一种双余度电感式接近开关制造技术

本发明专利技术提出一种双余度电感式接近开关，包括连接器、壳体、盖板、第一电路板、第二电路板、若干支柱、垫圈和感应头；感应头包括感应头罩、线圈和磁芯；感应头罩与壳体通过激光焊进行固接，磁芯为U型，线圈上套有磁屏蔽罩，线圈胶接在磁芯内柱上，并通过硅橡胶灌封；磁芯粘接在感应头罩内后，通过灌封胶进行灌封。两个电路板的电路设计采用厚膜集成方式，电路中的调试电阻器和电容器选用贴片元件焊接在印制板上。本发明专利技术在设计中充分考虑系列化、通用化、组合化，在有限空间尺寸内解决双余度接近开关感应头相互干扰问题，实现双余度接近开关稳定功能、性能目的，在接近开关设计领域具有一定的指导意义。指导意义。指导意义。

【技术实现步骤摘要】
一种双余度电感式接近开关


[0001]本专利技术属于接近开关设计领域，特别涉及一种双余度电感式接近开关。

技术介绍

[0002]余度设计越来越多在系统中应用，在国外倾向于用多个单余度接近开关在系统中实现冗余设计，但我国系统产品更倾向于使用单个多余度接近开关实现冗余设计。目前，国内设备应用最多的多余度接近开关为两余度，因此双余度接近开关的研究专利技术势在必行，且具有广阔的应用前景。
[0003]由于电感式接近开关可靠性高，应用范围广，所以该专利技术是基于电感式接近开关的基础上实现的双余度功能。但是双余度接近开关的设计相对单余度设计有两大难点。
[0004]一方面，双余度电感式接近开关是利用电磁感应原理进行工作的，电磁波的耦合特性从设计原理上决定双余度电感式接近开关中两个感应线圈之间相互干扰是必然存在，所以在有限空间尺寸内降低两组接近开关相互干扰，对于实现双余度接近开关功能、性能具有重要意义，对双余度电感式成功研制起着决定性作用。
[0005]另一方面，双余度电感式接近开关中两组感应线圈和探测电路一定会因为元器件、零组件批次，加工工艺等原因产生一些指标差异，特别是在温度变化的情景下更为明显，而且双余度接近开关的输出一致性和同步性有较高要求，这使得两组感应线圈和检测电路合并在一起工作时，整体指标的不确定性增加，如接近转换距离和远离转换距离精度及相应时间要求较高。因此，提高电路的稳定性和一致性，减少设计中的离散性和不确定性，对于双余度电感式接近开关的性能提升起着关键作用。
[0006]以上两方面的技术难点阻碍着双余度接近开关的应用，且在国内尚无双余度接近开关研发和应用的先例,属于完全空白的领域。

技术实现思路

[0007]本专利技术针对现阶段单电感式接近开关，从工程应用角度出发，提出了一种双余度电感式接近开关，该专利技术立足于解决抗干扰问题和提高双余度的稳定性和一致性，实现双余度电感式接近开关功能、性能，也为更多余度电感式接近开关提供设计方法和思路。
[0008]本专利技术的技术方案是：一种双余度电感式接近开关，包括连接器1、壳体2、盖板3、第一电路板5、第二电路板6、若干支柱、垫圈8和感应头10；
[0009]所述壳体2内部为多阶空腔，一端与连接器1固连，靠近另一端的壳体外壁通过激光焊9与感应头10连接；
[0010]所述盖板3用于封闭壳体2，封闭前进行灌胶；
[0011]所述第一电路板5和第二电路板6位于空腔体内，两个电路板相互平行，并通过若干支柱进行支撑固定并保持距离；
[0012]所述感应头10包括感应头罩、线圈和磁芯；其中感应头罩与壳体2通过激光焊进行固接，罩体中设有定位板，用于定位两个磁芯；磁芯为U型，两个磁芯平行放置，且开口端朝
向感应头罩的感应端面，线圈上套有磁屏蔽罩，避免两个线圈相互干扰，线圈胶接在磁芯内柱上，并通过硅橡胶灌封；磁芯粘接在感应头罩内后，通过灌封胶进行灌封；
[0013]所述第一电路板5和第二电路板6上的电路设计采用厚膜集成电路，电路中的调试电阻器和热敏电阻器选用贴片元件焊接在印制板上。
[0014]进一步的，所述磁芯采用铁氧体材料制成。
[0015]进一步的，所述感应头罩为非导磁金属长方体薄壁结构，长方体底面外面是感应端面，是靶标与产品之间测试距离的起端；开口端设有台阶形长方孔，用于与壳体长方形凸台外表面定位。
[0016]进一步的，所述感应端面设计厚度为0.2～0.3mm，外壁厚为0.8～1mm，连接处壁厚为0.4～0.6mm。
[0017]进一步的，所述电路板上的电路模块安装在印制板上，印制板通过壳体的内孔和台阶定位，并通过螺环紧固，用螺纹胶防松。
[0018]进一步的，所述线圈的磁屏蔽罩采用软磁合金1J50材料制成。
[0019]进一步的，所述线圈选用QZYTWC
‑
1/180无磁漆包线。
[0020]进一步的，所述若干支柱为三个，分别为第一支柱7、第二支柱11和第三支柱12，第一支柱7一端与盖板固连，另一端将第一电路板紧固在第二支柱11上，第二支柱11支撑安装第一电路板，同时将第二电路板紧固在第三支柱12上，第三支柱12一端支撑安装第二电路板，另一端与壳体固连。
[0021]进一步的，所述电路板上的集成电路包括回差电阻、信号反馈电阻、状态转换电阻、接近开关电路模块、谐振电容和感应线圈；电源高端接外部直流供电16V～36V，电源地接外部供电地线，输出为集电极开路OC输出开关量信号。
[0022]专利技术效果
[0023]本专利技术的技术效果在于：本专利技术与现有技术相比，具体产生的效果如下：
[0024]1电路采用厚膜集成方式，对比采用分立器件，一方面，电路在功耗、交直流工作点、带宽、温漂指标上的一致性改善较大，较大提升双余度接近开关的测量精度，在实验筛选后，厚膜集成电路模块的指标合格率相较分立器件搭建的电路提升约12％；另一方面，电感式接近开关电路的谐振部分首先会耦合干扰产品的其他部分，其次可能由于印制电路板设计缺陷产生天线效应，辐射干扰更大范围的配套系统，而厚膜集成电路，消除了天线效应的隐患，并将电路包裹在金属材质的封装壳中，根据电屏蔽原理，这极大改善产品的电磁兼容性能，使得产品一次性通过相关系统的电磁兼容试验。
[0025]2电路板中的电路，调试电阻器和热敏电阻器不进行集成，选用贴片元件焊接在印制板上。集成设计过程中，考虑到产品的可检验性，对电路中主要检测点引出到集成模块引脚，方便模块的检验和测试。在采用此方法进行调试和温度补偿后，相对于不进行温度补偿设计，产品正常工作温度宽度提升42％，相对于不设置调试电阻和测试点，调试周期缩短57％，通过选择不同数值调试电阻，使得电路的性能一致性有较大提升,模块废品率从约6％下降至约1％。
[0026]3产品外壳采用分体式结构，由壳体、盖板和感应头罩三个部分组成，能够更合理布局各部分零组件的尺寸、强度和刚度，避免细长孔薄壁零件加工，提高零件加工工艺性和产品装调工艺性，便于产品安装和调试。
[0027]4产品采用全金属密封结构，保护了产品内部零部件、电路板、元器件免受盐雾、霉菌、酸性大气的侵蚀，感应头与壳体定位后用激光密封焊连接，焊接工艺简单，操作方便。插座选用GJB599系列气密封类电连接器插座，可以达到良好的密封效果。
[0028]5感应面与外壳一体化，使内部磁芯和线圈不受外界环境的侵蚀，保证产品检测可靠灵敏，感应头罩材料选用TC4
‑
R钛合金，符合材料选用要求，使感应头抗机械力和抗撞击能力强，不易被损坏。
[0029]6采用焊接灌胶进行零部件连接，保证产品腔体的密闭性，减少壳体应力，提升壳体强度，提升抗腐蚀和抗湿热能力，并防止高频谐波从壳体缝隙逸出，进一步提升产品电磁兼容性能。在产品的外场测试中，该结构设计方案被验证能够通过外场环境考验，保障产品电气功能正常运转。
[0030]7传统的传感器大都采用空心线圈，减小了加工难度的同时造成了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双余度电感式接近开关，其特征在于，包括连接器(1)、壳体(2)、盖板(3)、第一电路板(5)、第二电路板(6)、若干支柱、垫圈(8)和感应头(10)；所述壳体(2)内部为多阶空腔，一端与连接器(1)固连，靠近另一端的壳体外壁通过激光焊(9)与感应头(10)连接；所述盖板(3)用于封闭壳体(2)，封闭前进行灌胶；所述第一电路板(5)和第二电路板(6)位于空腔体内，两个电路板相互平行，并通过若干支柱进行支撑固定并保持距离；所述感应头(10)包括感应头罩、线圈和磁芯；其中感应头罩与壳体(2)通过激光焊进行固接，罩体中设有定位板，用于定位两个磁芯；磁芯为U型，两个磁芯平行放置，且开口端朝向感应头罩的感应端面，线圈上套有磁屏蔽罩，避免两个线圈相互干扰，线圈胶接在磁芯内柱上，并通过硅橡胶灌封；磁芯粘接在感应头罩内后，通过灌封胶进行灌封；所述第一电路板(5)和第二电路板(6)上的电路设计采用厚膜集成电路，电路中的调试电阻器和热敏电阻器选用贴片元件焊接在印制板上。2.如权利要求1所述的一种双余度电感式接近开关，其特征在于，所述磁芯采用铁氧体材料制成。3.如权利要求1所述的一种双余度电感式接近开关，其特征在于，所述感应头罩为非导磁金属长方体薄壁结构，长方体底面外面是感应端面，是靶标与产品之间测试距离的起端；开口端设有台阶形长方孔，用于与壳体长方形凸台外表面定位。4.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢军，伍东升，赵鹏飞，张文荣，刘宪琴，
申请(专利权)人：陕西华燕航空仪表有限公司，
类型：发明
国别省市：