Q1截止，LED滅，接近開關(guān)輸出低電平。根據(jù)此原理，可制成不同結(jié)構(gòu)的接近開關(guān)。其中，Q1構(gòu)成驅(qū)動電路，Q1和比較器共同構(gòu)成執(zhí)行電路。
此處所述只是該實用新型的最基本的結(jié)構(gòu)情況。它的新穎性在于利用巨磁電阻(GMR)這一新的技術(shù)實現(xiàn)接近開關(guān)控制的目的，在部分領(lǐng)域取代如光電接近開關(guān)等器件。但不局限于以上所述的基本結(jié)構(gòu)，任何建立于此構(gòu)思基礎(chǔ)上的應(yīng)用都應(yīng)理解為在該專利的保護之列。
權(quán)利要求1.一種磁敏接近開關(guān)，包括控制元件(3)、執(zhí)行機構(gòu)、開關(guān)信號輸出端，其特征是還包括磁場源(2)、磁性傳感器(1)，所述磁性傳感器(1)位于磁場源(2)的磁場中，所述控制元件(3)是磁性介質(zhì)，它位于所述磁性傳感器(1)和磁場源(2)之間；所述磁性傳感器(1)的輸出信號經(jīng)執(zhí)行機構(gòu)與開關(guān)信號輸出端相連。
2.如權(quán)利要求1所述的磁敏接近開關(guān)，其特征是所述磁性傳感器(1)是巨磁電阻傳感器。
3.如權(quán)利要求1或2所述的磁敏接近開關(guān)，其特征是所述執(zhí)行機構(gòu)包括一個比較器，該比較器的一個輸入端與磁性傳感器(1)的輸出端相連，另一個輸入端為基準信號。
4.如權(quán)利要求所述的磁敏接近開關(guān)，其特征是所述執(zhí)行機構(gòu)還包括一個驅(qū)動電路，它的輸入端與所述比較器的輸出端相連。
專利摘要本實用新型公開一種磁敏接近開關(guān),包括控制元件、執(zhí)行機構(gòu)、開關(guān)信號輸出端,其特征是:還包括磁場源、磁性傳感器,所述磁性傳感器位于磁場源的磁場中,所述控制元件是磁性介質(zhì),它位于所述磁性傳感器和磁場源之間;所述磁性傳感器的輸出信號經(jīng)執(zhí)行機構(gòu)與開關(guān)信號輸出端相連。由于本實用新型利用巨磁電阻效應(yīng),采用巨磁電阻傳感器作為感受器,它對于外界磁場變化極高的靈敏性,因此同樣能實現(xiàn)高精度控制。同時,由于該結(jié)構(gòu)具有抗非磁性惡劣環(huán)境、適用頻率高、使用壽命長的特點,因此將在某些領(lǐng)域取代光電接近開關(guān)使用。
文檔編號H03K17/94GK2501256SQ0125761
公開日2002年7月17日 申請日期2001年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月24日
發(fā)明者庫萬軍 申請人:庫萬軍