專利名稱：電子振動(dòng)開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種開關(guān)裝置，具體地說是一種電子振動(dòng)開關(guān)。
背景技術(shù)：
目前市場上的振動(dòng)開關(guān)主要有兩種形式一種是機(jī)械振動(dòng)開關(guān)，一種是電子振動(dòng)開關(guān)。機(jī)械振動(dòng)開關(guān)的優(yōu)點(diǎn)是無須供電電源，接線方便，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，且幅頻特性也較差。電子振動(dòng)開關(guān)是由振動(dòng)傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、比較電路、驅(qū)動(dòng)電路以及電源電路連接組成。其優(yōu)點(diǎn)是精度高，幅頻特性好，操作使用方便。其缺點(diǎn)，一是采用振動(dòng)傳感器，如壓電加速度傳感器或磁電式速度傳感器等，其體積較大，制約了電子振動(dòng)開關(guān)的小型化；二是振動(dòng)傳感器的性能易受溫度、時(shí)間等因素的影響，使靈敏度發(fā)生較大變化，故需要做定期的校驗(yàn)和更換；三是振動(dòng)傳感器的低頻響應(yīng)較差(大于10Hz)，使用受到一定的限制；四是信號(hào)處理電路容易受到瞬間干擾而出現(xiàn)誤動(dòng)作。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是提供一種體積小、功能強(qiáng)、性能好的電子振動(dòng)開關(guān)，以能夠適應(yīng)于各種振動(dòng)監(jiān)控場所的使用需要。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的本電子振動(dòng)開關(guān)是由半導(dǎo)體振動(dòng)加速度傳感器接信號(hào)調(diào)理積分電路，信號(hào)調(diào)理積分電路的輸出接單片機(jī)，在單片機(jī)的輸入端還接有報(bào)警值設(shè)定電路，單片機(jī)的輸出端連接用于驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件的驅(qū)動(dòng)電路，電源電路為各部分提供直流工作電壓。
本實(shí)用新型的主要特點(diǎn)是采用了半導(dǎo)體振動(dòng)加速度傳感器，這種傳感器體積小、靈敏度穩(wěn)定，頻率響應(yīng)好且范圍寬，既易于電子振動(dòng)開關(guān)的小型化，又適于電子振動(dòng)開關(guān)的長期使用和監(jiān)控。經(jīng)半導(dǎo)體振動(dòng)加速度傳感器測取的設(shè)備振動(dòng)加速度信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)調(diào)理積分電路的調(diào)理變換后，即可成為振動(dòng)信號(hào)輸送到單片機(jī)中，由單片機(jī)電路進(jìn)行信號(hào)處理。單片機(jī)不僅性價(jià)比高、尺寸小，而且對一定周期內(nèi)的振動(dòng)信號(hào)可以進(jìn)行真有效值計(jì)算，從而得到設(shè)備振動(dòng)超標(biāo)與否的準(zhǔn)確判斷。另外，單片機(jī)電路不但具有較高的工作精度，而且還可有效地抑制瞬間出現(xiàn)的干擾，工作可靠性顯著提高。本電子振動(dòng)開關(guān)的安裝方向一般可不做特別限定，方便了安裝和使用，克服了現(xiàn)有振動(dòng)開關(guān)大多存在有安裝方向性要求的弊端。當(dāng)單片機(jī)判定設(shè)備振動(dòng)超過設(shè)定值后，即可發(fā)出指令，通過驅(qū)動(dòng)電路輸出執(zhí)行元件的動(dòng)作信號(hào)，執(zhí)行元件受控動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)超限報(bào)警，或者切斷設(shè)備的電源，使設(shè)備停機(jī)。
本實(shí)用新型由于采用了體積小、靈敏度穩(wěn)定、且頻率響應(yīng)好、范圍寬的半導(dǎo)體振動(dòng)加速度傳感器測取相關(guān)信號(hào)，采用了體積小、智能性強(qiáng)的單片機(jī)電路作為核心部件，因而所制電子振動(dòng)開關(guān)與其它振動(dòng)開關(guān)相比，具有體積小、功能強(qiáng)、穩(wěn)定可靠和安裝方便等特點(diǎn)，并且還可裝入防爆殼內(nèi)，以適用特種工作環(huán)境的使用需要。本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于多種需要長期振動(dòng)監(jiān)控的場合，對減少設(shè)備的振動(dòng)損壞和故障發(fā)生，具有積極的促進(jìn)作用。
圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本實(shí)用新型一種具體實(shí)施方式
的電原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型由半導(dǎo)體振動(dòng)加速度傳感器1、信號(hào)調(diào)理積分電路2、單片機(jī)3、報(bào)警值設(shè)定電路4、驅(qū)動(dòng)電路5和電源電路6六部分組成，半導(dǎo)體振動(dòng)加速度傳感器1接信號(hào)調(diào)理積分電路2，信號(hào)調(diào)理積分電路2的輸出接單片機(jī)3，在單片機(jī)3的輸入端還接有報(bào)警值設(shè)定電路4，單片機(jī)3的輸出接驅(qū)動(dòng)電路5，執(zhí)行元件接在驅(qū)動(dòng)電路5的輸出回路中，電源電路6為各部分提供直流工作電壓。
圖2中，本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施方式
是半導(dǎo)體振動(dòng)加速度傳感器U1選用mma1220d型傳感器，其頻率響應(yīng)為0～250Hz，靈敏度為250mV/g，輸出阻抗為300Ω，最大非線性為+3％FSO，工作溫度為-40℃～85℃，所承受的最大振動(dòng)加速度為1500g，故能夠滿足眾多復(fù)雜條件下的應(yīng)用。
信號(hào)調(diào)理積分電路2是由電阻R1和電容C1連接成低通濾波器，濾波器輸出接放大器U2B的同相端，放大器U2B的輸出串接隔直電容C2后，接由電阻R3、R7、電容C4和運(yùn)算放大器U2A連接組成的積分電路。積分電路的低頻響應(yīng)分別由R3、C2和R7、C4決定。由電阻R2、R5、R6和電容C3、穩(wěn)壓二極管Z1連接組成的偏置電路接在運(yùn)算放大器U2A的同相端，提供偏置輸出給運(yùn)算放大器U2A。運(yùn)算放大器U2A的輸出端連接單片機(jī)3。單片機(jī)3可選用Atiny15型單片機(jī)。
振動(dòng)加速度信號(hào)經(jīng)調(diào)理和積分后，轉(zhuǎn)變?yōu)橛煞e分電路輸出的振動(dòng)速度信號(hào)，并加到單片機(jī)3的A/D轉(zhuǎn)換器通道2(ADC2)。如果去掉電容C4，則積分電路就變成為交流放大電路，此時(shí)加到單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換器通道2的，將是經(jīng)過隔離直流的振動(dòng)加速度信號(hào)。這樣，本電子振動(dòng)開關(guān)就可以轉(zhuǎn)變成為一種振動(dòng)加速度開關(guān)。
報(bào)警值設(shè)定電路4由電阻R8、電位器W2、電容C5連接組成，其輸出接至單片機(jī)3的A/D轉(zhuǎn)換器通道1(ADC1)。調(diào)整電位器W2，即可調(diào)整加到單片機(jī)3的A/D轉(zhuǎn)換器通道1的電壓，通過單片機(jī)3對報(bào)警值設(shè)定電路4的電壓值進(jìn)行采集與處理，即可得到報(bào)警或動(dòng)作的設(shè)定值。
驅(qū)動(dòng)電路5是由三極管N1、基極電阻R10和集電極上的二極管D3連接組成。在二極管D3的兩端并聯(lián)有作為執(zhí)行元件的繼電器J。繼電器J的觸點(diǎn)J1、J2串接在外報(bào)警電路或者被監(jiān)控設(shè)備的供電電源支路上。當(dāng)單片機(jī)3檢測到振動(dòng)超限時(shí)，輸出高電平，使三極管N1導(dǎo)通，繼電器J得電吸合，觸點(diǎn)J1、J2的開閉狀態(tài)轉(zhuǎn)換，從而控制外接電路報(bào)警，或者切斷設(shè)備的供電電源。
電源電路6由變壓器T接整流二極管D1、D2，再接由濾波電容E1、E2、C7和三端集成穩(wěn)壓器V1組成的濾波穩(wěn)壓電路。220V的交流電源經(jīng)變壓器T降壓后，經(jīng)整流二極管D1、D2整流，再經(jīng)濾波電容E1、E2、C7的濾波和穩(wěn)壓器V1(78L05)的穩(wěn)壓后，分別向單片機(jī)3、半導(dǎo)體振動(dòng)加速度傳感器1、信號(hào)調(diào)理積分電路2、報(bào)警值設(shè)定電路4和驅(qū)動(dòng)電路5及繼電器J分別提供+5V或+12V的直流工作電壓。
單片機(jī)電路是本電子振動(dòng)開關(guān)的核心部件，對信號(hào)調(diào)理積分電路2輸出的振動(dòng)速度信號(hào)進(jìn)行采集與處理。為了減小瞬間較大振動(dòng)信號(hào)對電子振動(dòng)開關(guān)的不利影響，單片機(jī)采用了真有效值算法，A/D轉(zhuǎn)換器每次采樣間隔時(shí)間為250μS，采集8192點(diǎn)數(shù)據(jù)，總的周期T約為2秒。經(jīng)過真有效值計(jì)算得到的數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定。由于采用了真有效值的軟件計(jì)算的方法，還節(jié)省了外部真有效值的轉(zhuǎn)換元件，使得電路簡潔，性能可靠，功能增強(qiáng)。
為了減小電子振動(dòng)開關(guān)的幾何尺寸，可將半導(dǎo)體振動(dòng)加速度傳感器1、信號(hào)調(diào)理積分電路2及單片機(jī)3等制可作在一塊Φ29mm的圓形線路板上，將電源電路6中的變壓器T、報(bào)警值設(shè)定電位器W2和繼電器J等制作在另一塊Φ30mm的圓形線路板上，兩塊路板之間用導(dǎo)線連接。再將兩塊電路板分層裝配到一只圓柱形鋁殼體內(nèi)。殼體一端可用M8的緊定螺釘，將電子振動(dòng)開關(guān)固定在設(shè)備或防爆殼體內(nèi)，殼體另一端設(shè)置的端蓋上可安裝插座，用配套四芯插頭向內(nèi)接入220V交流電源或12V直流電源，向外引出繼電器觸點(diǎn)信號(hào)，與控制線路相連接。由此即可制成一個(gè)結(jié)構(gòu)緊湊、外形體積小的電子振動(dòng)開關(guān)。
權(quán)利要求1.一種電子振動(dòng)開關(guān)，其特征在于該開關(guān)是由半導(dǎo)體振動(dòng)加速度傳感器(1)接信號(hào)調(diào)理積分電路(2)，信號(hào)調(diào)理積分電路(2)的輸出接單片機(jī)(3)，在單片機(jī)(3)的輸入端還接有報(bào)警值設(shè)定電路(4)，單片機(jī)(3)的輸出端連接用于驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件的驅(qū)動(dòng)電路(5)，電源電路(6)為各部分提供直流工作電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子振動(dòng)開關(guān)，其特征在于信號(hào)調(diào)理積分電路(2)是由電阻R1和電容C1連接成低通濾波器，濾波器的輸出接放大器U2B的同相端，放大器U2B的輸出串接隔直電容C2后，接由電阻R3、R7、電容C4和運(yùn)算放大器U2A連接組成的積分電路，由電阻R2、R5、R6和電容C3、穩(wěn)壓二極管Z1連接組成的偏置電路接在運(yùn)算放大器U2A的同相端，運(yùn)算放大器U2A的輸出端接單片機(jī)(3)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種電子振動(dòng)開關(guān)，為克服現(xiàn)有電子振動(dòng)開關(guān)體積較大、靈敏度和低頻響應(yīng)較差的問題而設(shè)計(jì)。其結(jié)構(gòu)是由半導(dǎo)體振動(dòng)加速度傳感器接信號(hào)調(diào)理積分電路，信號(hào)調(diào)理積分電路的輸出接單片機(jī)，在單片機(jī)的輸入端還接有報(bào)警值設(shè)定電路，單片機(jī)的輸出端連接用于驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件的驅(qū)動(dòng)電路，電源電路為各部分提供直流工作電壓。本實(shí)用新型具有體積小、功能強(qiáng)、穩(wěn)定可靠和安裝方便等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于多種需要長期振動(dòng)監(jiān)控的場合，對減少設(shè)備的振動(dòng)損壞和故障發(fā)生，具有積極的促進(jìn)作用。
文檔編號(hào)H03K17/94GK2877143SQ20062002383
公開日2007年3月7日 申請日期2006年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月20日
發(fā)明者祁金玉 申請人:祁金玉