一種冰箱電磁門磁性傳感器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種冰箱電磁門磁性傳感器，其電路中一檢測電阻和一電感串聯，差動放大器兩端電壓加在檢測電阻上來提供一個相當于電感電流的信號，當驅動電感H電橋在兩個方向驅動時候，一個2.5V的偏置電壓加在差動放大器的兩端，使得紋波信號能夠被測量，然后這個被放大的信號通過一個高通濾波器來屏蔽掉紋波，通過一個低通濾波器來去掉高頻噪聲，這個被過濾的信號通過一個非反向放大器在0-5V的范圍內來整流和放大這個信號，一個峰值檢波器被用來設定一個最大紋波低于0.7V的DC直流電壓。這個峰值檢波器的DC輸出直接反映了電感系數，并且能夠很容易地被微處理器采樣來確定門的狀態。本發明的主要優點是無需在門上加其他元器件，堅固可靠，成本低廉。
【專利說明】一種冰箱電磁門磁性傳感器
[0001]
【技術領域】
[0002]本發明涉及一種傳感器，具體涉及一種冰箱電磁門磁性傳感器。
[0003]【背景技術】
[0004]在日常生活中，人們通常會遇到這樣的情況，當打開冰箱門后再關上，等到下一次再想打開冰箱門，卻發現十分吃力，這是因為上一次冰箱打開時，熱空氣的進入導致了冰箱內壓力的變化，冰箱內外形成了壓力差，從而使得用戶不易重新開門。
[0005]目前Fisher & Paykel (F&P)公司提出了一個解決方案，就是通過電磁系統來輔助用戶開門。電磁系統中的核心是門控制器，門控制器的最終要求是它能夠通過門傳感器來判斷冰箱門的開關狀態。F&P當前使用的方法是一個特別的微型開關。這個微型開關雖然很可靠，但是很貴，為了降低成本，現需要一種廉價又可靠的門傳感器來代替它。
[0006]
【發明內容】
[0007]為了解決上述的問題，本發明旨在提供一種冰箱電磁門磁性傳感器，用于代替現行的昂貴的微型開關。 [0008]為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現:
一種冰箱電磁門磁性傳感器,主要包括一個電感電流紋波檢測電路,所述電感電流紋波檢測電路中包括第一放大器和第二放大器，所述第一放大器的反向輸入端連接第一電阻，所述第一放大器的同向輸入端并聯有第二電阻和第三電阻，所述第一放大器的輸出端通過第一電容并聯有第四電阻和接地的第五電阻，所述第一放大器的反向輸入端和輸出端之間還跨接有第六電阻；所述第一電阻連接高通濾波器，所述第二電通過一電感連接低通濾波器，所述第一放大器的反向輸入端和同向輸入端之間跨接有第七、第八、第九電阻，所述第三電阻通過第二電容接地，所述第二電容的兩端并聯有所述第十電阻，所述第十電阻通過第十一電阻接地；
所述第二放大器的反向輸入端連接第十二電阻，所述第二放大器的同向輸入端并聯有所述第四電阻和第三電容，所述第三電容接地，所述第二放大器的輸出端通過第十四電阻一普通二極管的正極和一穩壓二極管的負極并聯，所述第一放大器的反向輸入端和輸出端之間還跨接有第十三電阻；所述穩壓二極管的正極接地，所述普通二極管的負極通過第十五電阻并聯有第十六電阻和接地的第四電容。
[0009]一個很小的檢測電阻和一個電感串聯。差動放大器兩端電壓加在檢測電阻上來提供一個相當于電感電流的信號。當驅動電感H電橋在兩個方向驅動時候，一個2.5V的偏置電壓加在差動放大器的兩端，使得紋波信號能夠被測量，然后這個被放大的信號通過一個高通濾波器來屏蔽掉紋波，通過一個低通濾波器來去掉高頻噪聲。
[0010]接著這個被過濾的信號通過一個非反向放大器在0-5V的范圍內來整流和放大這個信號。一個峰值檢波器被用來設定一個最大紋波低于0.7V的DC直流電壓。因此這個峰值檢波器的DC輸出直接反映了電感系數，并且能夠很容易地被微處理器采樣來確定門的狀態。通過設定輸入管腳到OV—個很短的時間，這個峰值檢波器可以被重新設置。
[0011]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:
本發明在冰箱電磁門磁性傳感器的主要優點是不需要在門上加裝任何其他的元器件，比現有特殊的微型傳感器廉價的同時，它又具備著與之相當的堅固，可靠等特點。
[0012]上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。本發明的【具體實施方式】由以下實施例及其附圖詳細給出。
[0013]
【專利附圖】
【附圖說明】 [0014]此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
圖1為本發明的電路原理不意圖；
圖2為當電磁鐵被反響驅動時，電磁場分布示意圖；
圖3為當用PWM信號驅動電磁鐵時，電流的紋波示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面將參考附圖并結合實施例，來詳細說明本發明。
[0016]參見圖1所示，一種冰箱電磁門磁性傳感器，主要包括一個電感電流紋波檢測電路，所述電感電流紋波檢測電路中包括第一放大器Ul和第二放大器U2，所述第一放大器Ul的反向輸入端連接第一電阻R1，所述第一放大器Ul的同向輸入端并聯有第二電阻R2和第三電阻R3，所述第一放大器Ul的輸出端通過第一電容C12并聯有第四電阻R4和接地的第五電阻R5，所述第一放大器Ul的反向輸入端和輸出端之間還跨接有第六電阻R6 ;所述第一電阻Rl連接高通濾波器LH，所述第二電阻R2通過一電感L連接低通濾波器LP，所述第一放大器Ul的反向輸入端和同向輸入端之間跨接有第七、第八、第九電阻R7，R8，R9，所述第三電阻R3通過第二電容C2接地，所述第二電容C2的兩端并聯有所述第十電阻R10，所述第十電阻RlO通過第十一電阻Rll接地；
所述第二放大器U2的反向輸入端連接第十二電阻R12，所述第二放大器U2的同向輸入端并聯有所述第四電阻R4和第三電容C3，所述第三電容C3接地，所述第二放大器U2的輸出端通過第十四電阻R14—普通二極管Dl的正極和一穩壓二極管D2的負極并聯，所述第一放大器Ul的反向輸入端和輸出端之間還跨接有第十三電阻R13 ;所述穩壓二極管D2的正極接地，所述普通二極管Dl的負極通過第十五電阻R15并聯有第十六電阻R16和接地的第四電容C4。
[0017]感應系數理論
設置在冰箱門上的永久磁鐵和設置在冰箱門內側的電磁鐵之間的距離和本發明的冰箱電磁門磁性傳感器測得的電感有直接的關系。根據法拉第定律，一個電磁鐵所測得的感應系數是直接和電磁電路中所有的磁通量成比例的。假設系統是線性的時候，這個定律是正確的。如果電磁鐵反方向驅動，電感就減少，并且永久磁鐵就靠近電磁鐵，這個影響能被用來測定門的狀態。
[0018]為了關上冰箱門，當驅動電感H電橋被反向驅動時候，電磁場分布參見圖2所示。當永久性磁鐵移向電磁鐵時,磁場之間的相互作用會改變電路中的總磁通量。在磁鐵附近的磁通量由于磁場的抵消作用將會減少。在電磁鐵和永久性磁鐵之間的磁通量由于磁鐵產生的磁場的增加將會上升。
[0019]因為靠近兩極處的磁場是最強的，和電磁鐵內部磁通量的增加相比較，在磁鐵之間磁場的抵消會導致其磁通量成比例地急劇減少。所以，最終的磁通量是減少的。從而測得的電感也是減少的。
[0020]RL時間響應方法
測量電磁鐵電感的一個方法和測量電容是相似的。當加電壓在一個電感和串聯的一個電阻上時，電流的增長率取決于電感系數。電流上升到一個一定的值所需要的時間是能夠被測出的，并且也能夠測出門的狀態。
[0021]電流紋波的探測方法
當用一個PWM信號來驅動一個電磁鐵時，電流展現出的紋波類型參見圖3所示。電流的紋波和線圈的電感系數和操作頻率有著直接的關系。電感系數或者頻率的增加會導致很小的電流紋波，反之亦然。選擇250Hz的PWM頻率來提高電流紋波的幅值。
[0022]本發明的電路原理參見圖1所示，一個很小的檢測電阻和一個電感串聯。差動放大器兩端電壓加在檢測電阻上來提供一個相當于電感電流的信號。當H電橋在兩個方向驅動時候，一個2.5V的偏置電壓加在差動放大器的兩端，使得紋波信號能夠被測量。然后這個被放大的信號通過一個高通濾波器來屏蔽掉紋波，通過一個低通濾波器來去掉高頻噪聲。
[0023]接著這個被過濾的信號通過一個非反向放大器在0-5V的范圍內來整流和放大這個信號。一個峰值檢波器被用來設定一個最大紋波低于0.7V的DC直流電壓。因此這個峰值檢波器的DC輸出直接反映了電感系數，并且能夠很容易地被微處理器采樣來確定門的狀態。通過設定輸入管腳到OV —個很短的時間，這個峰值檢波器可以被重新設置。
[0024]本發明的電感電流紋波檢測電路的最終元器件數值的計算如下:
1、放大器增益
輸入電壓紋波的大小一H電橋在40%的頻寬比時驅動一測得大約60mV。設計運算放大器電路的增益達到最終的輸出大約4V，這正好在ADC輸入電壓的范圍內。
[0025]因為紋波信號被整流了，這個有效的輸入信號只有30mV。因此差動放大器和非反向放大器的增益為:
【權利要求】
1.一種冰箱電磁門磁性傳感器，其特征在于:主要包括一個電感電流紋波檢測電路，所述電感電流紋波檢測電路中包括第一放大器(Ul)和第二放大器(U2)，所述第一放大器(Ul)的反向輸入端連接第一電阻(Rl),所述第一放大器(Ul)的同向輸入端并聯有第二電阻(R2)和第三電阻(R3)，所述第一放大器(Ul)的輸出端通過第一電容(Cl)并聯有第四電阻(R4)和接地的第五電阻(R5)，所述第一放大器(Ul)的反向輸入端和輸出端之間還跨接有第六電阻(R6);所述第一電阻(Rl)連接高通濾波器(LH)，所述第二電阻(R2)通過一電感(L)連接低通濾波器(LP)，所述第一放大器(Ul)的反向輸入端和同向輸入端之間跨接有第七、第八、第九電阻(R7，R8，R9)，所述第三電阻(R3)通過第二電容(C2)接地，所述第二電容(C2)的兩端并聯有所述第十電阻(R10)，所述第十電阻(RlO)通過第十一電阻(Rll)接地；所述第二放大器(U2)的反向輸入端連接第十二電阻(R12)，所述第二放大器(U2)的同向輸入端并聯有所述第四電阻(R4)和第三電容(C3)，所述第三電容(C3)接地，所述第二放大器(U2)的輸出端通過第十四電阻(R14)—普通二極管(Dl)的正極和一穩壓二極管(D2)的負極并聯，所述第一放大器(Ul)的反向輸入端和輸出端之間還跨接有第十三電阻(R13);所述穩壓二極管(D2)的正極接地，所述普通二極管(Dl)的負極通過第十五電阻(R15)并聯有第十六電阻(R16)和接地的第四電容(C4)。
【文檔編號】G01V3/08GK103984029SQ201410230204
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月28日 優先權日:2014年5月28日
【發明者】許嵐, 石皋蓮, 羅平爾 申請人:蘇州工業職業技術學院