本實(shí)用新型涉及磁性傳感器領(lǐng)域，特別涉及一種氣缸接近磁開關(guān)。

背景技術(shù)：

磁性傳感器作為接近開關(guān)，廣泛應(yīng)用在各種氣缸系統(tǒng)中，通過檢測(cè)氣缸內(nèi)永磁鐵的位置，來判斷氣缸內(nèi)活塞的位置。目前氣缸接近磁開關(guān)用得比較多的是干簧管，霍爾傳感器或者磁阻傳感器，其檢測(cè)的是氣缸表面的磁場。氣缸內(nèi)部具有一永磁鐵，永磁鐵在氣缸表面具有磁場，當(dāng)表面磁場達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，傳感器輸出達(dá)到閾值，系統(tǒng)判斷出活塞已經(jīng)到達(dá)預(yù)設(shè)的位置。

目前市場上的氣缸規(guī)格繁多，內(nèi)部永磁鐵的磁化強(qiáng)度、體積均不統(tǒng)一，氣缸表面磁場分布不統(tǒng)一，導(dǎo)致需要不同氣缸需要不同的傳感器。而且，多數(shù)氣缸接近磁開關(guān)的感應(yīng)方向是單一方向，可能存在傳感器閾值不好設(shè)定的應(yīng)用情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

實(shí)用新型目的：

本實(shí)用新型提出了一種智能型的氣缸接近磁開關(guān)，傳感器可以檢測(cè)兩個(gè)方向的磁場分量，以得到更加詳細(xì)的磁場信息，從而使接近磁開關(guān)能適應(yīng)不同規(guī)格的氣缸。

技術(shù)方案：

本實(shí)用新型公開了一種氣缸接近磁開關(guān)，包括至少一個(gè)雙軸磁敏傳感器、缸筒、活塞桿、永磁鐵以及信號(hào)處理電路，

所述雙軸磁敏傳感器包括X軸磁電阻傳感器和Y軸磁電阻傳感器，所述X軸磁電阻傳感器的靈敏方向平行于所述活塞桿的軸向，所述Y軸磁電阻傳感器的靈敏方向垂直于所述活塞桿的軸向；

所述活塞桿位于所述缸筒內(nèi)，所述永磁鐵固定在所述活塞桿上，所述永磁鐵的磁化方向沿著所述活塞桿的軸向，所述雙軸磁敏傳感器用于感應(yīng)所述永磁鐵的位置；

所述信號(hào)處理電路，用于接收所述雙軸磁敏傳感器的檢測(cè)信號(hào)并進(jìn)行運(yùn)算。

優(yōu)選的，所述雙軸磁敏傳感器的傳感器是霍爾傳感器、AMR傳感器、GMR傳感器或TMR傳感器。

優(yōu)選的，所述雙軸磁敏傳感器為兩個(gè)，兩個(gè)所述雙軸磁敏傳感器對(duì)稱安裝在所述缸筒的兩端。

優(yōu)選的，所述信號(hào)處理電路的輸出為所述X軸磁電阻傳感器輸出電壓的絕對(duì)值與所述Y軸磁電阻傳感器輸出電壓的絕對(duì)值之差。

優(yōu)選的，所述氣缸接近磁開關(guān)包括控制總線，所述控制總線用于根據(jù)所述信號(hào)處理電路的運(yùn)算結(jié)果對(duì)所述永磁鐵的位置進(jìn)行檢測(cè)。

有益效果：

由于本新型使用了兩個(gè)磁電阻傳感器，并且兩個(gè)磁電阻傳感器靈敏方向互相垂直，能檢測(cè)到磁場的更多信息，進(jìn)而可以提高氣缸位置的感應(yīng)精確度。

附圖說明

圖1是氣缸接近磁開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型中氣缸接近開關(guān)的電路原理圖。

圖3是X軸磁電阻傳感器在當(dāng)永磁鐵在不同位置時(shí)的輸出曲線。

圖4是使用兩種不同永磁鐵時(shí)X軸磁電阻傳感器輸出曲線。

圖5是使用兩種不同永磁鐵時(shí)X軸磁電阻傳感器輸出的絕對(duì)值曲線。

圖6是Y軸磁電阻傳感器在當(dāng)永磁鐵在不同位置時(shí)的輸出曲線。

圖7是使用兩種不同永磁鐵時(shí)Y軸磁電阻傳感器輸出曲線。

圖8是使用兩種不同永磁鐵時(shí)Y軸磁電阻傳感器輸出的絕對(duì)值曲線。

圖9是采用不同永磁鐵時(shí)，X軸磁電阻傳感器輸出的絕對(duì)值和Y軸磁電阻傳感器輸出的絕對(duì)值之差曲線。

附圖標(biāo)記：

101-缸筒；102-活塞桿；103、301、601-永磁鐵；104、302、602-磁場；105、106-雙軸磁敏傳感器；201-雙軸磁敏傳感器；202-Y軸磁電阻傳感器；203-Y軸磁電阻傳感器的靈敏方向；204-X軸磁電阻傳感器；205-X軸磁電阻傳感器的靈敏方向；206-信號(hào)處理電路；207-控制總線；303、304-坐標(biāo)軸；305-軸磁電阻傳感器最大輸出電壓；501、502-X軸磁電阻傳感器輸出電壓曲線；306、503、903-閾值電壓；603-Y軸磁電阻傳感器輸出電壓曲線；901-永磁鐵1對(duì)應(yīng)的Vox-y曲線；902-永磁鐵2對(duì)應(yīng)的Vox-y曲線。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。

圖1是氣缸接近磁開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中101是缸筒，102是活塞桿，在氣缸運(yùn)行時(shí)，活塞桿102沿著其軸向水平運(yùn)動(dòng)，103是固定在活塞桿上的永磁鐵，其磁化方向?yàn)檠刂钊麠U的軸向，在永磁鐵周圍存在磁場104。雙軸磁敏傳感器105和106安裝在缸筒的兩端，當(dāng)活塞桿102帶動(dòng)永磁鐵103運(yùn)動(dòng)時(shí)，雙軸磁敏傳感器105和106感應(yīng)永磁鐵103的位置，并向系統(tǒng)總線提供位置信號(hào)。

圖2是本實(shí)用新型中氣缸接近磁開關(guān)的電路原理圖，雙軸磁敏傳感器201是圖1中兩個(gè)雙軸磁敏傳感器中的一個(gè)，雙軸磁敏傳感器201中包括X軸磁電阻傳感器和Y軸磁電阻傳感器，X軸磁電阻傳感器204的靈敏方向?yàn)?05，Y軸磁電阻傳感器202的靈敏方向?yàn)?03。由于永磁鐵103的磁化方向是沿著活塞桿軸線208的，在方向203和205上，磁場分量會(huì)產(chǎn)生變化，雙軸磁敏傳感器201就能檢測(cè)到兩個(gè)方向上的分量，雙軸磁敏傳感器201的輸出信號(hào)傳輸給信號(hào)處理電路206進(jìn)行運(yùn)算后，運(yùn)算的結(jié)果傳輸給氣缸的控制總線207，實(shí)現(xiàn)氣缸內(nèi)永磁鐵位置的檢測(cè)，即活塞位置的檢測(cè)。

圖3是當(dāng)永磁鐵在不同位置時(shí)，X軸磁電阻傳感器的輸出。其中永磁鐵301周圍的磁場為302，X軸磁電阻傳感器檢測(cè)在X軸上的磁場分量，設(shè)當(dāng)磁場沿著X軸正方向時(shí)，X軸磁電阻傳感器輸出為正。當(dāng)X軸磁電阻傳感器位于圖中A點(diǎn)時(shí)，磁場在X軸上的分量為負(fù)，此時(shí)X軸磁電阻傳感器輸出為負(fù)；當(dāng)X軸磁電阻傳感器位于圖中B點(diǎn)時(shí)，磁場在X軸上的分量為零，X軸磁電阻傳感器輸出為零；當(dāng)X軸磁電阻傳感器位于圖中C點(diǎn)時(shí)，磁場在X軸上分量最大，此時(shí)X軸磁電阻傳感器輸出為最大值；當(dāng)X軸磁電阻傳感器位于圖中D點(diǎn)時(shí)，磁場在X軸上的分量為零，X軸磁電阻傳感器輸出為零；當(dāng)X軸磁電阻傳感器位于圖中E點(diǎn)時(shí)，磁場在X軸上分量為負(fù)，此時(shí)X軸磁電阻傳感器輸出為負(fù)。圖中的坐標(biāo)軸303對(duì)應(yīng)X軸磁電阻傳感器的不同的位置，坐標(biāo)軸304是X軸磁電阻傳感器的輸出電壓值，頂點(diǎn)305是X軸磁電阻傳感器的最大輸出值。

在現(xiàn)有的氣缸磁性開關(guān)中，基本上都是用磁電阻傳感器的輸出電壓值作為開關(guān)狀態(tài)的判斷依據(jù)，其工作原理是：設(shè)定閾值電壓Va為圖中點(diǎn)306，則當(dāng)永磁鐵移動(dòng)到使X軸磁電阻傳感器輸出電壓Vox超過Va時(shí)，氣缸接收到此狀態(tài)信號(hào)，判定永磁鐵301已經(jīng)到達(dá)指定的位置；當(dāng)永磁鐵移動(dòng)到使X軸磁電阻傳感器輸出電壓Vox小于Va時(shí)，氣缸接收到此狀態(tài)信號(hào)，判定永磁鐵301已經(jīng)離開指定的位置，以此達(dá)到檢測(cè)永磁鐵301位置的目的?？紤]到永磁鐵安裝時(shí)，可能會(huì)南北極對(duì)換，在比較時(shí)，采用傳感器輸出電壓的絕對(duì)值來和閾值電壓Va進(jìn)行比較。在圖3中，永磁鐵位于a與b之間時(shí)，代表氣缸達(dá)到了指定位置。

但是由于目前氣缸的種類繁多，不同氣缸內(nèi)的永磁鐵301的尺寸、磁化強(qiáng)度均有所差異，這就必然導(dǎo)致圖中C點(diǎn)的磁場強(qiáng)度的差異，進(jìn)而使X軸磁電阻傳感器的最大輸出電壓305具有差異。

圖4中描繪使用兩種不同永磁鐵時(shí)X軸磁電阻傳感器輸出。通過傳感器輸出，可以看出，永磁鐵1的磁場較弱，永磁鐵2的磁場較強(qiáng)，考慮到永磁鐵安裝極性的問題，計(jì)算時(shí)，取磁場傳感器的輸出的絕對(duì)值。

圖5是使用兩種不同永磁鐵時(shí)，X軸磁電阻傳感器輸出的絕對(duì)值。使用永磁鐵1時(shí)，X軸磁電阻傳感器輸出電壓曲線為501；使用永磁鐵2時(shí)，X軸磁電阻傳感器輸出電壓曲線為502。若采用同一個(gè)雙軸磁敏傳感器，就必須將閾值電壓Va設(shè)定在低于曲線501最高點(diǎn)的某個(gè)值503，如圖中圓點(diǎn)所示，在范圍A內(nèi)，表示永磁鐵到達(dá)了指定位置。然而這個(gè)閾值電壓Va對(duì)于曲線502來說，有圖中B、C、D三段區(qū)域內(nèi)的電壓大于這個(gè)閾值電壓Va，也就是預(yù)示著在區(qū)域B、C、D內(nèi)，永磁鐵到達(dá)了指定位置，這樣會(huì)造成接收信號(hào)的不精確，甚至信號(hào)錯(cuò)誤。

為了提高測(cè)量的精度，本實(shí)用新型采用了雙軸磁敏傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在X軸磁電阻傳感器同樣的位置處，還放置了一個(gè)Y軸磁電阻傳感器，用來檢測(cè)與X軸垂直方向上的磁場強(qiáng)度。不同位置處對(duì)應(yīng)的Y軸磁電阻傳感器的輸出曲線如圖6所示。永磁鐵601產(chǎn)生的磁場為602，Y軸磁電阻傳感器的輸出電壓曲線為603。在永磁鐵位于正對(duì)Y軸磁電阻傳感器位置時(shí)，Y軸磁電阻傳感器位置的磁場為零，Y軸磁電阻傳感器輸出電壓為零。在正對(duì)位置的左側(cè)和右側(cè)，具有一峰值，考慮到永磁鐵安裝時(shí)可能會(huì)磁極反裝，在實(shí)際測(cè)試時(shí)，取Y軸磁電阻傳感器的絕對(duì)值。

圖7為采用不同永磁鐵時(shí)，永磁鐵在不同位置時(shí)，Y軸磁電阻傳感器的輸出曲線。

圖8為圖7中曲線的絕對(duì)值，即使用兩種不同永磁鐵時(shí)，Y軸磁電阻傳感器輸出的絕對(duì)值。從圖8中可以看到，對(duì)于不同的永磁鐵，Y軸磁電阻傳感器的輸出絕對(duì)值的峰值差別很大，采用一個(gè)閾值很難實(shí)現(xiàn)對(duì)不同永磁鐵的位置的檢測(cè)。

然而若將X軸磁電阻傳感器輸出的絕對(duì)值減去Y軸磁電阻傳感器的絕對(duì)值，可以增大位置檢測(cè)的準(zhǔn)確度，圖9為采用不同永磁鐵時(shí)，X軸磁電阻傳感器輸出的絕對(duì)值和Y軸磁電阻傳感器的絕對(duì)值之差，記為Vox-y。采用永磁鐵1時(shí)的Vox-y曲線為901，采用永磁鐵2時(shí)的Vox-y曲線為902，永磁鐵1的磁化強(qiáng)度小于永磁鐵2的磁化強(qiáng)度。由于Y軸磁電阻傳感器在略偏中心位置的輸出增加較快，而在中心點(diǎn)，Y軸磁電阻傳感器輸出為零，則會(huì)增加Vox-y在零點(diǎn)附近的斜率，使最中心的高電平寬度變窄，而且在中心高電平的兩邊，沒有第二個(gè)高電平區(qū)域的存在，這樣能提高檢測(cè)的準(zhǔn)確度。設(shè)雙軸磁敏傳感器的閾值電壓Vo為圖中點(diǎn)903，則對(duì)于永磁鐵1，區(qū)域a表示永磁鐵到達(dá)了指定位置，對(duì)于永磁鐵2，區(qū)域b表示永磁鐵到達(dá)了指定位置，不存在圖5中多重區(qū)域均表明永磁鐵到達(dá)位置的情況。

上述的雙軸磁敏傳感器的傳感器可以選用霍爾傳感器、AMR傳感器、GMR傳感器或TMR傳感器。

基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。盡管本實(shí)用新型就優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了示意和描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，只要不超出本實(shí)用新型的權(quán)利要求所限定的范圍，可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種變化和修改。