專利名稱：檢測(cè)振動(dòng)或沖擊的傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及得到用于檢測(cè)或測(cè)定振動(dòng)及沖擊的信號(hào)的傳感器。
過(guò)去，得到用于檢測(cè)或測(cè)定振動(dòng)或沖擊的信號(hào)的傳感器，通常是利用彈簧的彈性變化量作為檢測(cè)或測(cè)定的信號(hào)而得到利用彈簧的應(yīng)力由彈簧的彈性對(duì)一定的重錘引起的振動(dòng)或沖擊的大小。例如，在里程表中，是使用用彈簧懸掛的擺動(dòng)磁鐵檢測(cè)磁場(chǎng)的變化，或者把重錘設(shè)在臂桿的前端，根據(jù)擺動(dòng)時(shí)觸點(diǎn)的離合而得到信號(hào)。另外，根據(jù)用途不同還可以通過(guò)檢測(cè)加速度而得到上述信號(hào)。
上述方式構(gòu)成的傳感器，需要彈簧的結(jié)構(gòu)必須使用彈簧、重錘、鉸鏈機(jī)構(gòu)等很多構(gòu)成部件，結(jié)果，難于作到質(zhì)量穩(wěn)定與低成本，而且其耐久性也有限。此外，通過(guò)檢測(cè)加速度而檢測(cè)或測(cè)定振動(dòng)的傳感器的缺點(diǎn)是價(jià)格高。
鑒于上述諸點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種構(gòu)成部件數(shù)最少，構(gòu)造簡(jiǎn)單，經(jīng)久耐用而且便宜的傳感器。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)手段是作為得到用于檢知或測(cè)定振動(dòng)或沖擊的信號(hào)的傳感器，至少是由固定磁鐵1、可動(dòng)磁鐵2、可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3和可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器構(gòu)成的，使固定磁鐵1的磁極方向?yàn)樯舷路较?可動(dòng)磁鐵2位于固定磁鐵1的上方，與其上側(cè)的磁極相對(duì)的是同極性磁極，由于同性磁極的斥力作用，可動(dòng)磁鐵2與該固定磁鐵1相隔指定距離處于懸浮狀態(tài);用于導(dǎo)引該可動(dòng)磁鐵2可以相對(duì)上述固定磁鐵1升降，同時(shí)相對(duì)固定磁鐵1處于固定狀態(tài)。可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器設(shè)置在該導(dǎo)向部件3上，用于檢測(cè)上述可動(dòng)磁鐵2的位移。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的其它技術(shù)手段是同樣作為得到用于檢知或測(cè)定振動(dòng)或沖擊的信號(hào)的傳感器，是由一對(duì)固定磁鐵1a、1b、一個(gè)乃至多個(gè)可動(dòng)磁鐵2、可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3和可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器構(gòu)成的，一對(duì)固定磁鐵1a，1b相隔指定間隔使磁極位于同一直線上，一個(gè)乃至多個(gè)可動(dòng)磁鐵2位于在該固定磁鐵1a、1b相對(duì)的磁極之間，分別與該磁極以同極性磁極相對(duì)，同時(shí)處于由同性磁極的斥力所決定的磁力平衡位置;磁鐵導(dǎo)向部件3用于導(dǎo)引該可動(dòng)磁鐵2可在上述固定磁鐵1a、1b之間移動(dòng)，并一相對(duì)于兩固定磁鐵1a、1b處于固定狀態(tài);可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器裝設(shè)在上述導(dǎo)向部件3上，用于檢知上述可動(dòng)磁鐵的位移。
作為上述可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器，在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3的側(cè)面，在與上述可動(dòng)磁鐵2相對(duì)的能檢測(cè)可動(dòng)磁鐵2的位移的位置上，安裝舌簧管開(kāi)關(guān)41是個(gè)好辦法。
另外，作為上述可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器，在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3的側(cè)面，還可以在與上述可動(dòng)磁鐵2相對(duì)的能檢測(cè)可動(dòng)磁鐵2的位移的位置上，設(shè)置磁電變換元件即霍爾元件42，或鐵芯線圈43。
而且，對(duì)于在磁極方向?yàn)樯舷路较虻墓潭ù盆F1的上方，利用同性磁極相斥的作用以懸浮狀態(tài)設(shè)置可動(dòng)磁鐵的情況，則作為可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器，可在固定磁鐵1對(duì)面的把可動(dòng)磁鐵2夾在中間的指定位置把鐵心線圈裝設(shè)在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3上，而且與可動(dòng)磁鐵2的上側(cè)磁極相對(duì)。
進(jìn)而，作為上述可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器也可以使用光元件。即把發(fā)光元件44和受光元件45設(shè)置在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3的外側(cè)，將可動(dòng)磁鐵2的移動(dòng)路線夾在中間，使發(fā)光與受光元件間的光路與該移動(dòng)路線交叉，并且接近可動(dòng)磁鐵2的磁極端面位置，或者對(duì)于在磁極方向?yàn)樯舷路较虻墓潭ù盆F1的上方借助同性磁極的相斥作用以懸浮狀態(tài)配置可動(dòng)磁鐵2的情況，也可在固定磁鐵1對(duì)面的指定位置，把發(fā)光元件44與受光元件45裝設(shè)在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3上，將可動(dòng)磁鐵2夾在中間與可動(dòng)磁鐵2的上側(cè)磁極相對(duì)，使發(fā)光元件與受光元件間的光路在可動(dòng)磁鐵上表面反射后進(jìn)入受光元件。
另外，作為上述可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器，也可以只使用線圈。此時(shí)，也可以在上述可動(dòng)磁鐵2的移動(dòng)區(qū)域?qū)⒕€圈46繞可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3上，來(lái)檢測(cè)可動(dòng)磁鐵2的位移。
此外，作為可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器，也可以只使用觸點(diǎn)。這時(shí)，可在磁極方向?yàn)樯舷路较虻墓潭ù盆F1的上方，利用同性磁極相斥的作用以懸浮狀態(tài)設(shè)置可動(dòng)磁鐵，但是，也可以在可動(dòng)磁鐵2的與固定磁鐵1相反一側(cè)的磁極面上裝置可動(dòng)觸點(diǎn)47，而向部件3上設(shè)置固定觸點(diǎn)48，當(dāng)可動(dòng)磁鐵2移動(dòng)時(shí)，觸點(diǎn)就可接通。
可動(dòng)磁鐵2與磁極方向?yàn)樯舷路较虻墓潭ù盆F1上側(cè)的磁極相對(duì)，由于同極性磁極相對(duì)，利用同性磁極的斥力與固定磁鐵1相隔指定距離由可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3導(dǎo)向，處于懸浮狀態(tài)，當(dāng)傳感器本體受到上下方向的振動(dòng)甚至沖擊時(shí)，可動(dòng)磁鐵因自身的慣性要保持其原來(lái)的位置，而固定磁鐵1與和該固定磁鐵1相互處于固定狀態(tài)的可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3以及設(shè)在該導(dǎo)向部件3上的可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器則相對(duì)于可動(dòng)磁鐵2處于相互位移狀態(tài)，該可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器便可檢測(cè)該位移，從而利用該檢測(cè)器就可以得到用于檢知或測(cè)定振動(dòng)甚至沖擊的信號(hào)。
另外，一個(gè)乃至多個(gè)可動(dòng)磁鐵2位于相隔指定間隔而磁極在不管是垂直還是水平方向的同一直線上的一對(duì)固定磁鐵1a、1b相對(duì)的磁極之間，以同極性的磁極與該磁極相對(duì)，處于由同性磁極所決定的磁力平衡位置，當(dāng)傳感器本體受到振動(dòng)以至沖擊時(shí)，可動(dòng)磁鐵因本身的慣性要保持其原來(lái)位置，而固定磁鐵1和與該固定磁鐵1處于相互固定狀態(tài)的可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3的及設(shè)在該導(dǎo)向部件3上的可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器則相對(duì)于可動(dòng)磁鐵處于相互位移狀態(tài)，該可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器便可檢測(cè)該位移，從而是可以利用該檢測(cè)器對(duì)所有方向得到用于檢測(cè)或測(cè)定振動(dòng)以至沖擊的的信號(hào)。
在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3的側(cè)面，使用與可動(dòng)磁鐵相對(duì)的舌簧管開(kāi)關(guān)4，作為可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器時(shí)，舌簧管開(kāi)關(guān)4，封裝在小直徑玻璃管中由磁性材料構(gòu)成的舌片狀觸點(diǎn)，與可動(dòng)磁鐵2的位移對(duì)應(yīng)地接通斷開(kāi)，以此來(lái)檢測(cè)可動(dòng)磁鐵的位移，從而可以從該可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器得到用于檢測(cè)或測(cè)定振動(dòng)或沖擊的數(shù)字信號(hào)。
當(dāng)在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3的側(cè)面使用與可動(dòng)磁鐵相對(duì)的磁電變換元件即霍爾元件42作為可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器時(shí)，利用流過(guò)該元件的電流的狀態(tài)，檢測(cè)可動(dòng)磁鐵2的位移引起的磁場(chǎng)變化，從而檢測(cè)3根輸出導(dǎo)線間的阻值的增減引起的電壓變化，就能得到用于檢測(cè)或測(cè)定振動(dòng)或沖擊的模擬信號(hào)。
當(dāng)使用在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3的側(cè)面與可動(dòng)磁鐵2相對(duì)的鐵芯線圈43作為可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器時(shí)，該線圈43檢測(cè)由可動(dòng)磁鐵2位移引起的磁場(chǎng)變化，從而利用流過(guò)線圈中的電流的變化就能得到用于檢測(cè)或測(cè)定振動(dòng)或沖擊的模擬信號(hào)。并且，對(duì)于在磁極方向?yàn)樯舷路较虻墓潭ù盆F1的上方、在固定磁鐵1對(duì)面的把可動(dòng)磁鐵2夾在中間的指定位置，把鐵芯線圈43與可動(dòng)磁鐵2上側(cè)的磁極相對(duì)設(shè)置在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3上的情況也是一樣的。這時(shí)，鐵芯的軸心方向不論是水平方向還是垂直方向都可以。
對(duì)于在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3上設(shè)置的把可動(dòng)磁鐵2的移動(dòng)路線夾在中間使發(fā)光、受光元件間的光路與該移動(dòng)路線交叉、并接近可動(dòng)磁鐵2的磁極端面位置的(此時(shí)，使與光路相應(yīng)的部分透明或進(jìn)行穿孔)發(fā)光元件44與受光元件45作為可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器的情況，可在由于可動(dòng)磁鐵2位移引起上述光路通斷時(shí)，得到用于檢測(cè)或測(cè)定振動(dòng)或沖擊的數(shù)字信號(hào)乃至小范圍的模擬信號(hào)。
在磁極方向?yàn)樯舷路较虻墓潭ù盆F1的上方，把可動(dòng)磁鐵2夾在中間的固定磁鐵1的對(duì)側(cè)的既定位置上，與可動(dòng)磁鐵2上側(cè)磁極相對(duì)地在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3上設(shè)置發(fā)光元件44與受光元件45，使其光路受可動(dòng)磁鐵2上表面的反射后進(jìn)入受光元件而作為可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器的情況，利用可動(dòng)磁鐵2上下方向的位移改變，可從受光元件45得到用于檢測(cè)或測(cè)定振動(dòng)或沖擊的模擬信號(hào)。
用線圈46在可動(dòng)磁鐵2的移動(dòng)區(qū)繞在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3上作為可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器時(shí)，根據(jù)由可動(dòng)磁鐵2的位移引起的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化可以得到用于檢測(cè)或測(cè)定振動(dòng)、沖擊的模擬信號(hào)。
在磁極方向?yàn)樯舷路较虻墓潭ù盆F1的上方的可動(dòng)磁鐵2與固定磁鐵1相反一側(cè)的磁極面(上面)上設(shè)置可動(dòng)觸點(diǎn)47，而與可動(dòng)觸點(diǎn)相對(duì)的在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3上方設(shè)置固定觸點(diǎn)48作為可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器時(shí)，可動(dòng)磁鐵2的位移，引起兩觸點(diǎn)47、48通斷，可以得到用于檢測(cè)或測(cè)定振動(dòng)、沖擊的數(shù)字信號(hào)。
圖1是內(nèi)藏磁鐵的磁極方向?yàn)樯舷路较?、可?dòng)磁鐵位移檢測(cè)器為舌簧管開(kāi)關(guān)的檢測(cè)振動(dòng)、沖擊用的傳感器的原理圖;
圖2是內(nèi)藏磁鐵的磁極方向?yàn)樯舷路较?、可?dòng)磁鐵位移檢測(cè)器為磁電變換元件的檢測(cè)振動(dòng)、沖擊用的傳感器的原理圖;
圖3是內(nèi)藏磁鐵的磁極方向?yàn)樯舷路较颉⒖蓜?dòng)磁鐵位移檢測(cè)器是位于可動(dòng)磁鐵的側(cè)面的鐵芯線圈的檢測(cè)振動(dòng)、沖擊用的傳感器原理圖;
圖4是內(nèi)藏磁鐵的磁極方向?yàn)樯舷路较颉⒖蓜?dòng)磁鐵位移檢測(cè)器是位于可動(dòng)磁鐵上方的鐵芯線圈的檢測(cè)振動(dòng)、沖擊用傳感器原理圖;
圖5是內(nèi)藏磁鐵的磁極方向?yàn)樯舷路较颉⒖蓜?dòng)磁鐵位移檢測(cè)器是將可動(dòng)磁鐵位移動(dòng)路線夾在中間的發(fā)光元件和受光元件的檢測(cè)振動(dòng)、沖擊用的傳感器的原理圖;
圖6是內(nèi)藏磁鐵的磁極方向?yàn)樯舷路较?、可?dòng)磁鐵位移測(cè)器是位于可動(dòng)磁鐵上方的發(fā)光元件與受光元件的檢測(cè)振動(dòng)、沖擊用的傳感器原理圖;
圖7是內(nèi)藏磁鐵的磁極方向?yàn)樯舷路较?、可?dòng)磁鐵位移檢測(cè)器是繞在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件上的線圈的檢測(cè)振動(dòng)、沖擊用傳感器的原理圖;
圖8是內(nèi)藏磁鐵的磁極方向?yàn)樯舷路较?、可?dòng)磁鐵位移檢測(cè)器是在可動(dòng)磁鐵上表面裝設(shè)的可動(dòng)觸點(diǎn)和與該可動(dòng)觸點(diǎn)相對(duì)的在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件上裝設(shè)的固定觸點(diǎn)的檢測(cè)振動(dòng)、沖擊用傳感器的原理圖;
圖9是磁極在同一直線上的內(nèi)藏磁鐵的磁極方向可配置在任何方向上、對(duì)應(yīng)于多個(gè)可動(dòng)磁鐵的可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器是用磁電變換元件、可以得到多個(gè)檢測(cè)信號(hào)的檢測(cè)振動(dòng)、沖擊用的傳感原理圖;
圖10是磁極在同一直線上的內(nèi)藏磁鐵的磁極方向可配置在任何方向?qū)?yīng)于一個(gè)可動(dòng)磁鐵的、可動(dòng)磁鐵的可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器是磁電變換元件的檢測(cè)振動(dòng)、沖擊用傳感器原理圖;
圖11是將本發(fā)明的檢測(cè)振動(dòng)、沖擊用傳感器與測(cè)定器結(jié)合使用時(shí)的電路圖。
下面，依照


本發(fā)明的檢測(cè)振動(dòng)、沖擊用的傳感器實(shí)施例。然而，本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例。
在圖1～圖8中示出安裝方向?yàn)榇怪币灾两诖怪狈较虻谋景l(fā)明檢測(cè)振動(dòng)、沖擊用傳感器的實(shí)施例;圖9～圖11則示出了任何安裝方向都可以的實(shí)施例。
在圖1～圖8所示的傳感器中，磁極方向?yàn)樯舷路较虻墓潭ù盆F1固定在表面為水平或近乎水平狀態(tài)的安裝基體5上，在實(shí)施例中，雖然是以上面為N極下面為S極，但是不論使哪一種磁極在上側(cè)都可以。當(dāng)傳感器本身為單體安裝在任意處所使用時(shí)，安裝基體5可以形成指定尺寸的平板進(jìn)行安裝，安裝在設(shè)置的機(jī)械及其它處所時(shí)，也可以把機(jī)械等的水平部分作為安裝基體5而使用。
在安裝基體5上，以圍繞固定磁鐵1的形狀，由塑料制成的有一定壁厚、一定高度的可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3，固定在垂直或近于垂直的方向上，以便在本傳感器受到振動(dòng)或沖擊時(shí)導(dǎo)引后述的可動(dòng)磁鐵2相對(duì)于固定磁鐵1的移動(dòng)。進(jìn)而，該導(dǎo)向部件3也可以使用除了塑料以外的其它非磁性體材料。并且，使位于固定磁鐵1的上方與固定磁鐵同一尺寸的可動(dòng)磁鐵2與固定磁鐵1上側(cè)的磁極(此處為N極)以相同極性的N極相對(duì)，利用同極性的斥力作用在上述導(dǎo)向部件3內(nèi)與該固定磁鐵1相隔指定間隔處于懸浮狀態(tài)。在此情況下，固定磁鐵1與可動(dòng)磁鐵2的間隔由固定磁鐵1及可動(dòng)磁鐵2的相對(duì)的N極磁力的大小與可動(dòng)磁鐵2的重量所確定。此時(shí)，在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3的側(cè)部或上面，在能檢知可動(dòng)磁鐵2上下位移的位置上安裝后述的可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器，當(dāng)安裝在被測(cè)物上的安裝基體5或被測(cè)物的一部分上形成的基體5受到被測(cè)定物的振動(dòng)或沖擊時(shí)，該可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器檢測(cè)出可動(dòng)磁鐵2與該可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器的相對(duì)位移后，可以得到用于檢測(cè)或測(cè)定振動(dòng)或沖擊的信號(hào)。
下面參照?qǐng)D1～圖8，對(duì)分別設(shè)有各種可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器的上述內(nèi)藏的各磁鐵的磁極方向?yàn)樯舷路较虻恼駝?dòng)、沖擊檢知用的傳感器加以說(shuō)明。
圖1中示出了在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3側(cè)面，在與上述可動(dòng)磁鐵2相對(duì)的能檢測(cè)可動(dòng)磁鐵2位移的位置上設(shè)置舌簧管開(kāi)關(guān)41作為上述可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器的傳感器。當(dāng)傳感器受到振動(dòng)或沖擊時(shí)，可以得到由此舌簧管開(kāi)關(guān)41的封入小玻璃管中的由磁性材料制成的舌片狀觸點(diǎn)與可動(dòng)磁鐵2的位移對(duì)應(yīng)的通斷所決定數(shù)字信號(hào)。這時(shí)，可以得到構(gòu)造簡(jiǎn)單、耐久性好的數(shù)字信號(hào)式傳感器。
圖2中示出了在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3的側(cè)面與上述可動(dòng)磁鐵2相對(duì)的能檢測(cè)可動(dòng)磁鐵2的位移的位置上，設(shè)置磁電變換元件即霍爾元件42作為上述可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器的傳感器。當(dāng)傳感器受到振動(dòng)或沖擊時(shí)，與可動(dòng)磁鐵2的位移對(duì)應(yīng)地相對(duì)于霍爾元件42的磁場(chǎng)位置發(fā)生變化，于是霍爾元件42的3根輸出引線間的阻值一方增大時(shí)另一方減少，所以該霍爾元件42可以將它變換為電壓的變化，得到模擬信號(hào)。從而可以得到耐久性好的模擬信號(hào)式的傳感器。
圖3中示出了在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3的側(cè)面與上述可動(dòng)磁鐵2相對(duì)的能檢測(cè)可動(dòng)磁鐵2的位移的位置上，裝設(shè)鐵芯線圈43作為上述可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器的傳感器。當(dāng)傳感器受到振動(dòng)或沖擊時(shí)，此鐵芯線圈43可動(dòng)磁鐵2的位移將使相對(duì)于鐵芯線圈43的磁場(chǎng)位置發(fā)生變化，于是，由于電磁感應(yīng)而引起該線圈43中的電動(dòng)勢(shì)發(fā)生變化，從而該鐵心線圈43可以得到模擬信號(hào)。此時(shí)，可以得到耐久性好成本低的模擬信號(hào)式傳感器。
圖4中示出了在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3上部的內(nèi)側(cè)與可動(dòng)磁鐵2的上側(cè)磁極(S極)相對(duì)的指定位置上裝設(shè)鐵芯線圈43作為上述可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器的傳感器。此種場(chǎng)合下，可動(dòng)磁鐵2決定的相對(duì)于該線圈43的磁場(chǎng)分布雖與圖3情況不同，但是利用振動(dòng)或沖擊引起可動(dòng)磁鐵2位移使磁場(chǎng)位置發(fā)生變化，也能得到該線圈43的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)發(fā)生變化的模擬信號(hào)則與圖3所示的實(shí)施例是相同的。與圖3傳感器相比，這種傳感器的自身外形尺寸可以較小。
圖5中示出了在透明塑料制成的可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3的側(cè)部設(shè)置的把可動(dòng)磁鐵2的移動(dòng)路線夾在中間的發(fā)光元件即發(fā)光二極管(LED)44與受光元件即光敏三極管(或光電二極管)45作為上述可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器的傳感器，使該發(fā)光、受光元件間的光路與該移動(dòng)路線交叉并接近可動(dòng)磁鐵2下部N極的位置。此時(shí)，傳感器受到振動(dòng)或沖擊使可動(dòng)磁鐵2發(fā)生位移引起上述光路通斷時(shí)，通過(guò)光敏三極管45的電流(集電極電流)(或流過(guò)光電二極管45的電流)與光量成正比，借此可以得到數(shù)字信號(hào)甚至小范圍的模擬信號(hào)。此種情形下，作為數(shù)字信號(hào)式傳感器，與上述使用舌簧管開(kāi)關(guān)41的情況不同，由于不使用玻璃管，故耐久性很好。
圖6中示出了在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3的上部?jī)?nèi)側(cè)與上述處于懸浮狀態(tài)的可動(dòng)磁鐵2上側(cè)磁極S極相對(duì)的設(shè)置上述發(fā)光二極管(LED)44與上述光電二極管(或光敏三極管)45作為上述可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器的傳感器，使其間的光路在可動(dòng)磁鐵2的上表面反射后進(jìn)入光電二極管(或光敏三極管)45中。在這種場(chǎng)合下，由于可動(dòng)磁鐵2上下方向的位移使光路長(zhǎng)度發(fā)生變化，所以，根據(jù)流過(guò)受光元件即光電二極管(或光敏三極管)45的電流的強(qiáng)弱變化可以得到模擬信號(hào)。此外，也可以單獨(dú)使用把兩個(gè)元件合并成一體的發(fā)光、受光元件。不論哪種情況與前例相比，都可以使傳感器本身的外形尺寸更加小型化。
圖7中示出了在可動(dòng)磁鐵2的移動(dòng)區(qū)域用線圈46繞在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3上作為上述可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器的傳感器。在這情況下，可以根據(jù)可動(dòng)磁鐵2的位移引起的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化得到模擬信號(hào)，與使用鐵芯線圈相比，則有傳感器本身造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)。
在圖8中示出了在可動(dòng)磁鐵2的與固定磁鐵1相反一側(cè)的磁極(S極)面上裝設(shè)與穿過(guò)可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3側(cè)壁的撓性引線2L，相連接的可動(dòng)觸點(diǎn)47，而與該可動(dòng)觸點(diǎn)相對(duì)的在其上方將固定觸點(diǎn)48設(shè)置在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3上作為上述可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器的傳感器。此時(shí)，根據(jù)可動(dòng)磁鐵2的位移引起兩觸點(diǎn)47、48的通斷可以得到數(shù)字信號(hào)。這種傳感器，作為獲得數(shù)字信號(hào)的傳感器，它與圖1的舌簧管開(kāi)關(guān)相比耐久性較差，但有成本低的優(yōu)點(diǎn)。
進(jìn)而，在這種實(shí)施例中，可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3的上部雖是開(kāi)口狀態(tài)，沒(méi)有蓋子，當(dāng)然也可以裝上蓋子使用。
圖9～圖11所示的傳感器中，與上述實(shí)施例不同，它們使用了相隔指定間隔使磁極位于同一直線上的一對(duì)固定磁極1a、1b。在該固定磁鐵1a、1b相對(duì)的磁極之間，在與該磁極分別以同極性的磁極相對(duì)、同時(shí)由同性磁極斥力所決定的磁力平衡位置配置一個(gè)或兩個(gè)可動(dòng)磁鐵2，而且，在上述固定磁鐵1a、1b之間導(dǎo)引該可動(dòng)磁鐵2的可動(dòng)磁鐵導(dǎo)引部件3，以包圍上述一對(duì)固定磁鐵1a、1b的狀態(tài)，將其兩側(cè)端部與上述固定磁鐵1a、1b一起固定在一對(duì)相對(duì)的安裝基體5a、5b上，另外，與處于磁力平衡位置的一個(gè)或兩個(gè)可動(dòng)磁鐵的指定位置對(duì)應(yīng)，作為振動(dòng)或沖擊檢測(cè)器的磁電變換元件即霍爾元件42配置在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3的外側(cè)，與上述可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3內(nèi)的可動(dòng)磁鐵2相對(duì)。在這種傳感器中，為了把可動(dòng)磁鐵2保持在磁力平衡位置上，其裝配方向不管是垂直或水平方向都可以。
下面，參照?qǐng)D9～圖11對(duì)上述不限制安裝方向的振動(dòng)、沖擊檢測(cè)用傳感器進(jìn)行說(shuō)明。
在圖9所示的傳感器中，在相隔指定距離、各表面呈平行狀態(tài)并且圖中為上下相對(duì)的一對(duì)安裝基體5a、5b之間，磁極方向垂直于基體表面的一對(duì)固定磁鐵1a、1b分別使相同極磁(N極)相對(duì)地固定在各安裝基體5a、5b表面上，同時(shí)，包圍該固定磁鐵1a、1b的用塑料制成的一定壁厚的可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3固定在上述安裝基體5a、5b之間，其內(nèi)部裝有兩個(gè)可動(dòng)磁鐵2，2。上述兩個(gè)可動(dòng)磁鐵2，2相對(duì)的內(nèi)側(cè)的磁極為相同極性的S極，外側(cè)的磁極分別與固定磁鐵1a、1b內(nèi)側(cè)的磁極以相同極性的N極相對(duì)，位于由相同極性的斥力的決定的磁力平衡的位置，與各可動(dòng)磁鐵2，2的側(cè)面相對(duì)、在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3外側(cè)的指定位置上分別設(shè)置能檢測(cè)可動(dòng)磁鐵2的位移的霍爾元件42。在傳感器受到振動(dòng)、沖擊時(shí)，即安裝在被測(cè)物上或在被測(cè)物上形成的安裝基體5a或/和5b受到振動(dòng)、沖擊時(shí)，上述兩個(gè)霍爾元件42檢測(cè)各可動(dòng)磁鐵2與各霍爾元件42間的相對(duì)位移引起的磁場(chǎng)變化，從而可以由各霍爾元件42分別得到用于檢測(cè)或測(cè)定振動(dòng)或沖擊的模擬信號(hào)。圖9中示出了用兩個(gè)可動(dòng)磁鐵同時(shí)得到兩個(gè)信號(hào)的情況，但使用3個(gè)以上的可動(dòng)磁鐵同樣也可以同時(shí)獲得多個(gè)模擬信號(hào)。
在圖10所示的傳感器中，磁極方向呈水平狀態(tài)的一對(duì)固定磁鐵1a、1b，以N極、S極相對(duì)地相隔指定距離在表面成平行狀態(tài)的一對(duì)安裝基體5a、5b表面上，同時(shí)，包圍該固定磁鐵1a、1b的具有一定壁厚的塑料制成的可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3內(nèi)藏一個(gè)可動(dòng)磁鐵2，其兩端分別固定在安裝基體5a、5b上。上述可動(dòng)磁鐵2，其兩磁極分別與固定磁鐵1a、1b內(nèi)側(cè)磁極同極性即N極之間和S極之間彼此相對(duì)，處于由相同極性的斥力所決定磁力平衡的中央位置，在與該可動(dòng)磁鐵2的側(cè)面相對(duì)的可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3外側(cè)的指定位置上裝設(shè)霍爾元件42。在傳感器受到振動(dòng)或沖擊時(shí)，即安裝在被測(cè)物上或在被測(cè)物上形成的安裝基體5a或/和5b受到振動(dòng)或沖擊時(shí)，上述霍爾元件42檢測(cè)可動(dòng)磁鐵2與霍爾元件42間的相對(duì)位移引起的磁場(chǎng)變化，從而和上述實(shí)施例一樣，可以由該霍爾元件42得到用于檢測(cè)或測(cè)定振動(dòng)或沖擊的模擬信號(hào)。
圖11示出了把本發(fā)明的檢測(cè)振動(dòng)或沖擊用的傳感器與測(cè)定器結(jié)合使用時(shí)的實(shí)施例。
振動(dòng)或沖擊檢測(cè)用傳感器與上述實(shí)施例相同，相隔指定距離并且以N極、S極相對(duì)的一對(duì)固定磁極1a、1b固定在表面成平行狀態(tài)的一對(duì)安裝基體5a、5b表面上，同時(shí)，包圍該固定磁鐵1a、1b的具有一定壁厚的塑料制成的可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3，其兩端固定在相對(duì)的安裝基體上，將可動(dòng)磁鐵2以與固定磁鐵2內(nèi)側(cè)的磁極N極、S極分別同極性的磁極相對(duì)的狀態(tài)內(nèi)裝在由相同極性的斥力所決定的磁力平衡位置上，而且在與可動(dòng)磁鐵2的側(cè)面相對(duì)的可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3外側(cè)的指定位置上安裝霍爾元件42。由上述結(jié)構(gòu)構(gòu)成的傳感器部件是用固定等方法裝配在被測(cè)物上的，通過(guò)由傳感器本體引出的軟引線(圖中用虛線表示)把其輸出送至包括計(jì)數(shù)電路，放大電路的測(cè)定電路6中，連續(xù)地檢測(cè)由振動(dòng)、沖擊引起3根引線間的電壓的增減產(chǎn)生的電壓之差，進(jìn)行計(jì)數(shù)并放大后，將振動(dòng)、沖擊的次數(shù)、大小及其經(jīng)過(guò)的時(shí)間等在顯示裝置7上進(jìn)行顯示。
在此場(chǎng)合，傳感器可以安裝在任何方向上，通過(guò)使容易產(chǎn)生振動(dòng)或沖擊的方向與磁極方向一致，可以更有效地進(jìn)行測(cè)定。
本發(fā)明的振動(dòng)、沖擊檢測(cè)用傳感器，通過(guò)考慮所使用的各磁鐵的磁力進(jìn)行適當(dāng)?shù)嘏湓O(shè)使用，可以調(diào)整磁鐵間的斥力與因振動(dòng)或沖擊而引起的磁鐵的位移量之間的相互關(guān)系，在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)，當(dāng)然可以進(jìn)行種種變更。
另外，在結(jié)構(gòu)上，不必使用鉸鏈機(jī)構(gòu)等為數(shù)眾多的構(gòu)成部件，完全沒(méi)有摩損部件、構(gòu)造簡(jiǎn)單、質(zhì)量穩(wěn)定，同時(shí)耐久性好、成本低，其用途作為振動(dòng)計(jì)、地震儀、沖擊計(jì)、里程表等的傳感器，能廣泛地用于檢測(cè)或測(cè)定振動(dòng)或沖擊。
按本發(fā)明的第1個(gè)方面的振動(dòng)、沖擊檢測(cè)用傳感器，由于在磁極方向?yàn)樯舷路较虻墓潭ù盆F上方，在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件內(nèi)部借助同極性的相斥力將可動(dòng)磁鐵保持為懸浮狀態(tài)，利用裝設(shè)在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件上的可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器檢測(cè)由傳感器所受的振動(dòng)、沖擊引起的可動(dòng)磁鐵的位移，故作為得到用于檢測(cè)振動(dòng)、沖擊的信號(hào)的傳感器，可以使構(gòu)成部件很少，從而可以提供完全沒(méi)有磨損部分、構(gòu)造簡(jiǎn)單質(zhì)量穩(wěn)定、耐久性好，并且價(jià)格便宜的傳感器，特別是在檢測(cè)或測(cè)定上下方向的振動(dòng)、沖擊時(shí)更有利。
按本發(fā)明的第2個(gè)方面的其它技術(shù)手段的振動(dòng)或沖擊檢測(cè)用傳感器，由于在一對(duì)固定磁鐵之間，把一個(gè)乃至多個(gè)可動(dòng)磁鐵用可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件保持在由磁極間的斥力所決定的磁力平衡位置上，利用裝設(shè)在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件上的可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件上的可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器檢測(cè)由傳感器受到的振動(dòng)、沖擊引起的可動(dòng)磁鐵的位移，故與上述發(fā)明相同，能夠提供構(gòu)成部件少，完全沒(méi)有磨損部分，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量穩(wěn)定性好，有耐久性，而且廉價(jià)的傳感器，此外，由于將可動(dòng)磁鐵保持在磁力平衡位置上，所以其安裝方向不論垂直或水平方向均可，根據(jù)使用目的不同，可以在所有的方向使用，應(yīng)用范圍廣。
按本發(fā)明的第3個(gè)方面，由于上述振動(dòng)、沖擊檢測(cè)用傳感器所用的可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器通過(guò)使用舌簧管開(kāi)關(guān)，可以很容易地得到用于檢測(cè)或測(cè)定振動(dòng)、沖擊的數(shù)字信號(hào)。
按本發(fā)明的第4個(gè)方面，通過(guò)使用磁電變換元件作為上述可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器，可以很容易地得到用于檢測(cè)或測(cè)定振動(dòng)或沖擊的模擬信號(hào)。
按本發(fā)明的第5個(gè)方面，通過(guò)用裝設(shè)在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件側(cè)面的鐵芯線圈作為上述可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器，可以很容易地得到用于檢測(cè)或測(cè)定振動(dòng)、沖擊的模擬信號(hào)。
按本發(fā)明的第6個(gè)方面，通過(guò)使用與位于固定磁鐵上方的可動(dòng)磁鐵的上側(cè)磁極相對(duì)的裝設(shè)在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件內(nèi)的鐵芯線圈作為上述可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器，能很容易地得到用于檢測(cè)或測(cè)定振動(dòng)、沖擊的模擬信號(hào)，并且雖然磁極方向限于上下方向，但是可以使傳感器本體部分小形化。
按本發(fā)明的第7個(gè)方面，通過(guò)使用裝設(shè)在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件上的把可動(dòng)磁鐵的移動(dòng)路線夾在中間的發(fā)光元件與受光元件作為上述可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器，能很容易地得到用于檢測(cè)振動(dòng)或沖擊的數(shù)字信號(hào)，同時(shí)也可得到小范圍的模擬信號(hào)。并且，由于使用了半導(dǎo)體光元件，所以，在取得上述數(shù)字信號(hào)方面與上述使用舌簧管開(kāi)關(guān)的傳感器比較，不必?fù)?dān)心其破損，故能得到耐久性優(yōu)異的傳感器。
按本發(fā)明的第8個(gè)方面，通過(guò)使用與位于固定磁鐵上方的可動(dòng)磁鐵上側(cè)磁極相對(duì)的設(shè)置在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件上的發(fā)光元件和受光元件，使得發(fā)光、受光元件之間的光路在可動(dòng)磁鐵上表面反射后進(jìn)入受光元件，作為上述可動(dòng)磁鐵位移測(cè)器，能很容易地得到用于檢測(cè)或測(cè)定振動(dòng)或沖擊的模擬信號(hào)，而且雖然磁極方向限于上下方向，但是能使傳感器本體部分小型化。
按本發(fā)明的第9個(gè)方面，通過(guò)使用在可動(dòng)磁鐵的移動(dòng)區(qū)域繞在導(dǎo)向部件3上的線圈作為上述可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器，可以降低成本，同時(shí)也可以得到用于檢測(cè)或測(cè)定振動(dòng)或沖擊的模擬信號(hào)。
按本發(fā)明第10個(gè)方面，通過(guò)使用在磁極方向?yàn)樯舷路较虻墓潭ù盆F上方的可動(dòng)磁鐵上表面安裝可動(dòng)觸點(diǎn)和與該可觸點(diǎn)相對(duì)的安裝在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件上的固定觸點(diǎn)，作為上述可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器，既可以降低成本，又可以很容易地得到用于檢測(cè)或測(cè)定振動(dòng)或沖擊的數(shù)字信號(hào)，而且雖然磁極方向限于上下方向，但是，可以使傳感器本體部分小形化。
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)振動(dòng)或沖擊用的傳感器，是可以得到用于檢測(cè)或測(cè)定振動(dòng)或沖擊信號(hào)的傳感器，其特征在于至少由磁極方向?yàn)樯舷路较虻墓潭ù盆F1、可動(dòng)磁鐵2、可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3和可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器構(gòu)成，可動(dòng)磁鐵2以同極性的磁極與該固定磁鐵1上側(cè)磁極相對(duì)的位于上方，利用相同極性的斥力作用，與該固定磁鐵1相隔指定距離處于懸浮狀態(tài)；可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3用于導(dǎo)引該可動(dòng)磁鐵2相對(duì)上述固定磁鐵1可以升降，并相對(duì)于固定磁鐵1處于固定狀態(tài)；可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器裝設(shè)在該導(dǎo)向部件3上，用于檢測(cè)上述可動(dòng)磁鐵2的位移。
2.一種檢測(cè)振動(dòng)或沖擊用的傳感器，是可以得到用于檢測(cè)或測(cè)定振動(dòng)或沖擊的信號(hào)的傳感器，其特征在于由相隔指定間隔使磁極位于同一直線上的一對(duì)固定磁鐵1a、1b、一個(gè)乃至多個(gè)可動(dòng)磁鐵2、可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3和可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器構(gòu)成，一個(gè)乃至多個(gè)可動(dòng)磁鐵2位于該固定磁鐵1a、1b相對(duì)的磁極之間，分別以同極性的磁極與該磁極相對(duì)，并且，利用相同極性的斥力作用處于磁力平衡位置;可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3用于導(dǎo)引該可動(dòng)磁鐵2可在上述固定磁鐵1a、1b之間移動(dòng)，并相對(duì)于兩固定磁鐵1a、1b處于固定狀態(tài);可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器裝設(shè)在該導(dǎo)向部件3上，用于檢測(cè)上述可動(dòng)磁鐵2的位移。
3.按權(quán)利要求1或2所述的檢測(cè)振動(dòng)或沖擊用的傳感器，其中，可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器是裝設(shè)在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3的側(cè)面，與上述可動(dòng)磁鐵2相對(duì)的能檢測(cè)可動(dòng)磁鐵2的位移的舌簧管開(kāi)關(guān)41。
4.按權(quán)利要求1或2所述的檢測(cè)振動(dòng)或沖擊用傳感器，其中，可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器是裝設(shè)在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3的側(cè)面，與上述可動(dòng)磁鐵2相對(duì)的能檢測(cè)可動(dòng)磁鐵2的位移的磁電變換元件42。
5.按權(quán)利要求1或2所述的檢測(cè)振動(dòng)或沖擊用的傳感器，其中可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器是裝設(shè)在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3的側(cè)面，與上述可動(dòng)磁鐵2相對(duì)的能檢測(cè)可動(dòng)磁鐵2位移的鐵芯線圈43。
6.按權(quán)利要求1所述的檢測(cè)振動(dòng)或沖擊用的傳感器，其中，可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器是在固定磁鐵1相反一側(cè)的指定位置上，把可動(dòng)磁鐵2夾在中間，并與可動(dòng)磁鐵2的上側(cè)磁極相對(duì)地裝設(shè)在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3之中的鐵芯線圈43。
7.按權(quán)利要求1或2所述的檢測(cè)振動(dòng)或沖擊用傳感器，其中，可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器是由裝設(shè)在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3的外側(cè)的發(fā)光元件44和受光元件45構(gòu)成，它們把可動(dòng)磁鐵2的移動(dòng)路線夾在中間，發(fā)光、受光元件間的光路與該移動(dòng)路線交叉并處于靠近可動(dòng)磁鐵2的磁極端面的位置。
8.按權(quán)利要求1中所述的檢測(cè)振動(dòng)或沖擊用傳感器，其中可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器是由位于固定磁鐵1相反一側(cè)的指定位置上把可動(dòng)磁鐵2夾在中間并與可動(dòng)磁鐵2的上側(cè)磁極相對(duì)地裝在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3上的發(fā)光元件間44和受光元件45構(gòu)成，發(fā)光、受光元件的間光路在可動(dòng)磁鐵上表面反射后進(jìn)入受光元件。
9.按權(quán)利要求1或2中所述的檢測(cè)振動(dòng)或沖擊用傳感器，其中，可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器是在上述可動(dòng)磁鐵2的移動(dòng)區(qū)域繞在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3上的線圈46。
10.按權(quán)利要求1中所述的檢測(cè)振動(dòng)或沖擊用的傳感器，其中，可動(dòng)磁鐵位移檢測(cè)器是由在可動(dòng)磁鐵2與固定磁鐵1相反一側(cè)的磁極面上裝設(shè)的可動(dòng)觸點(diǎn)47和與該可動(dòng)觸點(diǎn)相對(duì)地裝設(shè)在可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3上的固定接點(diǎn)構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種構(gòu)成部件最少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耐久而且價(jià)廉的可得到用于檢測(cè)或測(cè)定振動(dòng)或沖擊的信號(hào)的傳感器。在固定磁鐵1a、1b之間，把可動(dòng)磁鐵2以同極性相對(duì)地設(shè)置在相對(duì)于固定磁鐵處于固定狀態(tài)的可動(dòng)磁鐵導(dǎo)向部件3內(nèi)。在與借助于相同極性的斥力在磁力平衡位置處于懸浮狀態(tài)的可動(dòng)磁鐵2的側(cè)面相對(duì)的位置上，把霍爾元件文檔編號(hào)G01P15/00GK1104768SQ9410555
公開(kāi)日1995年7月5日 申請(qǐng)日期1994年5月17日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月17日
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