一種冰箱電磁門磁性傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種冰箱電磁門磁性傳感器，其電路中一檢測電阻和一電感串聯(lián)，差動(dòng)放大器兩端電壓加在檢測電阻上來提供一個(gè)相當(dāng)于電感電流的信號(hào)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電感H電橋在兩個(gè)方向驅(qū)動(dòng)時(shí)候，一個(gè)2.5V的偏置電壓加在差動(dòng)放大器的兩端，使得紋波信號(hào)能夠被測量，然后這個(gè)被放大的信號(hào)通過一個(gè)高通濾波器來屏蔽掉紋波，通過一個(gè)低通濾波器來去掉高頻噪聲，這個(gè)被過濾的信號(hào)通過一個(gè)非反向放大器在0-5V的范圍內(nèi)來整流和放大這個(gè)信號(hào)，一個(gè)峰值檢波器被用來設(shè)定一個(gè)最大紋波低于0.7V的DC直流電壓。這個(gè)峰值檢波器的DC輸出直接反映了電感系數(shù)，并且能夠很容易地被微處理器采樣來確定門的狀態(tài)。本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)是無需在門上加其他元器件，堅(jiān)固可靠，成本低廉。
【專利說明】一種冰箱電磁門磁性傳感器
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種傳感器，具體涉及一種冰箱電磁門磁性傳感器。
[0003]【背景技術(shù)】
[0004]在日常生活中，人們通常會(huì)遇到這樣的情況，當(dāng)打開冰箱門后再關(guān)上，等到下一次再想打開冰箱門，卻發(fā)現(xiàn)十分吃力，這是因?yàn)樯弦淮伪浯蜷_時(shí)，熱空氣的進(jìn)入導(dǎo)致了冰箱內(nèi)壓力的變化，冰箱內(nèi)外形成了壓力差，從而使得用戶不易重新開門。
[0005]目前Fisher & Paykel (F&P)公司提出了一個(gè)解決方案，就是通過電磁系統(tǒng)來輔助用戶開門。電磁系統(tǒng)中的核心是門控制器，門控制器的最終要求是它能夠通過門傳感器來判斷冰箱門的開關(guān)狀態(tài)。F&P當(dāng)前使用的方法是一個(gè)特別的微型開關(guān)。這個(gè)微型開關(guān)雖然很可靠，但是很貴，為了降低成本，現(xiàn)需要一種廉價(jià)又可靠的門傳感器來代替它。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決上述的問題，本發(fā)明旨在提供一種冰箱電磁門磁性傳感器，用于代替現(xiàn)行的昂貴的微型開關(guān)。 [0008]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種冰箱電磁門磁性傳感器,主要包括一個(gè)電感電流紋波檢測電路,所述電感電流紋波檢測電路中包括第一放大器和第二放大器，所述第一放大器的反向輸入端連接第一電阻，所述第一放大器的同向輸入端并聯(lián)有第二電阻和第三電阻，所述第一放大器的輸出端通過第一電容并聯(lián)有第四電阻和接地的第五電阻，所述第一放大器的反向輸入端和輸出端之間還跨接有第六電阻；所述第一電阻連接高通濾波器，所述第二電通過一電感連接低通濾波器，所述第一放大器的反向輸入端和同向輸入端之間跨接有第七、第八、第九電阻，所述第三電阻通過第二電容接地，所述第二電容的兩端并聯(lián)有所述第十電阻，所述第十電阻通過第十一電阻接地；
所述第二放大器的反向輸入端連接第十二電阻，所述第二放大器的同向輸入端并聯(lián)有所述第四電阻和第三電容，所述第三電容接地，所述第二放大器的輸出端通過第十四電阻一普通二極管的正極和一穩(wěn)壓二極管的負(fù)極并聯(lián)，所述第一放大器的反向輸入端和輸出端之間還跨接有第十三電阻；所述穩(wěn)壓二極管的正極接地，所述普通二極管的負(fù)極通過第十五電阻并聯(lián)有第十六電阻和接地的第四電容。
[0009]一個(gè)很小的檢測電阻和一個(gè)電感串聯(lián)。差動(dòng)放大器兩端電壓加在檢測電阻上來提供一個(gè)相當(dāng)于電感電流的信號(hào)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電感H電橋在兩個(gè)方向驅(qū)動(dòng)時(shí)候，一個(gè)2.5V的偏置電壓加在差動(dòng)放大器的兩端，使得紋波信號(hào)能夠被測量，然后這個(gè)被放大的信號(hào)通過一個(gè)高通濾波器來屏蔽掉紋波，通過一個(gè)低通濾波器來去掉高頻噪聲。
[0010]接著這個(gè)被過濾的信號(hào)通過一個(gè)非反向放大器在0-5V的范圍內(nèi)來整流和放大這個(gè)信號(hào)。一個(gè)峰值檢波器被用來設(shè)定一個(gè)最大紋波低于0.7V的DC直流電壓。因此這個(gè)峰值檢波器的DC輸出直接反映了電感系數(shù)，并且能夠很容易地被微處理器采樣來確定門的狀態(tài)。通過設(shè)定輸入管腳到OV—個(gè)很短的時(shí)間，這個(gè)峰值檢波器可以被重新設(shè)置。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
本發(fā)明在冰箱電磁門磁性傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)是不需要在門上加裝任何其他的元器件，比現(xiàn)有特殊的微型傳感器廉價(jià)的同時(shí)，它又具備著與之相當(dāng)?shù)膱?jiān)固，可靠等特點(diǎn)。
[0012]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】由以下實(shí)施例及其附圖詳細(xì)給出。
[0013]
【專利附圖】

【附圖說明】 [0014]此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
圖1為本發(fā)明的電路原理不意圖；
圖2為當(dāng)電磁鐵被反響驅(qū)動(dòng)時(shí)，電磁場分布示意圖；
圖3為當(dāng)用PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)電磁鐵時(shí)，電流的紋波示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例，來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0016]參見圖1所示，一種冰箱電磁門磁性傳感器，主要包括一個(gè)電感電流紋波檢測電路，所述電感電流紋波檢測電路中包括第一放大器Ul和第二放大器U2，所述第一放大器Ul的反向輸入端連接第一電阻R1，所述第一放大器Ul的同向輸入端并聯(lián)有第二電阻R2和第三電阻R3，所述第一放大器Ul的輸出端通過第一電容C12并聯(lián)有第四電阻R4和接地的第五電阻R5，所述第一放大器Ul的反向輸入端和輸出端之間還跨接有第六電阻R6 ;所述第一電阻Rl連接高通濾波器LH，所述第二電阻R2通過一電感L連接低通濾波器LP，所述第一放大器Ul的反向輸入端和同向輸入端之間跨接有第七、第八、第九電阻R7，R8，R9，所述第三電阻R3通過第二電容C2接地，所述第二電容C2的兩端并聯(lián)有所述第十電阻R10，所述第十電阻RlO通過第十一電阻Rll接地；
所述第二放大器U2的反向輸入端連接第十二電阻R12，所述第二放大器U2的同向輸入端并聯(lián)有所述第四電阻R4和第三電容C3，所述第三電容C3接地，所述第二放大器U2的輸出端通過第十四電阻R14—普通二極管Dl的正極和一穩(wěn)壓二極管D2的負(fù)極并聯(lián)，所述第一放大器Ul的反向輸入端和輸出端之間還跨接有第十三電阻R13 ;所述穩(wěn)壓二極管D2的正極接地，所述普通二極管Dl的負(fù)極通過第十五電阻R15并聯(lián)有第十六電阻R16和接地的第四電容C4。
[0017]感應(yīng)系數(shù)理論
設(shè)置在冰箱門上的永久磁鐵和設(shè)置在冰箱門內(nèi)側(cè)的電磁鐵之間的距離和本發(fā)明的冰箱電磁門磁性傳感器測得的電感有直接的關(guān)系。根據(jù)法拉第定律，一個(gè)電磁鐵所測得的感應(yīng)系數(shù)是直接和電磁電路中所有的磁通量成比例的。假設(shè)系統(tǒng)是線性的時(shí)候，這個(gè)定律是正確的。如果電磁鐵反方向驅(qū)動(dòng)，電感就減少，并且永久磁鐵就靠近電磁鐵，這個(gè)影響能被用來測定門的狀態(tài)。
[0018]為了關(guān)上冰箱門，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電感H電橋被反向驅(qū)動(dòng)時(shí)候，電磁場分布參見圖2所示。當(dāng)永久性磁鐵移向電磁鐵時(shí),磁場之間的相互作用會(huì)改變電路中的總磁通量。在磁鐵附近的磁通量由于磁場的抵消作用將會(huì)減少。在電磁鐵和永久性磁鐵之間的磁通量由于磁鐵產(chǎn)生的磁場的增加將會(huì)上升。
[0019]因?yàn)榭拷鼉蓸O處的磁場是最強(qiáng)的，和電磁鐵內(nèi)部磁通量的增加相比較，在磁鐵之間磁場的抵消會(huì)導(dǎo)致其磁通量成比例地急劇減少。所以，最終的磁通量是減少的。從而測得的電感也是減少的。
[0020]RL時(shí)間響應(yīng)方法
測量電磁鐵電感的一個(gè)方法和測量電容是相似的。當(dāng)加電壓在一個(gè)電感和串聯(lián)的一個(gè)電阻上時(shí)，電流的增長率取決于電感系數(shù)。電流上升到一個(gè)一定的值所需要的時(shí)間是能夠被測出的，并且也能夠測出門的狀態(tài)。
[0021]電流紋波的探測方法
當(dāng)用一個(gè)PWM信號(hào)來驅(qū)動(dòng)一個(gè)電磁鐵時(shí)，電流展現(xiàn)出的紋波類型參見圖3所示。電流的紋波和線圈的電感系數(shù)和操作頻率有著直接的關(guān)系。電感系數(shù)或者頻率的增加會(huì)導(dǎo)致很小的電流紋波，反之亦然。選擇250Hz的PWM頻率來提高電流紋波的幅值。
[0022]本發(fā)明的電路原理參見圖1所示，一個(gè)很小的檢測電阻和一個(gè)電感串聯(lián)。差動(dòng)放大器兩端電壓加在檢測電阻上來提供一個(gè)相當(dāng)于電感電流的信號(hào)。當(dāng)H電橋在兩個(gè)方向驅(qū)動(dòng)時(shí)候，一個(gè)2.5V的偏置電壓加在差動(dòng)放大器的兩端，使得紋波信號(hào)能夠被測量。然后這個(gè)被放大的信號(hào)通過一個(gè)高通濾波器來屏蔽掉紋波，通過一個(gè)低通濾波器來去掉高頻噪聲。
[0023]接著這個(gè)被過濾的信號(hào)通過一個(gè)非反向放大器在0-5V的范圍內(nèi)來整流和放大這個(gè)信號(hào)。一個(gè)峰值檢波器被用來設(shè)定一個(gè)最大紋波低于0.7V的DC直流電壓。因此這個(gè)峰值檢波器的DC輸出直接反映了電感系數(shù)，并且能夠很容易地被微處理器采樣來確定門的狀態(tài)。通過設(shè)定輸入管腳到OV —個(gè)很短的時(shí)間，這個(gè)峰值檢波器可以被重新設(shè)置。
[0024]本發(fā)明的電感電流紋波檢測電路的最終元器件數(shù)值的計(jì)算如下:
1、放大器增益
輸入電壓紋波的大小一H電橋在40%的頻寬比時(shí)驅(qū)動(dòng)一測得大約60mV。設(shè)計(jì)運(yùn)算放大器電路的增益達(dá)到最終的輸出大約4V，這正好在ADC輸入電壓的范圍內(nèi)。
[0025]因?yàn)榧y波信號(hào)被整流了，這個(gè)有效的輸入信號(hào)只有30mV。因此差動(dòng)放大器和非反向放大器的增益為:
【權(quán)利要求】
1.一種冰箱電磁門磁性傳感器，其特征在于:主要包括一個(gè)電感電流紋波檢測電路，所述電感電流紋波檢測電路中包括第一放大器(Ul)和第二放大器(U2)，所述第一放大器(Ul)的反向輸入端連接第一電阻(Rl),所述第一放大器(Ul)的同向輸入端并聯(lián)有第二電阻(R2)和第三電阻(R3)，所述第一放大器(Ul)的輸出端通過第一電容(Cl)并聯(lián)有第四電阻(R4)和接地的第五電阻(R5)，所述第一放大器(Ul)的反向輸入端和輸出端之間還跨接有第六電阻(R6);所述第一電阻(Rl)連接高通濾波器(LH)，所述第二電阻(R2)通過一電感(L)連接低通濾波器(LP)，所述第一放大器(Ul)的反向輸入端和同向輸入端之間跨接有第七、第八、第九電阻(R7，R8，R9)，所述第三電阻(R3)通過第二電容(C2)接地，所述第二電容(C2)的兩端并聯(lián)有所述第十電阻(R10)，所述第十電阻(RlO)通過第十一電阻(Rll)接地；所述第二放大器(U2)的反向輸入端連接第十二電阻(R12)，所述第二放大器(U2)的同向輸入端并聯(lián)有所述第四電阻(R4)和第三電容(C3)，所述第三電容(C3)接地，所述第二放大器(U2)的輸出端通過第十四電阻(R14)—普通二極管(Dl)的正極和一穩(wěn)壓二極管(D2)的負(fù)極并聯(lián)，所述第一放大器(Ul)的反向輸入端和輸出端之間還跨接有第十三電阻(R13);所述穩(wěn)壓二極管(D2)的正極接地，所述普通二極管(Dl)的負(fù)極通過第十五電阻(R15)并聯(lián)有第十六電阻(R16)和接地的第四電容(C4)。
【文檔編號(hào)】G01V3/08GK103984029SQ201410230204
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月28日
【發(fā)明者】許嵐, 石皋蓮, 羅平爾 申請(qǐng)人:蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院