CN102792131B - 用于测量流体的流量的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于测量导管（2；2A，2B）中流体的流率的装置（1），其包括：安装在导管（2；2A，2B）中以便由流体流以旋转方式驱动的装有叶片的叶轮（3；3A，3B），至少一个磁体（4；4A，4B）固定至叶轮；以及设置在导管（2；2A，2B）附近的固定位置且每当叶轮（3；3A，3B）的磁体（4；4A，4B）经过其旁边时能够产生信号（脉冲）的至少一个磁场传感器（5；5A，5B）。该布置使得一段时间内传感器（5；5A，5B）产生的信号（脉冲）的数量根据预定关系表示相关导管（2；2A，2B）中流体的流率（Q）。至少一个磁场传感器（5；5A，5B）与处理和控制电路（PCU）耦接，处理和控制电路包括微处理器（6）和相关存储装置（7），预设置为以预定方式处理所述至少一个传感器（5；5A，5B）发出的信号并提供具有至少一个以预定方式随相关导管（2；2A，2B）中流体的流率（Q）而变化的特征的数字输出信号。

Description

用于测量流体的流量的装置
技术领域
本发明总体涉及测量流体的流率，所述流体尤其是液体。
背景技术
EP1983310A1公开了这种类型的装置，所述装置产生一系列脉冲，所述脉冲具有恒定宽度或持续时间，并通过取决于测量的流率的时间间隔隔开。
US4885943公开了一种类似的装置，其包括具有由铁磁性材料制成的叶片的涡轮以及近端传感器，所述近端传感器提供信号，所述信号的周期与涡轮的旋转速率成反比。所述装置还包括数字处理装置，所述数字处理装置被预设置为用于补偿涡轮的旋转速率与测量的流体流率之间的非线性。
US5927400公开了用于使用两个涡轮流量计测量在空调设备的相应导管中流动的两种流体的流率的装置，其中涡轮转子具有与相应检测单元配合的相应磁体。
发明内容
本发明的一个目的是提供对至少一个导管中的至少一种流体(尤其是至少一种液体)的流率进行更准确测量的创新解决方案，该导管例如用于家用电器。
根据本发明，通过用于测量导管中的流体的流率的测量装置来实现这个目的或其他目的，该测量装置包括：
至少一个装有叶片的叶轮，安装在导管中以便由流体流旋转地驱动，并且至少一个磁体固定至所述叶轮，以及
至少一个磁场传感器，设置在靠近导管的固定位置中且每当所述叶轮的磁体经过其旁边时能够使得信号或脉冲被发出；
该布置使得在一段时间内由所述传感器产生的信号或脉冲的数量根据预定关系表示相关导管中流体的流率；并且其中
所述至少一个磁场传感器与处理和控制电路耦接，该处理和控制电路包括具有相关存储装置的微处理器，预设置为以预定方式处理所述至少一个传感器发出的信号，并提供随所述相关导管中流体的流量而变化具有至少一个特征的数字输出信号；
其中，传感器的脉冲的数量与导管中流体的流率之间的上述关系是非线性的，上述存储装置存储有校正数据，利用该校正数据，当导管中流体的流率变化时，所述流率值与传感器发出的脉冲的相应数量的比是可变的以便补偿所述关系的非线性；
所述装置的特征在于，微处理器操作的处理和控制电路被预设置为在其输出端提供具有调制的脉冲宽度或持续时间的数字信号，所述数字信号的一个特征以基本上线性方式随导管中流体的流率而变化的特征的数字信号。
附图说明
通过纯粹作为非限制实例而给出的下面的详细说明，参照附图，本发明的进一步特征和优势将变得更清楚，其中：
图1是根据本发明的用于测量流率的第一装置的示意图；
图2是根据本发明的用于测量流率的第二装置的示意图，用于测量相应导管中的两种流体的流率；
图3是根据图2的装置的变型实施例的示意图；以及
图4至图6是根据本发明的由用于测量流率的装置的处理和控制电路提供的输出信号的特征的说明图，示出了实施例或操作方面的三种变型。
具体实施方式
在图1中，用于测量导管2中的流体(尤其是液体)的流率的装置整体用编号1表示。该装置包括安装在导管2中以便由如用箭头F表示的流体流旋转地驱动的本身已知类型的装有叶片的叶轮或涡轮3。
叶轮3在外周周围具有永磁体4。
用于测量流率的装置1还包括设置在导管2附近的固定位置中的磁场传感器5，以便每当所述叶轮3的磁体4通过其旁边时引起产生信号(脉冲)。
传感器5例如可以是所谓的簧片继电器，或霍尔效应传感器，磁阻传感器，或其他传感器。
在其操作过程中，在一段时间内由所述传感器5产生的脉冲的数量n根据预定关系表示导管2中流体的流率Q。
输出传感器5与本身已知类型的处理和控制电路PCU的输入端连接，所述处理和控制电路包括具有相关存储装置7的微处理器6。
在所示的示例实施例中，处理和控制电路PCU从电压供应单元(未示出)接收直流供电电压Vdd，且在操作过程中，必要时，向传感器5的电源端5a施加直流电压。
处理和控制电路PCU以预定方式被预设置为用于处理由传感器5发出的信号(脉冲)，并用于在其输出端提供具有至少一个特征的数字信号，所述特征以预定方式随导管2中流体的流率Q而变化。
一般来说，由传感器5发出的脉冲的数量n与导管2中流体的流率(Q)之间存在的关系是非线性的。
因此有利地将预定校正数据存储在存储装置7中，通过该预定校正数据，当导管2中流体的流率Q变化时，所述流率Q的值与由传感器5发出的脉冲的相应数量n之间的比率k是可变的，以便补偿所述关系的非线性。
微处理器操作的处理和控制电路EPCU可以有利地被预设置为在其输出端提供具有以基本上线性方式随导管2中流体的流率Q而变化的特征的数字信号。例如，这个信号可以是具有调制的脉冲宽度或持续时间的信号，该信号的“开启”时间以基本上线性方式随导管2中流体的流率而变化。
图2示意性地示出了根据本发明的用于测量流率的另一个装置。在该图中，已经描述的部件和元件被再次赋予了与前面所用的相同编号。
图2中示出的装置1能够测量在同一个液压设备(例如同一个家用电器)的相应导管2A和2B中流动的两种流体的流率。导管2A和2B例如是能够通过其为同一集管(header)分别提供热水流或冷水流的导管。
导管2A和2B中设置有具有相应磁体4A和4B的相应叶轮3A和3B，相应的传感器5A和5B与相应磁体相关，耦接至所述处理和控制电路PCU的相应信号输入端。
在图2所示的实施例中，磁场传感器5A和5B具有与处理和控制电路PCU的同一个电源输出端耦接的相应电源端5a、5b。
在图3所示的变型实施例中，磁场传感器5A和5B的电源端5a和5b另一方面与处理和控制电路PCU的相应独立的电源输出端连接，该处理和控制电路被预设置为用于选择性地同时或单独地向所述传感器5A和5B供电。这样能够获得分别由两个传感器提供的信号，而在保持传感器处于备用状态时，不会获得该传感器的信号。
在根据图2和3的实施例中，处理和控制电路PCU可以被预设置为在其输出端提供具有调制的脉冲宽度或持续时间的数字信号，该信号的一个特征表示在导管2A和2B中流动的流体的流率的总和。这个信号例如具有图4中所示的特征，其中认为由传感器5A和5B提供的信号基本上是PWM型信号，所述信号具有与相关导管2A和2B中的流体的流率成比例的相应脉冲持续时间。由电路PCU提供的相应输出信号同样是具有调制的脉冲宽度或持续时间的信号，其中脉冲持续时间(“开启”时间)对应于由两个磁场传感器5A和5B提供的信号的脉冲持续时间的总和。
在图5中所考虑的变型实施例中，处理和控制电路PCU被预设置为在其输出端提供具有调制的脉冲宽度或持续时间的数字信号，该信号的一个特征参照导管2A和2B中流体的流率的总和表示与一个所述导管中的流率有关的份额百分数(percentageshare)。在所示的实例中，来自处理和控制电路PCU的输出端中的信号具有表示相对于流率总和的百分比的“高”级别持续时间A(“开启”时间)，其对应于导管2A中的流率。另一方面，“低”级别持续时间B(“关闭”时间)表示与导管2B中流体的流率相对应的占总和的份额或百分比。
另一方面，在图6中所考虑的另一变形中，处理和控制电路PCU基本上被预设置为当多路复用器使用：该电路被预设置为提供数字串行输出信号，在随后的预定时间段TA和TB内，该数字串行输出信号表示分别位于导管2A中和导管2B中的流体的流率。
在又一未示出的变型中，电路PCU设置有两个不同的输出端并被预设置为用于在所述输出端上提供表示分别位于导管2A中和导管2B中的流体的流率的信号。
一般来说，电路或PCU单元还可以有利地被预设置为对由磁场传感器提供的信号进行过滤操作。
当然，在不影响本发明的原理的情况下，可以在仅作为示例描述且不用于限制目的的方面对特定实施例进行多种改变，所述改变不背离如所附权利要求中限定的本发明。

Claims (11)

1.一种用于测量至少一个导管(2；2A，2B)中的流体的流量的装置(1)，包括：
至少一个装有叶片的叶轮(3；3A，3B)，安装在所述导管(2；2A，2B)中以便由所述流体的流动旋转地驱动，至少一个磁体(4；4A，4B)固定至所述叶轮，以及
至少一个磁场传感器(5；5A，5B)，设置在所述导管(2；2A，2B)附近的固定位置中并且每当所述叶轮(3；3A，3B)的磁体(4；4A，4B)经过其旁边时能够产生脉冲；
该布置使得在一段时间内由所述磁场传感器(5；5A，5B)产生的脉冲的数量根据预定关系表示相关导管(2；2A，2B)中流体的流量(Q)，并且其中
所述至少一个磁场传感器(5；5A，5B)与处理和控制电路(PCU)耦接，所述处理和控制电路包括微处理器(6)和相关存储装置(7)，所述处理和控制电路被预设置为以预定方式处理所述至少一个磁场传感器(5；5A，5B)发出的信号，并且所述处理和控制电路提供随所述相关导管(2；2A，2B)中流体的流量(Q)而变化的数字信号；
其中，来自所述磁场传感器(5)的脉冲的数量(n)与所述导管(2)中流体的流量(Q)之间的所述关系是非线性的，且在所述存储装置(7)中存储有预定的校正数据，利用所述预定的校正数据，当所述导管(2)中流体的流量(Q)变化时，所述流量(Q)的值与所述磁场传感器(5)发出的脉冲的相应数量(n)的比率是可变的以便补偿所述关系的非线性；
所述装置(1)的特征在于，所述处理和控制电路(PCU)被预设置为用于在其输出端提供具有调制的脉冲宽度或持续时间的数字信号，所述数字信号的一个特征以基本线性方式随所述导管中流体的流量(Q)而变化。
2.根据权利要求1所述的装置，用于测量液压设备的至少两个导管(2A，2B)中流动的至少两种流体的流量，在所述导管中设置有具有相应磁体(4A，4B)的相应叶轮(3A，3B)，与所述相应磁体相关的相应磁场传感器(5A，5B)耦接至所述处理和控制电路(PCU)的对应信号输入端，所述处理和控制电路被预设置为提供具有调制的脉冲宽度或持续时间的数字信号，该信号的一个特征表示所述导管(2A，2B)中流量的总和。
3.根据权利要求2所述的装置，所述数字信号具有参照所述导管(2A，2B)中流量的总和表示与所述导管(2A，2B)的一个(2A)中的流量有关的份额或百分比的第一特征。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述数字信号具有参照所述导管(2A，2B)中流量的总和表示与所述导管(2A，2B)的另一个(2B)中的流量有关的份额或百分比的第二特征。
5.根据权利要求2所述的装置，所述处理和控制电路被预设置为提供数字串行输出信号，在相继的预定时间段(TA，TB)内所述数字串行输出信号表示分别位于第一导管(2A)中和第二导管(2B)中流体的流量。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的装置，其中，所述磁场传感器(5A，5B)具有与所述处理和控制电路(PCU)的相应电源输出端连接的相应电源端(5a，5b)，所述处理和控制电路被预设置为选择性地同时或单独向所述磁场传感器(5A，5B)供电。
7.根据权利要求2至5中任一项所述的装置，其中，所述磁场传感器(5A，5B)具有与所述处理和控制电路(PCU)的同一电源输出端耦接的相应电源端(5a，5b)。
8.根据权利要求1所述的装置，用于测量液压设备的至少两个导管(2A，2B)中流动的至少两种流体的流量，在所述导管中设置有具有相应磁体(4A，4B)的相应叶轮(3A，3B)，与所述相应磁体相关的相应磁场传感器(5A，5B)耦接至所述处理和控制电路(PCU)，所述处理和控制电路具有至少两个输出端并被预设置为在所述至少两个输出端的每一端处提供表示相应导管(2A，2B)中的流体的流量的相应信号。
9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述处理和控制电路(PCU)被预设置为对所述磁场传感器(5；5A，5B)提供的信号进行过滤操作。
10.根据权利要求7所述的装置，其中，所述处理和控制电路(PCU)被预设置为对所述磁场传感器(5；5A，5B)提供的信号进行过滤操作。
11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述流体为液体。
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