CN217465816U - 一种错误信号消除电路及传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种错误信号消除电路，包括：振荡电路，输入端用于靠近被测目标，输出端与检波电路的输入端连接；检波电路，输入端还与外部电源连接，输出端与锁存电路的输入端连接；锁存电路，输出端与整形电路的输入端和输出电路的输入端连接；整形电路，输入端与检波电路的输出端连接，输出端与输出电路的输入端连接；输出电路与负载连接。通过振荡电路向检波电路输出振荡电压信号，振荡电压信号转换成直流电压信号，并输出给锁存电路；锁存电路拉低整形电路和输出电路的输入端的电压信号，使整形电路和输出电路停止输出；使错误信号完全消除，进而无法传输到下一级电路，且电路结构简单、成本较低。

Description

一种错误信号消除电路及传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，尤其涉及一种错误信号消除电路及传感器。

背景技术

电感式传感器的核心依赖于振荡电路的起振状态，而振荡电路从开始振荡并达到预设的幅度需要一定的时间，所以在传感器通电瞬间，振荡电路的振荡幅度没有达到设定的阈值时，传感器会输出错误信号。对于长检测距离电感式传感器，错误输出的时间会更长。对于该错误信号，行业标准GB/T14048.10规定错误信号的持续时间时间不能大于2ms；虽然现有技术能够达到这一标准，但无法完全将该错误信号消除，且所搭建的电路复杂、成本较高。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题，提出了一种错误信号消除电路及传感器。

一种错误信号消除电路，包括：

振荡电路，输入端用于靠近被测目标，输出端与检波电路的输入端连接，用于在所述被测目标靠近产生阻抗变化时，向所述检波电路输出所述阻抗对应的振荡电压信号；

所述检波电路，输入端还与外部电源连接，输出端与锁存电路的输入端连接，用于将所述振荡电压信号转换成直流电压信号，并输出给所述锁存电路；

所述锁存电路，输出端与整形电路的输入端和输出电路的输入端连接，用于在接收所述直流电压信号时，拉低所述整形电路和所述输出电路的输入端的电压信号，使整形电路和所述输出电路停止输出；

所述整形电路，输入端与所述检波电路的输出端连接，输出端与所述输出电路的输入端连接，用于将所述检波电路输出的直流电压信号转换成数字信号，并输出给所述输出电路；

所述输出电路，与负载连接，用于根据所述数字信号，控制所述负载工作。

在一个实施例中，所述的错误信号消除电路，还包括：

高阻电路，所述高阻电路连接于所述检波电路和所述锁存电路之间，用于防止所述锁存电路对所述振荡电路和所述检波电路的影响。

在一个实施例中，所述振荡电路包括：电感线圈、第一电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一三极管和第二三极管；

所述电感线圈的一级电感的一端与所述第一电容的一端和所述第二三极管的发射极连接，另一端与外部电源的负极和所述第一电容的另一端连接；所述第二三极管的基极与所述第一三极管的基极连接；所述第一三极管的集电极与所述第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与所述外部电源的正极极连接；

所述第二电阻的一端与所述第一三极管的基极连接，另一端与所述外部电源的正极极连接；

所述电感线圈的二级电感的一端与所述第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与所述第一三极管的发射极连接，另一端与所述外部电源的负极连接。

在一个实施例中，所述检波电路包括：第二电容、第三电容和第四电阻；

所述第二电容的一端与所述振荡电路的输出端连接，另一端与所述外部电源的负极连接；

所述第四电阻的一端与所述振荡电路的输出端连接，另一端与所述第三电容的一端连接；所述第三电容的另一端与所述外部电源的负极连接。

在一个实施例中，所述锁存电路包括：第四电容、第五电阻、第六电阻和第三三极管；

所述第三三极管的集电极与所述检波电路的输出端连接，所述第三三极管的发射极与所述外部电源的负极连接；所述第三三极管的基极与所述第五电阻的一端和所述第六电阻的一端连接；所述第五电阻的另一端与所述外部电源的负极连接；所述第六电阻的另一端与所述第四电容的一端连接，所述第四电容的另一端与所述外部电源的正极连接。

在一个实施例中，所述锁存电路包括：第五电容、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、二极管和第一运算放大器；

所述二极管的阳极与所述检波电路的输出端连接，所述二极管的阴极与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第一运算放大器的同相输入端与所述第十电阻的一端连接，所述第一运算放大器的反相输入端与所述第八电阻的一端连接；所述第十电阻的另一端与所述外部电源的正极连接；所述第八电阻的另一端与所述外部电源的负极连接；

所述第九电阻的一端与所述第一运算放大器的反相输入端连接，另一端与所述第五电容的一端连接，所述第五电容的另一端与所述外部电源的正极连接；

所述第七电阻的一端与所述二极管的阴极连接，另一端与所述第一运算放大器的同相输入端连接；

所述第十一电阻的一端与所述第一运算放大器的同相输入端连接，另一端与所述外部电源的负极连接。

在一个实施例中，所述整形电路包括：第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻和第二运算放大器；

所述第二运算放大器的反相输入端与所述锁存电路的输出端连接，所述第二运算放大器的同相输入端与所述第十二电阻一端和所述第十三电阻的一端连接；所述第二运算放大器的输出端与所述输出电路的输入端连接；所述第十二电阻的另一端与所述外部电源的正极连接；所述第十三电阻的另一端与所述外部电源的负极连接；

所述第十四电阻的一端与所述第二运算放大器的同相输入端连接，另一端与所述第二运算放大器的输出端连接。

在一个实施例中，所述输出电路包括：第十五电阻和第四三极管；

所述第十五电阻的一端与所述整形电路的输出端连接，另一端与所述第四三极管的基极连接，所述第四三极管的发射极与所述外部电源的正极连接，所述第四三极管的集电极与所述外部电源的负极连接；所述负载连接于所述第四三极管的集电极和所述外部电源的负极之间。

在一个实施例中，所述高阻电路包括：第三运算放大器；

所述第三运算放大器的同相输入端与所述检波电路饿输出端连接，所述第三运算放大器的反相输入端与所述第三运算放大器的输出端连接，所述第三运算放大器的输出端与所述锁存电路的输入端连接。

一种传感器，包括如上所述的错误信号消除电路、电池及传感器芯片；

所述电池为所述错误信号消除电路和所述传感器芯片供电，所述错误信号消除电路的输出端与所述传感器芯片的输入端连接。

实施本实用新型实施例，将具有如下有益效果：

通过振荡电路向检波电路输出振荡电压信号，振荡电压信号转换成直流电压信号，并输出给锁存电路；锁存电路拉低整形电路和输出电路的输入端的电压信号，使整形电路和输出电路停止输出；整形电路将检波电路输出的直流电压信号转换成数字信号，并输出给输出电路，输出电路控制所述负载工作；不仅使错误信号的持续时间符合行业标准GB/T14048.10的规定，还使错误信号完全消除，进而无法传输到下一级电路，且电路结构简单、成本较低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为一个实施例中错误信号消除电路的架构框图；

图2为一个实施例中错误信号消除电路的电路图；

图3为另一个实施例中错误信号消除电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

电感式传感器的核心依赖于振荡电路的起振状态，而振荡电路从开始振荡并达到预设的幅度需要一定的时间，所以在传感器通电瞬间，振荡电路的振荡幅度没有达到设定的阈值时，传感器会输出错误信号。对于长检测距离电感式传感器，错误输出的时间会更长。对于该错误信号，行业标准GB/T14048.10规定错误信号的持续时间时间不能大于2ms；虽然现有技术能够达到这一标准，但无法完全将该错误信号消除，且所搭建的电路复杂、成本较高。为了解决该技术问题，本申请提供了一种错误信号消除电路，图1为一个实施例中错误信号消除电路的架构框图，参照图1，包括：振荡电路10、检波电路20、锁存电路40、锁存电路40和整形电路50；其中，所述振荡电路10的输入端用于靠近被测目标，所述振荡电路10的输出端与检波电路20的输入端连接，用于在所述被测目标靠近产生阻抗变化时，向所述检波电路20输出所述阻抗对应的振荡电压信号；所述检波电路20，输入端还与外部电源连接，输出端与锁存电路40的输入端连接，用于将所述振荡电压信号转换成直流电压信号，并输出给所述锁存电路40；所述锁存电路40，输出端与整形电路50的输入端和输出电路60的输入端连接，用于在接收所述直流电压信号时，拉低所述整形电路50和所述输出电路60的输入端的电压信号，使整形电路50和所述输出电路60停止输出；所述整形电路50，输入端与所述检波电路20的输出端连接，输出端与所述输出电路60的输入端连接，用于将所述检波电路20输出的直流电压信号转换成数字信号，并输出给所述输出电路60；所述输出电路60，与负载连接，用于根据所述数字信号，控制所述负载工作。通过振荡电路向检波电路输出振荡电压信号，振荡电压信号转换成直流电压信号，并输出给锁存电路；锁存电路拉低整形电路和输出电路的输入端的电压信号，使整形电路和输出电路停止输出；整形电路将检波电路输出的直流电压信号转换成数字信号，并输出给输出电路，输出电路控制所述负载工作；不仅使错误信号的持续时间符合行业标准GB/T14048.10的规定，还使错误信号完全消除，进而无法传输到下一级电路，且电路结构简单、成本较低。

在上一实施例的基础上，如图2所示，所述振荡电路10包括：电感线圈U1、第一电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一三极管Q1和第二三极管Q2；所述电感线圈U1的一级电感1的一端与所述第一电容C1的一端和所述第二三极管Q2的发射极连接，另一端与外部电源的负极和所述第一电容C1的另一端连接；所述第二三极管Q2的基极与所述第一三极管Q1的基极连接；所述第一三极管Q1的集电极与所述第三电阻R3的一端连接，所述第三电阻R3的另一端与所述外部电源的正极极连接；所述第二电阻R2的一端与所述第一三极管Q1的基极连接，另一端与所述外部电源的正极极连接；所述电感线圈U1的二级电感2的一端与所述第一电阻R1的一端连接，所述第一电阻R1的另一端与所述第一三极管Q1的发射极连接，另一端与所述外部电源的负极连接。

所述检波电路20包括：第二电容C2、第三电容C3和第四电阻R4；所述第二电容C2的一端与所述振荡电路10的输出端连接，另一端与所述外部电源的负极连接；所述第四电阻R4的一端与所述振荡电路10的输出端连接，另一端与所述第三电容C3的一端连接；所述第三电容C3的另一端与所述外部电源的负极连接。

所述锁存电路40包括：第四电容C4、第五电阻R7、第六电阻R8和第三三极管Q3；所述第三三极管Q3的集电极与所述检波电路20的输出端连接，所述第三三极管Q3的发射极与所述外部电源的负极连接；所述第三三极管Q3的基极与所述第五电阻R7的一端和所述第六电阻R8的一端连接；所述第五电阻R7的另一端与所述外部电源的负极连接；所述第六电阻R8的另一端与所述第四电容C4的一端连接，所述第四电容C4的另一端与所述外部电源的正极连接。

在这里，如图3所示，所述锁存电路40还可以由如下元件组成：第五电容C5、第七电阻R11、第八电阻R12、第九电阻R13、第十电阻R14、第十一电阻R15、二极管D1和第一运算放大器U4；所述二极管D1的阳极与所述检波电路20的输出端连接，所述二极管D1的阴极与所述第一运算放大器U4的输出端连接，所述第一运算放大器U4的同相输入端与所述第十电阻R14的一端连接，所述第一运算放大器U4的反相输入端与所述第八电阻R12的一端连接；所述第十电阻R14的另一端与所述外部电源的正极连接；所述第八电阻R12的另一端与所述外部电源的负极连接；所述第九电阻R13的一端与所述第一运算放大器U4的反相输入端连接，另一端与所述第五电容C5的一端连接，所述第五电容C5的另一端与所述外部电源的正极连接；所述第七电阻R11的一端与所述二极管D1的阴极连接，另一端与所述第一运算放大器U4的同相输入端连接；所述第十一电阻R15的一端与所述第一运算放大器U4的同相输入端连接，另一端与所述外部电源的负极连接。

如图2所示，所述整形电路50包括：第十二电阻R5、第十三电阻R6、第十四电阻R9和第二运算放大器U3；所述第二运算放大器U3的反相输入端与所述锁存电路40的输出端连接，所述第二运算放大器U3的同相输入端与所述第十二电阻R5一端和所述第十三电阻R6的一端连接；所述第二运算放大器U3的输出端与所述输出电路60的输入端连接；所述第十二电阻R5的另一端与所述外部电源的正极连接；所述第十三电阻R6的另一端与所述外部电源的负极连接；所述第十四电阻R9的一端与所述第二运算放大器U3的同相输入端连接，另一端与所述第二运算放大器U3的输出端连接。

所述输出电路60包括：第十五电阻R10和第四三极管Q4；所述第十五电阻R10的一端与所述整形电路50的输出端连接，另一端与所述第四三极管Q4的基极连接，所述第四三极管Q4的发射极与所述外部电源的正极连接，所述第四三极管Q4的集电极与所述外部电源的负极连接；所述负载连接于所述第四三极管Q4的集电极和所述外部电源的负极之间。

在上述实施例基础上，如图2所示，所述的错误信号消除电路，还包括：高阻电路30，所述高阻电路30连接于所述检波电路20和所述锁存电路40之间，用于防止所述锁存电路40对所述振荡电路10和所述检波电路20的影响。其中，所述高阻电路30包括：第三运算放大器U2；所述第三运算放大器U2的同相输入端与所述检波电路20饿输出端连接，所述第三运算放大器U2的反相输入端与所述第三运算放大器U2的输出端连接，所述第三运算放大器U2的输出端与所述锁存电路40的输入端连接。

错误信号消除电路的工作原理如下：当所述电感线圈U1靠近金属制品时，将电能转化成电磁场，用于检测感应被检测目标的靠近。可通过设置R2的阻值设定振荡电路中的第一三极管Q1和第二三极管Q2的基极偏置，当金属制品靠近时，振荡电路10检测到产生的阻抗大于第二电阻R2R2的阻抗，那么向所述检波电路20输出所述阻抗对应的振荡电压信号，将所述振荡电压信号转换成直流电压信号，并输出给所述锁存电路40，所述锁存电路40接收所述直流电压信号时，拉低所述整形电路50和所述输出电路60的输入端的电压信号，使整形电路50和所述输出电路60停止输出，也就是不在向所述负载(这里的负载即至传感器芯片)输出该所述直流电压信号，也就是错误信号，使得错误信号完全消除，对下级电路不造成影响。而当没有金属制品靠近时，振荡电路10检测到阻抗为第二电阻R2R2的阻抗，此时振荡电路10向所述检波电路20输出所述第二电阻R2的阻抗对应的振荡电压信号，将所述振荡电压信号转换成直流电压信号，并输出给所述整形电路50，所述整形电路50将所述检波电路20输出的直流电压信号转换成数字信号，并输出给所述输出电路60，所述输出电路60根据所述数字信号控制所述负载工作。

本申请还提供一种传感器，包括如上所述的错误信号消除电路、电池及传感器芯片；所述电池为所述错误信号消除电路和所述传感器芯片供电，所述错误信号消除电路的输出端与所述传感器芯片的输入端连接。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种错误信号消除电路，其特征在于，包括：

振荡电路，输入端用于靠近被测目标，输出端与检波电路的输入端连接，用于在所述被测目标靠近产生阻抗变化时，向所述检波电路输出所述阻抗对应的振荡电压信号；

所述检波电路，输入端还与外部电源连接，输出端与锁存电路的输入端连接，用于将所述振荡电压信号转换成直流电压信号，并输出给所述锁存电路；

所述锁存电路，输出端与整形电路的输入端和输出电路的输入端连接，用于在接收所述直流电压信号时，拉低所述整形电路和所述输出电路的输入端的电压信号，使整形电路和所述输出电路停止输出；

所述整形电路，输入端与所述检波电路的输出端连接，输出端与所述输出电路的输入端连接，用于将所述检波电路输出的直流电压信号转换成数字信号，并输出给所述输出电路；

所述输出电路，与负载连接，用于根据所述数字信号，控制所述负载工作。

2.根据权利要求1所述的错误信号消除电路，其特征在于，还包括：

高阻电路，所述高阻电路连接于所述检波电路和所述锁存电路之间，用于防止所述锁存电路对所述振荡电路和所述检波电路的影响。

3.根据权利要求1所述的错误信号消除电路，其特征在于，所述振荡电路包括：电感线圈、第一电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一三极管和第二三极管；

所述电感线圈的一级电感的一端与所述第一电容的一端和所述第二三极管的发射极连接，另一端与外部电源的负极和所述第一电容的另一端连接；所述第二三极管的基极与所述第一三极管的基极连接；所述第一三极管的集电极与所述第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与所述外部电源的正极极连接；

所述第二电阻的一端与所述第一三极管的基极连接，另一端与所述外部电源的正极极连接；

所述电感线圈的二级电感的一端与所述第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与所述第一三极管的发射极连接，另一端与所述外部电源的负极连接。

4.根据权利要求1所述的错误信号消除电路，其特征在于，所述检波电路包括：第二电容、第三电容和第四电阻；

所述第二电容的一端与所述振荡电路的输出端连接，另一端与所述外部电源的负极连接；

所述第四电阻的一端与所述振荡电路的输出端连接，另一端与所述第三电容的一端连接；所述第三电容的另一端与所述外部电源的负极连接。

5.根据权利要求1所述的错误信号消除电路，其特征在于，所述锁存电路包括：第四电容、第五电阻、第六电阻和第三三极管；

所述第三三极管的集电极与所述检波电路的输出端连接，所述第三三极管的发射极与所述外部电源的负极连接；所述第三三极管的基极与所述第五电阻的一端和所述第六电阻的一端连接；所述第五电阻的另一端与所述外部电源的负极连接；所述第六电阻的另一端与所述第四电容的一端连接，所述第四电容的另一端与所述外部电源的正极连接。

6.根据权利要求1所述的错误信号消除电路，其特征在于，所述锁存电路包括：第五电容、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、二极管和第一运算放大器；

所述二极管的阳极与所述检波电路的输出端连接，所述二极管的阴极与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第一运算放大器的同相输入端与所述第十电阻的一端连接，所述第一运算放大器的反相输入端与所述第八电阻的一端连接；所述第十电阻的另一端与所述外部电源的正极连接；所述第八电阻的另一端与所述外部电源的负极连接；

所述第九电阻的一端与所述第一运算放大器的反相输入端连接，另一端与所述第五电容的一端连接，所述第五电容的另一端与所述外部电源的正极连接；

所述第七电阻的一端与所述二极管的阴极连接，另一端与所述第一运算放大器的同相输入端连接；

所述第十一电阻的一端与所述第一运算放大器的同相输入端连接，另一端与所述外部电源的负极连接。

7.根据权利要求1所述的错误信号消除电路，其特征在于，所述整形电路包括：第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻和第二运算放大器；

所述第二运算放大器的反相输入端与所述锁存电路的输出端连接，所述第二运算放大器的同相输入端与所述第十二电阻一端和所述第十三电阻的一端连接；所述第二运算放大器的输出端与所述输出电路的输入端连接；所述第十二电阻的另一端与所述外部电源的正极连接；所述第十三电阻的另一端与所述外部电源的负极连接；

所述第十四电阻的一端与所述第二运算放大器的同相输入端连接，另一端与所述第二运算放大器的输出端连接。

8.根据权利要求1所述的错误信号消除电路，其特征在于，所述输出电路包括：第十五电阻和第四三极管；

所述第十五电阻的一端与所述整形电路的输出端连接，另一端与所述第四三极管的基极连接，所述第四三极管的发射极与所述外部电源的正极连接，所述第四三极管的集电极与所述外部电源的负极连接；所述负载连接于所述第四三极管的集电极和所述外部电源的负极之间。

9.根据权利要求2所述的错误信号消除电路，其特征在于，所述高阻电路包括：第三运算放大器；

所述第三运算放大器的同相输入端与所述检波电路饿输出端连接，所述第三运算放大器的反相输入端与所述第三运算放大器的输出端连接，所述第三运算放大器的输出端与所述锁存电路的输入端连接。

10.一种传感器，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的错误信号消除电路、电池及传感器芯片；

所述电池为所述错误信号消除电路和所述传感器芯片供电，所述错误信号消除电路的输出端与所述传感器芯片的输入端连接。

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