第1个回答 2023-01-27
【摘 要】本文介绍一种新型接近开关两线供电的供电电路设计。该电路从根本上解决了传统供电线路中接线复杂，稳定性不高等问题。 【关键词】接近开关；可控硅过零点；持续供电
接近开关是一种非接触式的位置开关，当物体接近开关的感应面到动作距离时可使开关动作，从而驱动交流或直流电器或给计算机装置提供控制指令。它动作可靠，性能稳定，频率响应快，应用寿命长，抗干扰能力强等、并具有防水、防震、耐腐蚀等特点。在采用可控硅控制的线路中，必须解决使用中会出现瞬间断电的现象，使之满足客户的使用。根据接近开关的应用条件的不同，现有的接近开关的供电分为交流和直流，输出方式还有二线，三线等。二线制接近开关安装简单，接线方便；应用比较广泛，但却有残余电压和漏电流大的缺点。而采用可控硅的输出方式除了可以带动较大的负载外，同时也可以将交直流回路隔开，有效克服上述的缺点。但二线可控硅供电会有瞬间断电的现象，必须采取必要的措施加以改进。
一、常用供电线路原理及缺陷
图1 常用供电线路图
目前在使用接近开关时，一般采用如图1所示的供电电路。在图1电路中，当接近开关未检测到金属物时，可控硅截止，电源通过Q11，D4，D5，Q10，R6对U1，供电。当检测到金属物后，U1的Q输出高电平，可控硅T1导通，A点电位为0，无法继续对U1供电。在实际使用时，若接近开关不能工作，则无法对移动设备进行持续控制，造成不可估量的损失，因而，必须保证当可控硅T1导通时，控制模块U1也能够获得电源而工作，目前的技术中，大都是在控制模块U1的电源输入端VS端另外增加连接一直流电源VDD作为辅助电源。则当检测到金属物而导致可控硅T1导通时，依靠直流电源对控制模块U1进行供电，保证控制模块U1不会因可控T1导通而断电；然而，这种方案也有其弊端存在：由于此方案是在控制模块U1的VS端增加设置一直流电源，因此使得整体需要引出三条线，安装时接线复杂，使用不便，电路稳定性差；且需另外配备直流电源，增加使用成本。
二、供电线路的改进
1．线路改进的原理。为了保证接近开关无论是否检测到金属物体时，均能正常工作，就必须保证任何时候控制模块3都能有正常的供电。在新线路中增设图2部分的5过零供电模块电路，利用可控硅过零点自动关断的特点，就能达到此目的（其中的负载起着分压降流的作用，保护控制模块Ic不会因开关瞬间电压过高而烧坏）。
图2 线路改进的原理图
2．线路改进的方案。改进后的供电电路如图3，这个零供电模块包括一二极管、一电阻、一三极管和一电容，二极管的阴极与可控硅的控制极反相连接，阳极经过电阻连接到三极管的基极；三极管的发射极与整流模块的输出端连接，集电极与电容的正极连接，且电容的正极还与控制模块的电源输入端相连；电容的负极接地。当接近开关未检测到金属物时，控制模块U1的Q端5为低电平，则与之连接的可控硅T1的控制极也为低电平，此时可控硅截止，A点高电位。经整流桥MB6S整流后的直流电压经由场效应管Q11、二极管D4、二极管D5、三极管Q10及电阻R6对控制模块U1（此处使用漏流传感器TC355为VDD）供电。此时过零供电模块的触发端为高电平（U1的4），而使得过零供电模块也不会工作，供电电源为电容C4充电。当接近开关检测到金属物后，控制模块U1的Q端5为高电平，可控硅T1的控制极也为高电平，触发可控硅T1导通，使得可控硅的阳极电位为0，则截止供电模块4中的场效应管Q11截止，此模块不再为控制模块U1供电。此时由于U1的4控制端/Q为低电平，使得二极管D3导通，三极管Q9导通，电容C4开始将储存的电量送入控制模块U1的电源输入端，使得接近开关继续工作；电容C4中储存的电量有限，然而当交流电过零后，可控硅T1会自动截止，可控硅的阳极电压开始上升，使得整流后的电源电压通过三极管Q9继续对电容C4充电，进而为控制模块3供电，使得在可控硅过零时，能继续不断电，如图4中的零点电压波形（阴影）部分。
图3 改进后的线路图
图4 电压波形图
本设计电路是行程开关供电线路的改进。利用简单的电子元件，通过过零供电模块的组合，实现接近开关的连续供电的目的，减少外供电的品种，节约费用，增加开关的可靠性。本电路结构简单且操作方便，具有一定的应用和参考价值。
参 考 文 献
[1]邓重一．接近开关原理及其应用[J]．自动化博览．2003（3）
[2]谢嘉奎．电子线路[M]．北京：高等教育出版社，2002
[3]华成英．董诗白．模拟电子技术基础[M]．北京：高等教育出版社，2000