阅读说明：本技术 一种基于霍尔与逻辑磁编码技术的无接触传感器开关 (Non-contact sensor switch based on Hall and logic magnetic coding technology ) 是由 叶帆 齐铭宇 于 2019-10-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种基于霍尔与逻辑磁编码技术的无接触传感器开关,包含无接触传感器电路及其封装外壳,所述无接触传感器电路包括继电器,所述继电器包含输入端和输出端,所述无接触传感器电路通过基于N个单级霍尔元件组成的与逻辑运算电路和非门电路控制所述继电器实现导通或阻断,所述与逻辑运算电路通过所述N个单级霍尔元件按磁极方向、位置、数量组成逻辑磁密码。本发明仅共用一只上拉电阻和数只单极非锁存霍尔元件的开漏输出特性,通过多只单极性非锁存霍尔元件的磁极方向、位置、数量组成逻辑磁密码,实现多只霍尔自组成与逻辑运算关系磁编码,达到小型、稳定、可靠、快速、便捷的目的。(The invention relates to a non-contact sensor switch based on a Hall and logic magnetic coding technology, which comprises a non-contact sensor circuit and a packaging shell thereof, wherein the non-contact sensor circuit comprises a relay, the relay comprises an input end and an output end, the non-contact sensor circuit controls the relay to realize conduction or blocking through an AND logic operation circuit and a NOT gate circuit, the AND logic operation circuit is composed of logic magnetic codes according to the magnetic pole direction, the position and the number through N single-stage Hall elements. The invention only shares the open-drain output characteristics of one pull-up resistor and a plurality of unipolar non-latching Hall elements, and the logic magnetic code is formed by the magnetic pole direction, position and number of the unipolar non-latching Hall elements, thereby realizing the magnetic coding of the self-composition and logic operation relationship of the plurality of Hall elements and achieving the purposes of small size, stability, reliability, rapidness and convenience.)

一种基于霍尔与逻辑磁编码技术的无接触传感器开关

技术领域

本发明涉及传感器开关领域，具体指有一种基于霍尔与逻辑磁编码技术的无接触传感器开关。

背景技术

霍尔效应由美国物理学家霍尔于1879年在研究金属导电机理时发现：垂直于导体电流的外磁场能使导体电流方向两端出现电位差，此现象称为霍尔效应。霍尔效应的应用，多应用在开关领域，由于霍尔传感器具有无接触的特点，因此能够应用在一些需要密闭、防水、延长寿命等领域的开关，特别是应用在档位开关，通过旋钮的旋转触发不同档位的霍尔传感器，启用不同档位的功能。

霍尔元器件需要通过对应磁方向的磁感应近距离接触后才能导通。传统的传感器只是将其作为简单的导通与关闭的感应器件，并未将多个霍尔原件组成逻辑编码，这类传感器无密码可言，单只磁铁就可轻易触发。例如欧共体IDEM品牌磁编码联锁开关，使用的三只霍尔元件并没有形成与逻辑运算关系，其中一只开关仅用单个磁铁就能轻易触发动作，另两只霍尔元件虽然形成了与逻辑关系，但因为数量太少仅两只霍尔元件，同样也能用一只磁铁的南北两极同时触发其传感器，因此该品牌磁编码传感器保密级别较低。

针对上述的现有技术存在的问题设计一种基于霍尔与逻辑磁编码技术的无接触传感器开关是本发明研究的目的。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明在于提供一种基于霍尔与逻辑磁编码技术的无接触传感器开关，能够有效解决上述现有技术存在的问题。

本发明的技术方案是：

一种基于霍尔与逻辑磁编码技术的无接触传感器开关，包含无接触传感器电路及其封装外壳，所述无接触传感器电路包括继电器，所述继电器包含控制线圈输入端和常开及常闭触点输出端，所述无接触传感器电路通过基于N个单级霍尔元件组成的与运算逻辑电路和非门电路控制所述继电器实现导通或阻断，所述与逻辑运算电路通过所述N个单级霍尔元件按磁极方向、位置、数量组成逻辑磁密码。

进一步地，所述与逻辑运算电路的输入端设置有电源输入极性保护电路。

进一步地，所述电源输入极性保护电路由自恢复保险器件F1与二极管D1组成，并通过稳压器进行限流保护。

进一步地，所述非门电路由复合三极管Q1-1、复合三极管Q1-2组成，所述复合三极管Q1-1的基极连接到上拉电阻R1，所述复合三极管Q1-2的基极连接到下拉电阻R3，所述复合三极管Q1-1的集电极和所述复合三极管Q1-2的基极连接到所述上拉电阻R2，所述复合三极管Q1-1的发射极、所述下拉电阻R2、所述复合三极管Q1-2的发射极连接到地线，所述复合三极管Q1-2的集电极连接到所述继电器。

进一步地，所述与逻辑运算电路包含N个单级霍尔元件He，所述单级霍尔元件He的集电极连接到下一级所述单级霍尔元件He的电源级，最前端的所述单级霍尔元件He的的电源级连接到上拉电阻R1。

进一步地，所述复合三极管Q1-1的集电极和所述上拉电阻R2之间连接有复合发光管LED1-1。

进一步地，其特征在于：所述复合发光管LED1-1为红复合发光管。

进一步地，其特征在于：所述复合三极管Q1-2的基极和所述上拉电阻R2之间连接有复合发光管LED1-2。

进一步地，所述复合发光管LED1-2为绿复合发光管。

本发明的优点：

本发明仅共用一只上拉电阻和数只单极非锁存霍尔元件的开漏输出特性，通过多只单极性非锁存霍尔元件的磁极方向、位置、数量组成逻辑磁密码，实现多只霍尔自组成与逻辑运算关系磁编码，省略所有CMOS逻辑IC器件，革除霍尔元件以外所有逻辑电路，多元素磁编码保密级更高的传感器识别技术在控制系统中的功能应用。达到小型、稳定、可靠、快速、便捷的目的。

同时，本发明利用了红、绿发光管正向导通发光机理差异，产生的正向压降不同，保证两个复合三极管可靠工作于所需电压。

本发明与逻辑磁编码无接触传感器EMC电磁兼容性高，对外界无电磁场干扰，同时也能抗外界高强度电磁场干扰，可应用在石油化工、易燃易爆；医药食品、医疗卫生；生命安全与设备安全；以及航空航电、飞航起落架检测；自动火炮装填检测；遥感控制系统和建筑综合等领域。因为电路简单体积小巧，捕获信号位置更佳、更准确数据，提高生产率，确保人身安全和设备安全，是更具成本效益的技术。

附图说明

图1为实施例一的工作原理图。

图2为实施例二的无接触传感器电路图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，现将实施例结合附图对本发明的结构作进一步详细描述：

实施例一：

参考图1，一种基于霍尔与逻辑磁编码技术的无接触传感器开关，包含无接触传感器电路及其封装外壳1，所述无接触传感器电路包括继电器，所述继电器包含控制线圈输入端和常开及常闭触点输出端，所述无接触传感器电路通过基于N个单级霍尔元件2组成的与运算逻辑电路和非门电路控制所述继电器实现导通或阻断，所述与逻辑运算电路通过所述N个单级霍尔元件2按磁极方向、位置、数量组成逻辑磁密码，所述与逻辑运算电路的输入端设置有电源输入极性保护电路。

工作时，参考图1，将本传感器开关通过外壳1封装后，采用与单级霍尔元件2相同数量，并且对应其位置、磁极方向的磁铁3组成解码钥匙，将解码钥匙靠近传感器对应与运算逻辑电路的位置，N个单级霍尔元件2在解码钥匙的感应下同时导通，控制继电器吸合动作。

实施例二：

参考图2，无接触传感器电路，所述无接触传感器电路含单级霍尔元件He、复合三极管Q1-1、复合三极管Q1-2、上拉电阻R1、上拉电阻R2、下拉电阻R3、滤波电容C1、二极管D1、自恢复保险器件F1、稳压器；所述自恢复保险器件F1与二极管D1组成电源输入极性保护电路，并通过所述稳压器进行限流保护；所述非门电路由所述复合三极管Q1-1、复合三极管Q1-2组成，所述复合三极管Q1-1的基极连接到所述上拉电阻R1，所述复合三极管Q1-2的基极连接到所述下拉电阻R3，所述复合三极管Q1-1的集电极和所述复合三极管Q1-2的基极连接到所述上拉电阻R2，所述复合三极管Q1-1的发射极、所述下拉电阻R2、所述复合三极管Q1-2的发射极连接到地线，所述复合三极管Q1-2的集电极连接到所述继电器；所述与逻辑运算电路包含N个单级霍尔元件He，所述单级霍尔元件He的集电极连接到下一级所述单级霍尔元件He的电源级，最前端的所述单级霍尔元件He的的电源级连接到所述上拉电阻R1。

进一步地，所述复合三极管Q1-1的集电极和所述上拉电阻R2之间连接有复合发光管LED1-1。

进一步地，所述复合发光管LED1-1为红复合发光管。

进一步地，所述复合三极管Q1-2的基极和所述上拉电阻R2之间连接有复合发光管LED1-2。

进一步地，所述复合发光管LED1-2为绿复合发光管。

电路工作原理：

与运算逻辑电路根据需求采用有N个节点，对应利用N只单极霍尔He元件与一只上拉电阻R1构成与运算逻辑电路，当N只单极霍尔元件均满足磁极方向、位置、数量条件时，由上拉电阻R1下端输出低电平至复合三极管Q1-1基极；

复合三极管Q1-1、复合三极管Q1-2及其周围元器件组成非门电路，同时，利用红、绿发光管正向导通发光机理差异，而产生的正向压降不同，保证可靠工作于standby待机状态亮红灯，当满足磁极方向、位置、数量条件时上拉电阻R1下端输出低电平使Q1-1截止红灯灭，正电源立即经下拉电阻R2-绿灯亮- 复合三极管Q1-2发射结，使复合三极管Q1-2导通饱和Relay继电器吸合进入工作状态，获可靠稳定导通电路。

由零件自自恢复保险器件F1与二极管D1组成电源输入极性保护电路，此电路保护时延超前于半导体晶体管电路损坏时长，起到保护作用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属于本发明的涵盖范围。