专利名称：一种判别物体状态变化的检测器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种以采用电或磁的方法为特征，物体运动状态变化的检测装置。
在工业检测与控制、电子智能仪器仪表、医疗设备和小家用电器中，物体状态变化的检测是十分重要的。CN2247795Y号专利公开一种倾斜角精密测量仪，是光学角度计量仪器，采用符合水平器、固定水平基座、光源装置、竖直方向分度装置等。CN2249890Y号专利公开一种数字式连续测斜仪，由上、下接头部分，抗压管和机芯部分组成，机芯部分采用了重力计、磁力计、微机等设备。已有的小家用电器例如电熨斗的平竖状态检测自动定时是利用水银开关、钢珠滚动开关结合专用集成电路方式实现的，由于环保的要求，水银开关已被禁用；若采用钢珠开关，则要求钢珠的导电性能要高，而球型开关的触点很小，所以需对钢珠的表面进行镀银处理，长时间使用后，钢珠的长时间碰撞磨损，导电性能变差，造成检测不灵敏。
本实用新型的目的在于提供采用滚动式铁芯的电感、定时准确、检测灵敏度高、满足环保要求、工作寿命长、体积小、成本低的一种判别物体状态变化的检测器。
本检测器设有传感器电路，传感器电路的输出端接自动定时断电信号控制电路的输入端，自动定时断电信号控制电路的电源启闭控制信号输出端接电子开关电路的输入端，自动定时断电信号控制电路的电源启闭工作状态输出端接检测器的工作状态指示电路，电子开关电路的电源输入端外接市电电源，电子开关电路的电源输出端作为检测器的市电电源输出端，另设直流电源电路为检测器提供工作电源电压。
传感器电路采用带滚动式铁芯的电感器，滚动式铁芯可采用钢珠或钢珠。
自动定时断电信号控制电路可采用XM105计时用集成电路。
本检测器的传感器电路把物体的不同位置及运动状态信号传递给自动定时断电信号控制电路，电子开关电路则根据自动定时断电信号控制电路经分析处理判断的电子启闭控制信号，控制装置或设备的电源启闭，工作状态指示电路则相应指示装置或设备的工作状态。本检测器由于利用带滚动式铁芯的传感器电路组成LC振荡器，振荡器的起振条件由传感器电路中的带滚动式铁芯(例如钢珠)与线圈的相对位置决定，而通过XM105计时用集成电路的自动定时断电信号检测LC振荡器是否起振，并经分析处理判断，实现自动定时、指示和报警的监控，因此具有定时准确(精度达±0.1秒)、检测灵敏度高、符合环保要求、工作寿命长、体积小、成本低等优点，可广泛应用于工业自动检测、小家用电器控制、医疗仪器设备等的定时自动断电控制。以电熨斗为例，当电熨斗处于平放或竖直状态时，本检测器会检测到一个正弦信号或低电平信号；当电熨斗处于运动状态时，检测器会检测到一个正弦信号和低电平信号交替变化的信号，由此可实现电熨斗的自动定时和指示报警的功能，克服了在背景技术中所提到的水银开关不符合环保要求，球型开关可靠性差、寿命短、成本高，光电式检测器结构装配复杂等缺点。


图1为本实用新型的结构框图。
图2为带滚动式铁芯(以钢珠为例)的电感器结构示意图。
图3为本实用新型的电路原理图。
图4为XM105计时用集成电路功能框图。
图5为XM105计时用集成电路的电路原理图。
图6为XM105计时用集成电路管脚排列图。
由图1～3可见，本实用新型由传感器电路1、自动定时断电信号控制电路2、电子开关电路3、工作状态指示电路4和直流电源电路5组成。传感器电路1采用带滚动式铁芯(钢珠)的电感器L与电容C4、电阻R3并联谐振电路，电感器L由骨架11、线圈12、钢珠13和引脚14组成，钢珠13作为铁芯置于骨架11内部，可以自由滚动。若用于电熨斗，可采用￠4mm的普通钢珠，竖放和倒放时的电感量分别取为227μH和188μH。传感器电路的输出信号传递给自动定时断电信号控制电路2的主控芯片XM105计时用集成电路U0的振荡检测端④，自动定时断电控制端⑦输出接至电子开关电路3的输入端，电子开关电路由三极管N1、继电器J1并接组成，电阻R5为偏压电阻，控制继电器J1的开关状态以达到控制电源启闭的目的。U0的⑥端接至工作状态指示电路4，工作状态指示电路由并联二极管D2、D3与限流电阻R6、发光二极管LED1串联组成。市电由A端输入，B端输出。市电经过直流电源电路5为检测器提供5V和12V的直流电源，稳压二极管Z1提供的12V电压经半波整流二极管D1后再由滤波电容C2、C5滤波，稳压二极管Z2提供的5V电压经电容C6滤波，为检测器各部分电路提供直流稳压电源。
如图4，5所示，XM105计时用集成电路由上电复位电路21、振荡检测电路22、控制逻辑电路23、30秒计时电路24、8分钟计时电路25、15分钟计时电路26、输出控制电路27、50与60HZ时钟选择输入电路28和载波输入电路29组成，该电路通过检测外部是否有无振荡，选择不同的计时长度进行断电，其主要功能原理概述如下(1)有振荡时，选择30秒计时；无振荡时，选择8分钟(或15分钟)计时。
(2)当振荡时有时无变化时，只要振荡时间不大于30秒，无振荡的时间不长于8分钟，计时不会停止。
(3)当不满足条件(2)时，电路会自动回到(1)的状态。
(4)计时完成后，自动断电输出控制端会关断外部继电器，同时蜂鸣器呜叫6声。LED开始闪烁。
XM105计时用集成电路的组成如下1)上电复位电路21为控制逻辑电路23和50、60HZ时钟选择输入电路28提供复位信号，输出端分别接控制逻辑电路23和50、60HZ时钟选择输入电路28。
2)振荡检测电路22外接钢珠电感和一电容，与内部电路组成LC振荡器，内设一个电平比较放大器221及数字滤波电路222。它的主要功能是将检测到的正弦信号经处理后变成高电平，将低电平变成保持不变，将振荡时有时无的交替变化信号变成高低变化的方波。图5中设有2个D触发器U1、U2和与门U3。
3)控制逻辑电路23内设数字组合电路，由2个与门电路U4、U5等组成，输入端接振荡检测电路22。根据从振荡检测电路得来的信号，判别外电路所处的状态，从而启动相应的计数器工作。其输出端分别外接30秒、8分钟、15分钟计时电路24～26和输出控制电路27。
4)50、60HZ时钟选择输入电路28内部设有两组计数器、计数器选择控制电路U6及由施密特触发器U7组成的波形整形电路。两组计数器的功能是将50HZ、60HZ输入的正弦波变成1HZ的方波，其输出分别接30秒、8分钟和15分钟计时电路24～26。
5)30秒、8分钟、15分钟计时电路24～26分别内设30分频电路U8、480分频和900分频电路U9，其输出接输出控制电路27。
6)载波输入电路29外接一个3300PF的电容与内部的施密特触发器和电阻组成RC振荡器U10，产生4KHZ的振荡频率与1HZ的调制频率混合后推动蜂鸣器鸣叫，其输出端接输出控制电路27。
7)输出控制电路27根据有、无振荡信号变化自动选择对应的计时信号通过；控制蜂鸣器的呜叫次数、LED的闪烁及断电。
如图6所示，XM105的管脚功能说明如下
1．GND-地端。
2．OSC-振荡信号端。该端外接一个3300PF的电容与内部组成RC振荡器，产生4KHZ的振荡频率与1HZ的调制频率混合后推动蜂鸣器鸣叫。
3．BUZZER-蜂鸣器鸣叫驱动端。该输出端在电路上电时为低电平，计时完成后，输出呜叫6声的呜叫信号。
4．LCCHK-振荡检测端。该端外接一特制的钢珠电感线圈和电容与电路内部组成LC振荡器。根据钢珠在电感线圈的位置会产生3种状态有振荡状态、无振荡状态、有振荡和无振荡交替产生的状态。当有振荡时，会产生频率为300HZ，振幅为1.5V的正弦信号，无振荡时为低电平。
5．VDD-5V电源端。
6．LED-LED或氖灯闪烁驱动端。
7．CONTR-自动断电输出控制端。控制外接继电器的开、关状态。
8．SIN50/60-计时时钟输入端。适合50HZ和60HZ。
表1～3分别给出XM105计时用集成电路的电学参数表。
表1绝对最大额定值表
表2直流特性表
表3交流特性表
权利要求1．一种判别物体状态变化的检测器，设有传感器电路、电子开关电路和电源，其特征在于所说的传感器电路采用带滚动式铁芯的电感器，传感器电路的输出端接一个自动定时断电信号控制电路的输入端，自动定时断电信号控制电路的电源启闭控制信号输出端接电子开关电路的输入端，自动定时断电信号控制电路的电源启闭工作状态输出端接检测器的工作状态指示电路，电子开关电路的电源输入端外接市电电源，电子开关电路的电源输出端作为检测器的市电电源输出端。
2．如权利要求1所述的一种判别物体状态变化的检测器，其特征在于所说的带滚动式铁芯的电感器的带滚动式铁芯为钢珠或钢球。
3．如权利要求1所述的一种判别物体状态变化的检测器，其特征在于所说的自动定时断电信号控制电路采用XM105计时用集成电路，所说的XM105计时用集成电路由上电复位电路、振荡检测电路、控制逻辑电路、30秒计时电路、8分钟计时电路、15分钟计时电路、输出控制电路50与60HZ时钟选择输入电路和载波输入电路组成，上电复位电路输出端分别接控制逻辑电路和50、60HZ时钟选择输入电路；振荡检测电路的输入端外接振荡器，输出端接控制逻辑电路的输入端；控制逻辑电路的输出端分别接30秒、8分钟、15分钟计时电路和输出控制电路；50、60HZ时钟选择输入电路分别接30秒、8分钟和15分钟计时电路；30秒、8分钟、15分钟计时电路和载波输入电路的输出端分别接输出控制电路。
专利摘要涉及一种以采用电或磁的方法为特征,物体运动状态变化的检测装置。设有传感器,其输出端接自动定时断电信号控制电路,后者的电源启闭控制信号端接电子开关电路,而工作状态信号接工作状态指示电路,电子开关电路输入端接市电,输出端作为检测器电源输出端,传感器带滚动式铁芯,例如钢珠,自动定时断电信号控制电路用XM105计时用集成电路。定时准确、灵敏度高、符合环保要求,寿命长、成本低,广泛应用于工业、小家电等。
文档编号G01N27/00GK2433621SQ00244218
公开日2001年6月6日 申请日期2000年7月26日 优先权日2000年7月26日
发明者邢建力, 柴智, 吴平萍 申请人:厦门联创微电子股份有限公司