專利名稱：Cmos電容型接近開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電容接近開關(guān)，又稱電子開關(guān)，且為開關(guān)量和模擬量型接近開關(guān)，特別適用于測(cè)距、測(cè)厚、挑選不同尺寸和類型的材料、控制傳送帶、測(cè)量波動(dòng)、測(cè)量孔徑、定位控制、檢測(cè)不均勻度、液位的連續(xù)檢測(cè)及流水線上工件的計(jì)數(shù)等。
已有的電容型接近開關(guān)是高頻振蕩型，由振蕩電路中外引檢測(cè)電極(又稱檢出面)，與接近物體(金屬或非金屬)構(gòu)成的電容變化，使振蕩起振或停振，給出檢測(cè)和控制的開關(guān)信號(hào)。這種接近開關(guān)的檢測(cè)距離，受檢測(cè)電極大小所制約，開關(guān)頻率、遲滯特性、重復(fù)精度和溫度漂移等都不甚理想。
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述缺點(diǎn)，提出一種把接近物(金屬或非金屬)與外引檢測(cè)電極構(gòu)成的電容量，疊加在COMS元件輸入端固有的輸入電容(簡(jiǎn)稱輸入電容)上，通過(guò)外接電阻組成穩(wěn)態(tài)電路，或用電子開關(guān)和門電路與外接電阻組成周期充放電路，轉(zhuǎn)換為電脈沖寬度量，經(jīng)比較與展寬，或用脈沖寬度與無(wú)穩(wěn)態(tài)振蕩周期進(jìn)行比較，作為開關(guān)量的檢測(cè)，或細(xì)分為模擬量的檢測(cè)，擴(kuò)大了檢測(cè)與運(yùn)用范圍，使其檢測(cè)距離、開關(guān)頻率、遲滯特性、重復(fù)精度及溫度漂移指標(biāo)，和已有的電容型接近開關(guān)相比都有顯著提高和改善。
按照本發(fā)明所提供的COMS電容型接近開關(guān)敘述如下，用可構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的COMS元件輸入端的固有輸入電容和外接電阻，組成兩個(gè)元件和參數(shù)相同對(duì)稱的單穩(wěn)態(tài)電路，或用COMS元件的電子開關(guān)和門輸入電容與外接電阻組成周期充放電路，其中一個(gè)輸入端有外引檢測(cè)電極(又稱檢出面——下同省略)，在無(wú)外界物體(金屬或非金屬——下同省略)接近外引檢測(cè)電極時(shí)，兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路在同一頻率的觸發(fā)脈沖作用下或周期充放電路在同一頻率控制下，用電位器的電阻調(diào)節(jié)，使兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路或周期充放電路的輸出脈電路相同，其相比的差量輸出為零，當(dāng)外界物體接近外引檢測(cè)電極時(shí)，外界物體與外引檢測(cè)電極構(gòu)成的電容量，疊加在COMS元件輸入端固有的輸入電容上(并聯(lián)相加)，由此對(duì)應(yīng)的這一個(gè)單穩(wěn)電路或周期充放電路輸出脈沖寬度加大，與無(wú)外引檢測(cè)電極的單穩(wěn)態(tài)電路或周期充放電路相比，有兩個(gè)脈沖寬度差的脈沖，用這一脈沖再觸發(fā)輸出級(jí)一脈沖展寬的單穩(wěn)態(tài)電路，輸出一個(gè)寬度大的脈沖，推動(dòng)發(fā)光二極管顯示，作為接近開關(guān)輸出的答應(yīng)信號(hào)，或?qū)⑸鲜鰞蓚€(gè)脈沖寬度差的脈沖加以倍頻細(xì)分，或由脈沖寬度與電壓轉(zhuǎn)換并加以放大給出數(shù)字量或模擬量的輸出。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)1、無(wú)需用電感元件組成高振振蕩電路，電路簡(jiǎn)單，成本低廉，耗電低，可全電路COMS化，便于組合封裝或?qū)Ｓ眉桑瑢?shí)現(xiàn)本發(fā)明的電路可多種多樣化。
2、把外界物體與外引檢測(cè)電極引起的電容變化，通過(guò)單穩(wěn)態(tài)電路或周期充放電路轉(zhuǎn)換為脈沖寬度的檢測(cè)，其靈敏度高，電路穩(wěn)定，漂移小，同樣的答應(yīng)距離，其外引檢測(cè)電極的面小于現(xiàn)有的接近開關(guān)外引檢測(cè)電極的面。
3、上述電容的變化量，通過(guò)單穩(wěn)態(tài)電路或周期充放電路轉(zhuǎn)換為RC的脈沖寬度變化量是一個(gè)明確的線性關(guān)系，有利于測(cè)距、測(cè)厚、挑選不同尺寸和類型材料等檢測(cè)，以及模擬量的輸出等。
4、電路中無(wú)電感元件，接近開關(guān)的外殼無(wú)需用隔磁材料，可用導(dǎo)磁金屬——鐵等，簡(jiǎn)化制造工藝，降低成本，克服了現(xiàn)有高頻振蕩型接近開關(guān)難能集成一體的缺點(diǎn)。
5、利用本發(fā)明開關(guān)把齒輪式的計(jì)數(shù)表(如電度表、水表、流量表和里程等)改為微功耗液晶數(shù)字顯示計(jì)數(shù)表極為經(jīng)濟(jì)和簡(jiǎn)便。
6、本發(fā)明電路適用于差動(dòng)電容量的檢測(cè)，和配用于電容傳感器的電容變化量的檢測(cè)，如本發(fā)明人的專利(ZL86106551.4)——柵形電容式位置傳感器電容變化量的檢測(cè)。
7、本發(fā)明各電路的綜合，可制成通用性廣的芯片集成電路，有開關(guān)信號(hào)，也有模擬和數(shù)字信號(hào)，分辨率高，穩(wěn)定可靠性高，改變外接元件，適應(yīng)不同功能要求，芯片按精度分檔次，按要求配芯片，滿足開關(guān)量和模擬量的電容型接近開關(guān)，各種電容量的檢測(cè)，配作電容型傳感器的檢測(cè)電路和其他特殊要求的檢測(cè)，充分提高了芯片成品率的百分?jǐn)?shù)。
本發(fā)明借助有關(guān)必要的舉例結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下(圖形符號(hào)用GB4728《電氣圖用圖符號(hào)》繪制)

圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2本發(fā)明由可構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的COMS元件輸入端固有輸入電容和外接電阻組成的單穩(wěn)態(tài)電路；
圖3本發(fā)明的圖2在外界物體接近外引檢測(cè)電極(1)時(shí)的有關(guān)波形；圖4本發(fā)明由COMS門電路元件輸入端的固有輸入電容，外接電阻和電子開關(guān)組成周期充放電電路；圖5本發(fā)明由COMS元件輸入端的固有輸入電容和外接電阻組成單穩(wěn)態(tài)和無(wú)穩(wěn)態(tài)的比較電路；圖6本發(fā)明高精度數(shù)字量或模擬量的基型電路。
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，用圓筒形外殼舉例。1.外引檢測(cè)電極；2.外殼用塑料或金屬(包括導(dǎo)磁金屬鐵等)；3.固定螺母；4.電路元件；5.可調(diào)電位器；6.顯示元件發(fā)光二極管LED；7.電源及輸出外引線。
圖2是本發(fā)明由可構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的COMS元件輸入端的固有輸入電容和外接電阻R1與R2組成的單穩(wěn)態(tài)電路，圖中主令振蕩器由電阻R3、R4，電容C1和雙輸入與非門(CC4011)組成的方波振蕩器，其方波輸出經(jīng)電阻R5和電容C2產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，同時(shí)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路A1和B1，由雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(CC4538)組成A1和B1兩個(gè)參數(shù)相同的單穩(wěn)態(tài)電路，其中A1單穩(wěn)態(tài)電路RX/CX端接了一個(gè)外引檢測(cè)電極1，A1和B1兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路和脈沖輸出寬度，取決于兩個(gè)相等電阻R1和R2、電位器W1及RX/CX端的輸入電容大小，對(duì)于A1單穩(wěn)態(tài)電路，還要取決于外界物體接近外引檢測(cè)電極1的狀態(tài)，在外引檢測(cè)電極1無(wú)外界物體近時(shí)，調(diào)節(jié)電位器W1，使A1和B1兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)輸出脈沖寬度相等，其相比的差重輸出為零，當(dāng)外界物體接近外引檢測(cè)電極1時(shí)與外引檢測(cè)電極構(gòu)成的電容量，疊加在A1單穩(wěn)態(tài)電路的RX/CX端的輸入電容上(并聯(lián)相加)，輸出Q1的脈沖寬度變大，并與B1單穩(wěn)態(tài)電路輸出Q2，經(jīng)雙輸入與非門(CC4011)相比，得出兩個(gè)脈沖寬度差的負(fù)脈沖，再由輸出級(jí)的單穩(wěn)態(tài)電路將其倒相和展寬，輸出級(jí)的單穩(wěn)態(tài)電路由CC7555(或NE555)，電阻R6，電容C3、C4組成，輸出脈沖寬度取決于R6和C3參數(shù)，用NE555可直接推動(dòng)發(fā)光二極管D1和控制繼電器，R7是限流電阻，或用光電耦合元件控制高壓可控硅元件。
圖3是對(duì)應(yīng)圖2的外引檢測(cè)電極1有外界物體接近時(shí)，CC4538和CC7555的觸發(fā)和輸出波形圖。
組成上述電路主令振蕩器，單穩(wěn)態(tài)電路和脈沖寬度相比電路的元件和途徑很多，如CC4001、CC4011、CC4013、CC4043、CC4069、CC4071、CC4081、CC4093、CC4098、CC40106、CC4528、CC4538等。圖2所列，僅為舉例說(shuō)明的一種，下列各電路也如示，不再重申。圖2的例舉充分利用了集成件內(nèi)的每一個(gè)功能塊，電路體積小，便于組合封裝。
COMS元件輸入端固有的輸入電容約為5PF，輸入電阻大于108Ω現(xiàn)有集成件有雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(本例CC4538是雙精密單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器)，兩個(gè)電氣參數(shù)及其制造工藝完全相同，選這兩個(gè)RX/CX端的輸入電容作比較基準(zhǔn)，它的溫度影響小，基準(zhǔn)電容小，靈敏度高，這類元件品種多，通用性大，價(jià)格低廉，本電路無(wú)放大系統(tǒng)，其穩(wěn)定性好，可靠性高，動(dòng)作頻率取決于主振頻率，無(wú)電感元件，無(wú)遲滯特性，其開關(guān)頻率、重復(fù)精度和溫度漂移等特性，都比現(xiàn)有的電容型接近開關(guān)好。
圖4是本發(fā)明由COMS元件門輸入端固有的輸入電容，外接電阻和電子開關(guān)組成周期充放電路，其中兩個(gè)COMS元件的電子開關(guān)KA1與KB1(CC4066)和門電路DA與DB(CC4069)的輸入電容和外接電阻R10與R11組成兩個(gè)元件和參數(shù)相同的A2和B2周期充放電路，A2電路中門電路DA輸入端有一個(gè)外引檢測(cè)電極1，電阻R8、R9、電容C5和門電路(CC4069)組成主令振蕩器，經(jīng)門電路(CC4069)的整形和倒相，前半周期時(shí)接通電子開關(guān)KC1開關(guān)，斷開電子開關(guān)KA1與KB1，電源VDD經(jīng)電子開關(guān)KC1，電位器W2中間可調(diào)點(diǎn)，分別向兩個(gè)相等電阻R10與R11，至DA與DB門(4069)輸入端固有的輸入電容充電，后半周期時(shí)斷開電子開關(guān)KC1開關(guān)，接通電子開關(guān)KA1與KB1，DA與DB門輸入端通過(guò)電子開關(guān)KA1與KB1直接接地放電。在外引檢測(cè)電極1無(wú)外界物體接近時(shí)，調(diào)節(jié)電位器W2，使A2和B2周期充放電路的輸出脈沖寬度相等。當(dāng)外引檢測(cè)電極1有外界物體接近時(shí)，與外引檢測(cè)電極1構(gòu)成的電容量，疊加在周期充放電路A2的DA門電路輸入端的輸入電容上(并聯(lián)相加)，由此對(duì)應(yīng)的周期充放電路A2的輸出脈沖寬度變大，與無(wú)外引檢測(cè)電極的周期充放電路B2的輸出脈沖寬度相比，有兩個(gè)脈沖寬度差的脈沖，圖4用雙輸入或非門(CC4001)比較兩個(gè)脈沖寬度，此外，另用兩個(gè)雙輸入或非門(CC4001)和電阻R12與電容C6組成輸出級(jí)單穩(wěn)態(tài)電路，用三極管BG1，二極管D2和電阻R13，R14組成功率放大電路，推動(dòng)發(fā)光二極管D3，或用光電耦合元件控制高壓可控硅元件。
用上述元件，同樣出于充分利用已有集成件功能塊，便于組合封裝，這只是舉例的一種，組成這一電路元件品種很多。
在圖2中A1和B1兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路的RX/CX端，增加兩個(gè)與周期充放電路(圖4)中相同接法和控制方式的電子開關(guān)(KA1和KB2)，在主令振蕩器的前半周期是單穩(wěn)態(tài)電路(A1與B1)處?kù)秵畏€(wěn)期(單穩(wěn)期輸出寬度小于主令振蕩器的1/2振蕩周期)時(shí)，電子開關(guān)斷開，主令振蕩器的后半周期是單穩(wěn)態(tài)電路處?kù)斗菃畏€(wěn)期，電子開關(guān)接通，RX/CX端通過(guò)電子開關(guān)接地，即進(jìn)入單穩(wěn)期前RX/CX端接地，確保輸入電容的充電電流起始值為零，提高其靈敏度和穩(wěn)定可靠性。
圖5是由COMS元件輸入端固有的輸入電容和外接電阻組成單穩(wěn)態(tài)和無(wú)穩(wěn)態(tài)的比較電路，用單穩(wěn)態(tài)的脈沖輸出寬度與無(wú)穩(wěn)態(tài)振蕩周期相比，A3電路與A1電路相同，由電阻R15、R17，電容C8，電位器W3和CC4528組成單穩(wěn)態(tài)電路，B3電路是由電阻R16、R18，電容C9和CC4528組成無(wú)穩(wěn)態(tài)振蕩器，當(dāng)接通電源后，Q2為高電位，通過(guò)電阻R18向TR+端的電容C9充電至觸發(fā)閾值后，進(jìn)入單穩(wěn)期，Q2為高電位，Q2為低電位，單穩(wěn)期結(jié)束，Q2又變?yōu)楦唠娢?，重?fù)上述過(guò)程形成無(wú)穩(wěn)態(tài)振蕩，單穩(wěn)態(tài)電路A3由Q2端下降沿觸發(fā)，在外引檢測(cè)電極1無(wú)外界物體接近時(shí)，選定電阻R15和調(diào)節(jié)電位器W3使A3單穩(wěn)態(tài)輸出脈沖(Q1)寬度，小于并接近于無(wú)穩(wěn)態(tài)電路B3振蕩周期(T)，Q1端為單穩(wěn)態(tài)脈沖寬度輸出，當(dāng)外引檢測(cè)電極1有外界物體接近時(shí)，A3單穩(wěn)態(tài)輸出脈沖(Q1)寬度大于無(wú)穩(wěn)態(tài)電路B3的振蕩周期(T)，故單穩(wěn)態(tài)電路A3在未復(fù)位前，又再次觸發(fā)，這便使Q1始終保持高電位輸出，區(qū)別于無(wú)外界物體接近外引檢測(cè)電極的狀態(tài)。輸出極的顯示和控制可類似于圖2或圖4(如CC7555或NE555)。單穩(wěn)態(tài)電路A3的觸發(fā)脈沖，由無(wú)穩(wěn)態(tài)電路B3的Q2輸出經(jīng)電阻R17和電容C8微分獲得。
上述電路是最為簡(jiǎn)單的一種，也可用方波振蕩周期作為比較基準(zhǔn)，用晶振形成方波振蕩周期，或正半周作為比較基準(zhǔn)，這就更為穩(wěn)定可靠。
圖6是高精度模擬量輸出的基型電路，圖中A4和B4與圖2中A1和B1相同的單穩(wěn)態(tài)電路，且在兩單穩(wěn)態(tài)電路A4與B4的RX/CX端，加兩個(gè)與固有輸入電容并聯(lián)的接地電子開關(guān)KA2與KB2，G1是主令振蕩器除控制A4和B4單穩(wěn)電路觸發(fā)外，還控制電子開關(guān)KA2、KB2和KC2的接通和斷開，KA2和KB2的C端與單穩(wěn)態(tài)電路RX/CX端相連，d端接地，控制端e受主令振蕩器G1控制，在主令振蕩器G1的前半周期，單穩(wěn)態(tài)電路A4與B4處?kù)秵畏€(wěn)期(單穩(wěn)態(tài)的輸出寬度小於主令振蕩器的1/2振蕩周期)時(shí)，電子開關(guān)(KA2與KB2)斷開，主令振蕩器G1的后半周期(即單穩(wěn)態(tài)電路A4與B4處?kù)斗菃畏€(wěn)期)，電子開關(guān)(KA2與KB2)受主令振蕩器G1控制被接通，RX/CX端通過(guò)電子開(KA2與KB2)接地，即進(jìn)入單穩(wěn)態(tài)期前RX/CX端接地確保輸入電容的充電電流起始值為零，提高其靈敏度和穩(wěn)定可靠性，RX/CX的充電電源由占空比可調(diào)的振蕩器G2供給，并受電子開關(guān)KC2控制，且與A4和B4的單穩(wěn)態(tài)電路被觸發(fā)時(shí)同步接通，經(jīng)電子開關(guān)KC2和二極管D4至電位器W4的中間可調(diào)點(diǎn)，分別向兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路A4與B4進(jìn)行間隙性的供電，這不僅展寬了單穩(wěn)態(tài)輸出脈沖寬度，而且改變振蕩器G2的占空比，可相應(yīng)改變單穩(wěn)態(tài)的輸出脈沖寬度，使其兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)相比后的脈沖寬度差量增大，提高了靈敏度，便于倍頻細(xì)分或頻率電壓轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)字或模擬量的輸出。
把上述各電路(除圖5外)的外引檢測(cè)電極除掉，在兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路的RX/CX端，或由電子開關(guān)和門電路組成周期充放電電路的門電路輸入端，各自并接一對(duì)差動(dòng)變化電容傳感器的一個(gè)極，另一個(gè)極接地，可作為差動(dòng)變化電容傳感器電容變化量的檢測(cè)，或其他差動(dòng)變化電容量的檢測(cè)。
本發(fā)明的應(yīng)用舉例在圖2中所用的元件是CC4538，CC4011和NE555，其中電位器W1是51K，R1＝R2＝200K，R3＝470K，R4＝47K，R5＝20K，R6＝1M，R7＝100Ω，C1＝0.1μC2＝510P，C3＝0.01μ，C4＝0.1μ
權(quán)利要求
1.COMS電容型接近開關(guān)有外引檢測(cè)電極(1，又稱檢出面——下同省略)，外殼(2)，固定螺母(3)，電路元件(4)，可調(diào)電位器(5)，顯示元件(6)和電源及輸出外引線(7)所組成，其特征是電路由可構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的COMS元件輸入端的固有輸入電容——簡(jiǎn)稱輸入電容，和外接電阻(R1與R2)組成兩個(gè)元件參數(shù)相同對(duì)稱的單穩(wěn)態(tài)電路(A1與B1)，由主令振蕩器(門電路CC4011，電阻R3、R4和電容C1組成方波振蕩器)經(jīng)電容C2與電阻R5同時(shí)觸發(fā)兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路(A1與B1)或用兩個(gè)COMS元件的電子開關(guān)(KA1與KB1)，門電路(DA與BD)的輸入電容和外接電阻(R10與R11)組成兩個(gè)元件參數(shù)相同的周期充放電路(A2與B2)，由主令振蕩器(門電路CC4069，電阻R8、R9和電容C5組成方波振蕩器)前半周期控制電子開關(guān)KC1接通，KA1與KB1斷開，VDD電源經(jīng)電子開關(guān)KC1，電位器W2中間可調(diào)點(diǎn)，分別向兩個(gè)相等電阻(R10與R11)和門電路(DA與DB)的輸入電容充電，后半周期控制電子開關(guān)KC1斷開，斷開門電路(DA與DB)的充電電源，同時(shí)電子開關(guān)KA1 KB1接通，門電路(DA與DB)的輸入電容通過(guò)電子開關(guān)(KA1與KB1)對(duì)地放電，外引檢測(cè)電極(1)接在單穩(wěn)態(tài)電路A1的RX/CX輸入端，或接在周期充放電路A2的DA門電路的輸入端，在無(wú)外界物體(金屬非金屬——下同省略)接近外引檢測(cè)電極(1)時(shí)，調(diào)節(jié)兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路(A1與B1)的共用電位器W1，或調(diào)節(jié)兩個(gè)周期充放電路(A2與B2)的共用電位器W2，使兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路(A1與B1)，或兩個(gè)周期充放電路(A2與B2)的輸出脈沖寬度相同，其相比的差量輸出為零，當(dāng)外界物體接近外引檢測(cè)電極(1)時(shí)，與外引檢測(cè)電極(1)構(gòu)成的電容量，疊加在單穩(wěn)態(tài)電路A1的RX/CX端?；蛑芷诔浞烹娐稟2的DA門電路的輸入端的輸入電容上(并聯(lián)相加)，由此對(duì)應(yīng)的單穩(wěn)態(tài)電路A1或周期充放電路A2的輸出脈沖寬度變大，與無(wú)外引檢測(cè)電極(1)的單穩(wěn)態(tài)電路B1或周期充放電路B2的輸出脈沖寬度相比，有兩個(gè)脈沖寬度差的脈沖，用這一脈沖再觸發(fā)輸出級(jí)脈沖展寬的單穩(wěn)態(tài)電路(由電阻R6、電容C3、C4和定時(shí)器電路7555組成，或由電阻R12、電容C6和門電路4001組成)，輸出一個(gè)寬度大的脈沖，推動(dòng)輸出顯示(由發(fā)光二極管D1和限流電阻R7組成，或由二極管D2，電阻R13、R14，電容C7，三極管BG1和發(fā)光二極管D3組成)，作為接近開關(guān)的輸出答應(yīng)信號(hào)，或?qū)⑸鲜鰞蓚€(gè)脈沖寬度差的脈沖加以倍頻細(xì)分，或由脈沖寬度與電壓轉(zhuǎn)換加以放大給出數(shù)字或模擬量的輸出。
2.按權(quán)利要求1所規(guī)定的COMS電容型接近開關(guān)，其特征是兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路(A1與B1)或兩個(gè)周期充放電路(A2與B2)輸出脈沖寬度比較，用雙輸入門電路，現(xiàn)有的與，與非，或，或非及異或非等，比較其一個(gè)正向脈沖(Q1)和另一個(gè)負(fù)向脈沖(Q2)或兩個(gè)正向脈沖(Q1與Q2)皆可。
3.按權(quán)利要求1所規(guī)定的COMS電容型接近開關(guān)，其特征是兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路(A1與B1)的RX/CX端，增加兩個(gè)與周期充放電路相同接法和控制方式的電子開關(guān)，在主令振蕩器的前半周期是單穩(wěn)態(tài)電路處?kù)秵畏€(wěn)期(單穩(wěn)態(tài)的輸出寬度小于主令振蕩器的1/2振蕩周期)時(shí)，電子開關(guān)斷開，主令振蕩器的后半周期是單穩(wěn)態(tài)電路處?kù)斗菃畏€(wěn)期，電子開關(guān)接通，RX/CX端通過(guò)電子開關(guān)接地，即進(jìn)入單穩(wěn)期前RX/CX端接地，確保輸入電容的充電電流起始值為零，提高其靈敏度和穩(wěn)定可靠性。
4.按權(quán)利要求所規(guī)定的COMS電容型接近開關(guān)，其特征是兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路(A1與B1)輸出脈沖寬度比較，用單穩(wěn)態(tài)電路A3(由電阻R15、R17，電容C8，電位器W3和單穩(wěn)觸發(fā)器CC4528/2組成)，和無(wú)穩(wěn)態(tài)電路B3(由電阻R16、R18，電容C9和單穩(wěn)態(tài)發(fā)器CC4528/2組成)的輸出脈沖寬度比較，外引檢測(cè)電極(1)接在單穩(wěn)態(tài)電路A3的RX/CX端，在外引檢測(cè)電極(1)無(wú)外界物體接近時(shí)，調(diào)節(jié)電位器W3使單穩(wěn)態(tài)電路A3輸出脈沖(Q1)寬度，小於并接近無(wú)穩(wěn)態(tài)的振蕩周期(T)，當(dāng)外引檢測(cè)電極(1)有外界物體接近時(shí)，單穩(wěn)態(tài)輸出脈沖(Q1)寬度大於無(wú)穩(wěn)態(tài)的振蕩周期(T)，故單穩(wěn)態(tài)電路A3未復(fù)位前，又再次觸發(fā)，使單穩(wěn)態(tài)電路A3的輸出(Q1)保持高電位，區(qū)別於無(wú)外界物體接近外引檢測(cè)電極(1)的狀態(tài)。單穩(wěn)態(tài)的電路A3的觸發(fā)脈沖，由無(wú)穩(wěn)態(tài)電路B3的Q2輸出經(jīng)電阻R17和電容C8微分獲得。
5.按權(quán)利要求4所規(guī)定的COMS電容型接近開關(guān)，其特征是無(wú)穩(wěn)態(tài)振蕩周期(T)，用晶振形成方波振蕩周期或正半周作比較基準(zhǔn)，更為穩(wěn)定可靠。
6.按權(quán)利要求1規(guī)定的COMS電容型接近開關(guān)，其特征是兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路(A4與B4)的RX/CX端，加兩個(gè)與固有輸入電容并聯(lián)接地開關(guān)(KA2與KB2)，在主令振蕩器G1的前半周期，單穩(wěn)態(tài)電路(A4與B4)處?kù)秵畏€(wěn)期(單穩(wěn)態(tài)的輸出寬度小於主令振蕩器的1/2振蕩周期)時(shí)，電子開關(guān)(KA2與KB2)斷開，主令振蕩器G1的后半周期(即單穩(wěn)態(tài)電路A4與B4處?kù)斗菃畏€(wěn)期)，電子開關(guān)(KA2與KB2)受主令振蕩器G1控制被接通，RX/CX端通過(guò)電子開關(guān)(KA2與KB2)接地，即進(jìn)入單穩(wěn)期前RX/CX端接地，確保輸入電容的充電電流起始值為零，提高其靈敏度和穩(wěn)定可靠性，主令振蕩器G1還控制電子開關(guān)KC1，在兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路(A4與B4)被觸發(fā)時(shí)，同步接通電子開關(guān)KC2，由占空比可調(diào)的方波振器G2，經(jīng)電子開關(guān)KC2，二極管D4，電位器W4的中間可調(diào)點(diǎn)，分別向兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路(A4與B4)進(jìn)行間隙性的供電，展寬單穩(wěn)態(tài)輸出脈沖寬度，且改變方波振蕩器的占空比，對(duì)應(yīng)地改變了單穩(wěn)態(tài)的輸出脈沖寬度，增大兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)輸出脈沖寬度的差量，提高靈敏度，便于倍頻細(xì)分或頻率電壓轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)字或模擬量的輸出。
7.按權(quán)利要求1、3和6規(guī)定的COMS電容型接近開關(guān)，其特征是將兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路(A1與B1或A4與B4)或電子開關(guān)和門電路與外接電阻組成周期充放電路(A2與B2)中的外引檢測(cè)電極(1)除掉，在兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路(A1與B1或A4與B4)的RX/CX，或由電子開關(guān)和門電路與外接電阻組成周期充放電(A2與B2)的兩個(gè)門電路(DA與DB)的輸入端，各自并接一對(duì)差動(dòng)變化電容的一個(gè)極，另一個(gè)極地，可作為差動(dòng)變化傳感器的電容化量的檢測(cè)，或其他差動(dòng)變化電容的檢測(cè)。
8.按權(quán)利要求，1、2、3、4、5和6所規(guī)定的COMS電容接近開關(guān)，其特征是將上述電路綜合制成通用性廣的芯片集成電路，有開關(guān)信號(hào)，也有模擬和數(shù)字信號(hào)，分辨率高，穩(wěn)定可靠性高，改變外接元件，適應(yīng)不同功能要求，芯片按精度分檔產(chǎn)次，按要求配芯片，滿足開關(guān)量和模擬量的電容型接近開關(guān)，各種電容量的檢測(cè)，配作電容型傳感器的檢測(cè)電路和其他特殊要求的檢測(cè)，充分提高了芯片成品率的百分?jǐn)?shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種CMOS元件輸入端的固有輸入電容為比較基準(zhǔn)，作成的電容型接近開關(guān)。又稱電子開關(guān)，且為開關(guān)量和模擬量型接近開關(guān)。特別實(shí)用于測(cè)距、測(cè)厚，挑選不同尺寸和類型的材料、控制傳送帶、測(cè)量波動(dòng)、測(cè)量孔徑、定位控制、檢測(cè)不均勻度、液位的連續(xù)檢測(cè)及流水線上工件的計(jì)數(shù)等。利用本發(fā)明把齒輪式的計(jì)數(shù)表(如電度表、水表、流量表和里程表等)改為微功耗液晶數(shù)字顯示計(jì)數(shù)表極為經(jīng)濟(jì)和簡(jiǎn)便。
文檔編號(hào)H03K17/94GK1167371SQ9611299
公開日1997年12月10日 申請(qǐng)日期1996年2月6日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月12日
發(fā)明者王祖斌, 汪錦春 申請(qǐng)人:王祖斌