專利名稱：電子振動開關的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種開關裝置，具體地說是一種電子振動開關。
背景技術：
目前市場上的振動開關主要有兩種形式一種是機械振動開關，一種是電子振動開關。機械振動開關的優點是無須供電電源，接線方便，但其結構復雜，成本高，且幅頻特性也較差。電子振動開關是由振動傳感器、信號調理電路、比較電路、驅動電路以及電源電路連接組成。其優點是精度高，幅頻特性好，操作使用方便。其缺點，一是采用振動傳感器，如壓電加速度傳感器或磁電式速度傳感器等，其體積較大，制約了電子振動開關的小型化；二是振動傳感器的性能易受溫度、時間等因素的影響，使靈敏度發生較大變化，故需要做定期的校驗和更換；三是振動傳感器的低頻響應較差(大于10Hz)，使用受到一定的限制；四是信號處理電路容易受到瞬間干擾而出現誤動作。
實用新型內容本實用新型的目的就是提供一種體積小、功能強、性能好的電子振動開關，以能夠適應于各種振動監控場所的使用需要。
本實用新型是這樣實現的本電子振動開關是由半導體振動加速度傳感器接信號調理積分電路，信號調理積分電路的輸出接單片機，在單片機的輸入端還接有報警值設定電路，單片機的輸出端連接用于驅動執行元件的驅動電路，電源電路為各部分提供直流工作電壓。
本實用新型的主要特點是采用了半導體振動加速度傳感器，這種傳感器體積小、靈敏度穩定，頻率響應好且范圍寬，既易于電子振動開關的小型化，又適于電子振動開關的長期使用和監控。經半導體振動加速度傳感器測取的設備振動加速度信號，經過信號調理積分電路的調理變換后，即可成為振動信號輸送到單片機中，由單片機電路進行信號處理。單片機不僅性價比高、尺寸小，而且對一定周期內的振動信號可以進行真有效值計算，從而得到設備振動超標與否的準確判斷。另外，單片機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的干擾，工作可靠性顯著提高。本電子振動開關的安裝方向一般可不做特別限定，方便了安裝和使用，克服了現有振動開關大多存在有安裝方向性要求的弊端。當單片機判定設備振動超過設定值后，即可發出指令，通過驅動電路輸出執行元件的動作信號，執行元件受控動作，實現振動超限報警，或者切斷設備的電源，使設備停機。
本實用新型由于采用了體積小、靈敏度穩定、且頻率響應好、范圍寬的半導體振動加速度傳感器測取相關信號，采用了體積小、智能性強的單片機電路作為核心部件，因而所制電子振動開關與其它振動開關相比，具有體積小、功能強、穩定可靠和安裝方便等特點，并且還可裝入防爆殼內，以適用特種工作環境的使用需要。本實用新型可廣泛應用于多種需要長期振動監控的場合，對減少設備的振動損壞和故障發生，具有積極的促進作用。
圖1是本實用新型的結構框圖。
圖2是本實用新型一種具體實施方式
的電原理圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型由半導體振動加速度傳感器1、信號調理積分電路2、單片機3、報警值設定電路4、驅動電路5和電源電路6六部分組成，半導體振動加速度傳感器1接信號調理積分電路2，信號調理積分電路2的輸出接單片機3，在單片機3的輸入端還接有報警值設定電路4，單片機3的輸出接驅動電路5，執行元件接在驅動電路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，本實用新型的一種具體實施方式
是半導體振動加速度傳感器U1選用mma1220d型傳感器，其頻率響應為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℃，所承受的最大振動加速度為1500g，故能夠滿足眾多復雜條件下的應用。
信號調理積分電路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和運算放大器U2A連接組成的積分電路。積分電路的低頻響應分別由R3、C2和R7、C4決定。由電阻R2、R5、R6和電容C3、穩壓二極管Z1連接組成的偏置電路接在運算放大器U2A的同相端，提供偏置輸出給運算放大器U2A。運算放大器U2A的輸出端連接單片機3。單片機3可選用Atiny15型單片機。
振動加速度信號經調理和積分后，轉變為由積分電路輸出的振動速度信號，并加到單片機3的A/D轉換器通道2(ADC2)。如果去掉電容C4，則積分電路就變成為交流放大電路，此時加到單片機A/D轉換器通道2的，將是經過隔離直流的振動加速度信號。這樣，本電子振動開關就可以轉變成為一種振動加速度開關。
報警值設定電路4由電阻R8、電位器W2、電容C5連接組成，其輸出接至單片機3的A/D轉換器通道1(ADC1)。調整電位器W2，即可調整加到單片機3的A/D轉換器通道1的電壓，通過單片機3對報警值設定電路4的電壓值進行采集與處理，即可得到報警或動作的設定值。
驅動電路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的兩端并聯有作為執行元件的繼電器J。繼電器J的觸點J1、J2串接在外報警電路或者被監控設備的供電電源支路上。當單片機3檢測到振動超限時，輸出高電平，使三極管N1導通，繼電器J得電吸合，觸點J1、J2的開閉狀態轉換，從而控制外接電路報警，或者切斷設備的供電電源。
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和三端集成穩壓器V1組成的濾波穩壓電路。220V的交流電源經變壓器T降壓后，經整流二極管D1、D2整流，再經濾波電容E1、E2、C7的濾波和穩壓器V1(78L05)的穩壓后，分別向單片機3、半導體振動加速度傳感器1、信號調理積分電路2、報警值設定電路4和驅動電路5及繼電器J分別提供+5V或+12V的直流工作電壓。
單片機電路是本電子振動開關的核心部件，對信號調理積分電路2輸出的振動速度信號進行采集與處理。為了減小瞬間較大振動信號對電子振動開關的不利影響，單片機采用了真有效值算法，A/D轉換器每次采樣間隔時間為250μS，采集8192點數據，總的周期T約為2秒。經過真有效值計算得到的數據比較穩定。由于采用了真有效值的軟件計算的方法，還節省了外部真有效值的轉換元件，使得電路簡潔，性能可靠，功能增強。
為了減小電子振動開關的幾何尺寸，可將半導體振動加速度傳感器1、信號調理積分電路2及單片機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、報警值設定電位器W2和繼電器J等制作在另一塊Φ30mm的圓形線路板上，兩塊路板之間用導線連接。再將兩塊電路板分層裝配到一只圓柱形鋁殼體內。殼體一端可用M8的緊定螺釘，將電子振動開關固定在設備或防爆殼體內，殼體另一端設置的端蓋上可安裝插座，用配套四芯插頭向內接入220V交流電源或12V直流電源，向外引出繼電器觸點信號，與控制線路相連接。由此即可制成一個結構緊湊、外形體積小的電子振動開關。
權利要求1.一種電子振動開關，其特征在于該開關是由半導體振動加速度傳感器(1)接信號調理積分電路(2)，信號調理積分電路(2)的輸出接單片機(3)，在單片機(3)的輸入端還接有報警值設定電路(4)，單片機(3)的輸出端連接用于驅動執行元件的驅動電路(5)，電源電路(6)為各部分提供直流工作電壓。
2.根據權利要求1所述的電子振動開關，其特征在于信號調理積分電路(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、穩壓二極管Z1連接組成的偏置電路接在運算放大器U2A的同相端，運算放大器U2A的輸出端接單片機(3)。
專利摘要本實用新型公開了一種電子振動開關，為克服現有電子振動開關體積較大、靈敏度和低頻響應較差的問題而設計。其結構是由半導體振動加速度傳感器接信號調理積分電路，信號調理積分電路的輸出接單片機，在單片機的輸入端還接有報警值設定電路，單片機的輸出端連接用于驅動執行元件的驅動電路，電源電路為各部分提供直流工作電壓。本實用新型具有體積小、功能強、穩定可靠和安裝方便等特點，可廣泛應用于多種需要長期振動監控的場合，對減少設備的振動損壞和故障發生，具有積極的促進作用。
文檔編號H03K17/94GK2877143SQ20062002383
公開日2007年3月7日 申請日期2006年3月20日 優先權日2006年3月20日
發明者祁金玉 申請人:祁金玉