專利名稱：有源控制型非接觸開關的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種由電場或磁場變化操作的開關，特別是一種用于油氣井井下測試過程中的非接觸開關。
已有的非接觸式開關為如

圖1所示的裝置。負載R負所在的電路回路為主工作回路，這個回路需要被控制通斷?？刂企w和開關體構成了非接觸式開關。其中開關體內含電路，有四個引出端1、2、3、4，1、2為開關體的供電端，3、4之間對外等效為一個開關，可以表現(xiàn)為“接通”或“斷開”兩種狀態(tài)?？刂企w為一物體，如金屬體等。非接觸開關的開關體如圖1所示被接入主工作回路，主工作回路中的電源U源為開關體提供電能，用于開關體檢測控制的狀態(tài)(如控制體與開關體是否接近，控制體是否遮斷了開關體發(fā)出的信號等)，開關體將根據對控制體狀態(tài)的檢測結果，使3、4端對外表現(xiàn)為“接通”或是“斷開”狀態(tài)，從而實現(xiàn)對主工作回路的開關控制。由于控制體與開關體是非接觸的，這種開關被稱為非接觸開關。
對于某些應用場合，這類非接觸開關具有如下兩個缺點①開關體在整個工作過程中要始終耗用電源電能，這在工業(yè)控制等大多數場合下是無關緊要的，因為開關體耗用的電能要遠遠小于主工作回路耗用的電能。但對某些特殊場合，電源不能無限制提供電能而被要求盡量長時間地供電，主工作回路的工作能耗因此而設計的非常小以至于開關體的能耗可以與之相當。這時開關體的耗能是不利于主工作回路電源節(jié)能的。
②控制體對開關體的控制通常是通過機械運動以改變空間位置來實現(xiàn)的。在某些場合，控制體的機械運動或者頻繁的機械運動是難于實現(xiàn)的。
本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的不足，設計一種能節(jié)省主工作回路的電能，可通過電操作控制的非接觸開關。
本實用新型所說的非接觸開關也分為兩部分，即控制體和開關體，兩部分在電路及結構上相互獨立。其特征是控制體由振蕩器，緊接其后的諧振器和接在振蕩回路中作為振蕩元件的發(fā)射線圈組成；開關體則由接收線圈和由選頻器，檢波器，濾波器及壓控開關元件組成的開關體電路構成。
本實用新型所說的發(fā)射線圈，其線圈被纏繞在非金屬骨架上，外殼上加工有密封槽，以便安裝密封圈。
本實用新型所說的接收線圈，其線圈被密封在非金屬殼體內，線圈的引線由插座引出，殼體兩端的密封槽可安裝密封圈，以保證插座處的密封。
對于控制體，當振蕩器接通電源時，可產生固有頻率為fO的振蕩電壓，經諧振器，可在發(fā)射線圈上產生交變電流，從而在線圈的周圍激起交變磁場，其頻率也為fO。
對于開關體，當接收線圈周圍有足夠強度的交變磁場時，在其兩端會產生交變感應電動勢，選頻器保證只有頻率為fO的交變電動勢能夠輸出到檢波器，該交變電動勢經檢波器和濾波器進行檢波、濾波后，可得到直流電壓U開，當壓控開關元件得到電壓U開后，其兩個對外端將處于導通狀態(tài)，否則處于關斷狀態(tài)。
本實用新型具有如下優(yōu)點1、開關體接通所需的能量來自控制體，在它接通或斷開時都不消耗開關體所在主工作電路中的電能。
2、開關體只有在控制體充分接近并通電時才能打開，通過控制控制體中的供電可控制開關的通斷，而不需控制體的機械運動。
同時考慮到油氣井井下高溫、高壓、油液的工作環(huán)境，本實用新型還具有耐高溫，高壓和耐腐蝕的特點。
以下結合附圖進一步說明本實用新型；圖1.現(xiàn)有非接觸開關結構示意圖；圖2.本實用新型結構示意圖；圖3.控制體原理示意圖；圖4.開關體原理示意圖；圖5.控制體電路圖；圖6.發(fā)射線圈結構圖；圖7.開關體電路圖；圖8.接收線圈結構圖。
如圖2，本實用新型由控制體1和開關體2組成，兩部分在電路及結構上相互獨立?？刂企w1由振蕩器3，緊接其后的諧振器4及接在振蕩回路中作為振蕩元件的發(fā)射線圈5構成，如圖3所示。開關體由接收線圈6，選頻器7，檢波器8，濾波器9及壓電開關元件10組成，如圖4所示。由振蕩器和諧振器組成的控制體電路的一個具體實施例如圖5所示，由選頻，檢波、濾波及壓電開關組成的開關體電路的實施例如圖7所示，其中接收線圈6與電容C3構成選頻器7，二極管D1實現(xiàn)檢波，電容C4進行濾波，利用三極管T的導通和截止實現(xiàn)開關體的接通和關斷。
對于控制體1，當振蕩器3接通電源時，可產生固有頻率為fO的振蕩電壓E1，經諧振器4，可在發(fā)射線圈5上產生交變電流I1，從而在線圈的周圍激起交變磁場，其頻率也為fO。
對于開關體2，當接收線圈6周圍有足夠強度的交變磁場時，在其兩端會產生交變感應電動勢，選頻器7保證只有頻率為fO的交變電動熱E2能夠輸出到檢波器8中，該交變電動勢經檢波器8和濾波器9進行檢波、濾波后，可得到直流電壓U開，當壓控開關元件10得到電壓U開后，其兩個對外端將處于導通狀態(tài)，否則處于關斷狀態(tài)。
考慮到本實用新型將應用于油氣井下，經常處于高溫、高壓的油液中工作，本實用新型的發(fā)射線圈可以設計成如圖6所示的結構，線圈11被纏繞在非金屬骨架12上，外殼13上加工有密封槽14以便安裝密封圈，保證線圈出線處的密封；同理，接收線圈可以設計成如圖8所示的結構，線圈15被密封在非金屬殼體16內，其引線由插座17引出，殼體16兩端的密封槽18可安裝密封圈，以保證插座17處的密封。
本實用新型所述的有源控制型非接觸開關有效地克服了現(xiàn)有非接觸開關的缺點，開關體部分不耗用主工作回路電源的電能，開關打開電壓U開實際上是由控制體通過發(fā)射線圈5和接收線圈6之間的感應提供的；在控制體的發(fā)射線圈與開關體的接收線圈充分接近時，只要控制控制體所在回路中電鍵K的開關即可實現(xiàn)對開關體的開關控制而無需使控制體進行機械運動。本實用新型還考慮了在高溫、高壓的油液中工作的情況，整個結構可承受70MPa壓力，耐150℃高溫和20％鹽酸腐蝕，開關作用距離為±80mm。鑒于本實用新型的這些優(yōu)點，將其用于采用非接觸信號傳輸器的油氣井測試中，能大大地延長下井電池的使用時間。
權利要求1.一種有源控制型非接觸開關，由控制體(1)和開關體(2)組成，其特征是控制體由振蕩器(3)，緊接其后的諧振器(4)和接在振蕩回路中作為振蕩元件的發(fā)射線圈(5)構成；開關體(2)則由接收線圈(6)和由選頻器(7)，檢波器(8)，濾波器(9)及壓控開關(10)組成的開關體電路構成。
2.根據權利要求1所述的非接觸開關，其特征是發(fā)射線圈(5)的線圈(11)被纏繞在非金屬骨架(12)上，外殼(13)上加工有密封槽(14)，可安裝密封圈。
3.根據權利要求1或2所述的非接觸開關，其特征是接收線圈(6)的線圈(15)被密封在非金屬殼體(16)內，其引線由插座(17)引出，殼體兩端的密封槽(18)可安裝密封圈。
專利摘要本實用新型涉及一種有源控制型非接觸開關，它包括控制體和開關體兩部分。控制體由振蕩器，諧振器和發(fā)射線圈構成，開關體則由接收線圈、選頻器、檢波器、濾波器及壓控開關元件組成。本實用新型開關體部分不耗用主工作回路電源，開關體接通所需的能量來自控制體，開關體只有在控制體充分接近并通電時才能打開，即可通過控制控制體中的供電來控制開關的通斷而無需控制體產生機械運動。本實用新型還具有耐高溫、高壓和耐腐蝕的特點，特別適合于在油氣井測試時使用，可大大延長下井電池的使用時間。
文檔編號H03K17/94GK2198721SQ9421953
公開日1995年5月24日 申請日期1994年8月26日 優(yōu)先權日1994年8月26日
發(fā)明者丁天懷, 王勁松, 許國實 申請人:清華大學