CN104568032A - 一种磁电式流量计 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磁电式流量计，包括表体、液轮传感机构和电子设备仓。当磁电式流量计工作时，液体流过表体的下端的管道进入表体的上端的液轮仓。液轮的液轮片上安装有永磁体，当液轮在液体的推动下转动时，线圈切割永磁体的磁力线产生感应电动势；感应电动势的第一信号经过接线端子传给安装在液轮传感机构上端的电子设备仓内的第一处理电路，经处理后将产生的第二信号传给微控制器，微控制器对第二信号进行采集并将采集到的第二信号转换成流量显示。由于发明提供的磁电式流量计利用线圈切割永磁体的磁力线产生电动势来计量流量，避免了用蜗轮蜗杆传动计量流量造成的被卡死的问题。

Description

一种磁电式流量计
技术领域
本发明涉及机械设备技术领域，尤其涉及一种磁电式流量计。
背景技术
目前，管道流量计量中，常用的是机械流量计。机械流量计一般由液轮、蜗轮蜗杆传动机构、计数器、显示码盘等几部分组成，当水在管道中通过流量推动液轮旋转后，蜗轮蜗杆机构将垂直旋转转换成水平旋转并传递给计数器的传动机构，传动机构将转速进行变比减速，最终传递给计数码盘显示。在蜗轮蜗杆及齿轮传递的过程中，由于蜗轮蜗杆必须与液轮配合，所以蜗轮蜗杆长期浸在流体中，当流体中杂质较多或泥沙含量较大时，泥沙就可能塞住蜗轮蜗杆的螺旋机构里，使机构卡死，不能正常运转，造成计数不准或不计数。
因此，如何解决流量计的蜗轮蜗杆被卡死造成的流量计不能正常运转，继而造成流量计计数不准或不计数的问题是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种磁电式流量计，以实现解决流量计的蜗轮蜗杆被卡死造成的流量计不能正常运转，继而造成流量计计数不准或不计数的问题的目的。
为了实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种磁电式流量计，包括：
表体，所述表体的上端设置有液轮仓，所述表体的下端设置有管道，所述液轮仓与所述管道相连通；
安装在所述液轮仓内的液轮传感机构，所述液轮传感机构包括液轮支架、液轮、线圈支架、线圈和接线端子，所述线圈固定封装在所述线圈支架上并与所述接线端子电连接，所述线圈支架安装在所述液轮支架上，所述液轮可转动安装在所述液轮支架上，永磁体安装在所述液轮的液轮片上，当液轮在液体的推动下转动时，所述线圈切割所述永磁体的磁力线产生感应电动势；
安装在表体上的电子设备仓，所述电子设备仓的内部安装有第一处理电路、微控制器和供电装置，所述第一处理电路与所述接线端子电连接，所述微控制器与所述第一处理电路电连接，所述接线端子将所述线圈产生的感应电动势的第一信号传给所述第一处理电路，所述第一处理电路将对所述第一信号进行处理后产生的第二信号传给所述微控制器，所述微控制器对第二信号进行采集并将采集到的第二信号转换成流量显示，所述供电装置用于给所述第一处理电路和所述微控制器提供能量。
优选地，在上述磁电式流量计中，所述第一处理电路包括放大电路和滤波电路；
所述放大电路与所述接线端子电连接，所述滤波电路与所述放大电路电连接，所述微控制器与所述滤波电路电连接；
所述放大电路将所述第一信号进行放大，所述滤波电路将放大后的第一信号进行滤波生成第二信号。
优选地，在上述磁电式流量计中，所述线圈数量为2，且2个所述线圈关于所述液轮对称的固定封装在所述线圈支架的一侧。
优选地，在上述磁电式流量计中，所述液轮片包括第一液轮片、第二液轮片和第三液轮片，所述第一液轮片和所述第二液轮片上均设置有所述永磁体，所述第三液轮片上设置有无磁性配重体。
优选地，在上述磁电式流量计中，所述第一液轮片、所述第二液轮片和所述第三液轮片均布在所述液轮上。
优选地，在上述磁电式流量计中，所述液轮片还包括第四液轮片、第五液轮片和第六液轮片，其中，所述第四液轮片位于所述第一液轮片和所述第二液轮片之间，所述第五液轮片位于所述第二液轮片和所述第三液轮片之间，所述第六液轮片位于所述第一液轮片和所述第三液轮片之间。
优选地，在上述磁电式流量计中，所述液轮上还设置有轴，所述轴可转动安装在所述液轮支架上。
优选地，在上述磁电式流量计中，所述电子设备仓上设置有电池仓和电路板插槽，所述电池仓用于安装所述供电装置，所述电路板插槽用于安装所述第一处理电路。
优选地，在上述磁电式流量计中，还包括上盖，所述上盖与所述电子设备仓可拆卸安装，用于密封所述电子设备仓。
优选地，在上述磁电式流量计中，还包括扣盖，所述扣盖安装在所述上盖上，用于装饰所述磁电式流量计。
从上述的技术方案可以看出，本发明提供的磁电式流量计，由于液轮仓与管道相连通，因此，当磁电式流量计工作时，液体流过表体的下端的管道进入表体的上端的液轮仓。而液轮传感机构安装在液轮仓内，液轮传感机构包括液轮支架、液轮、线圈支架、线圈和接线端子，接线端子和线圈电连接，线圈安装在线圈支架上，线圈支架安装在液轮支架上，液轮可转动安装在液轮支架上，液轮的液轮片上安装有永磁体，当液轮在液体的推动下转动时，线圈切割永磁体的磁力线产生感应电动势；接线端子将线圈产生的感应电动势的第一信号传给安装在液轮传感机构上端的电子设备仓内的第一处理电路，第一处理电路将对第一信号进行处理后产生的第二信号传给微控制器，微控制器对第二信号进行采集并将采集到的第二信号转换成流量显示，其中，供电装置用于给第一处理电路和微控制器提供能量。由于本发明提供的磁电式流量计利用线圈切割永磁体的磁力线产生感应电动势来计量流量，避免了用蜗轮蜗杆传动计量流量，因此，避免了蜗轮蜗杆被卡死造成的流量计不能正常运转，继而造成流量计计数不准或不计数的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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。
图1为本发明提供的磁电式流量计的结构示意图；
图2为本发明提供的磁电式流量计的分解结构示意图；
图3为本发明提供的磁电式流量计的液轮传感机构的结构示意图；
图4为本发明提供的磁电式流量计的液轮的结构示意图；
图5为本发明提供的磁电式流量计的液轮和线圈的结构示意图；
图6为本发明提供的磁电式流量计的电子设备仓的结构示意图；
图7为本发明提供的磁电式流量计的液轮转动一圈产生的时序图。
其中，图1-图7中：
表体1、液轮传感机构2、电子设备仓3、永磁体4、无磁性配重体5、上盖6、扣盖7、液轮仓101、管道102、液轮支架201、液轮202、液轮片2021、第一液轮片20211、第二液轮片20212、第三液轮片20213、第四液轮片20214、第五液轮片20215、第六液轮片20216、轴2022、线圈支架203、线圈204、电池仓301、电路板插槽302。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
本发明根据法拉第电磁感应定律，利用导体线圈在变化磁场中产生感应电动势的原理进行开发设计，公式如下：E＝n*ΔΦ/Δt，法拉第电磁感应定律，E：感应电动势(V)，n：感应线圈匝数，ΔΦ/Δt为磁通量的变化率，利用水流推动液轮转动，磁铁固定液轮上，线圈固定在液轮的一侧，当转动时，磁铁跟随液轮转动，产生磁场的变化，感应线圈对变化的磁场产生感应电动势，通过放大和滤波电路处理后，微处理单元监测感应电动势的变化，根据管道口径及转数，通过预制的算法计算出流体的流量，并对该流量进行存储、显示。
请参阅图1-图6，为本发明提供的磁电式流量计的结构示意图。本发明提供的磁电式流量计包括：表体1，表体1的上端设置有液轮仓101，表体1的下端设置有管道102，液轮仓101与管道102相连通；安装在液轮仓101内的液轮传感机构2，液轮传感机构2包括液轮支架201、液轮202、线圈支架203、线圈204和接线端子，线圈204固定封装在线圈支架203上并与接线端子电连接，线圈204安装在线圈支架203上，线圈支架203安装在液轮支架201上，液轮202可转动安装在液轮支架201上，液轮202的液轮片2021上安装有永磁体4，当液轮202在液体的推动下转动时，线圈204切割永磁体4的磁力线产生感应电动势；安装在液轮传感机构2上端的电子设备仓3，电子设备仓3的内部安装有第一处理电路、微控制器和供电装置，第一处理电路与接线端子电连接，微控制器与第一处理电路电连接，接线端子将线圈产生的感应电动势的第一信号传给第一处理电路，第一处理电路将对第一信号进行处理后产生的第二信号传给微控制器，微控制器对第二信号进行采集并将采集到的第二信号转换成流量显示，供电装置用于给第一处理电路和微控制器提供能量。
需要说明的是，第一处理电路为常规电路，微控制器为常规控制器，均采用的是本领域公知的技术手段，不是本发明的核心改进点。
本发明提供的磁电式流量计，由于液轮仓101与管道102相连通，因此，当磁电式流量计工作时，液体流过表体1的下端的管道102进入表体1的上端的液轮仓101。而液轮传感机构2安装在液轮仓101内，液轮传感机构2包括液轮支架201、液轮202、线圈支架203、线圈204和接线端子，接线端子和线圈204电连接，线圈204安装在线圈支架203上，线圈支架203安装在液轮支架201上，液轮202可转动安装在液轮支架201上，液轮202的液轮片2021上安装有永磁体4，当液轮202在液体的推动下转动时，线圈204切割永磁体4的磁力线产生感应电动势；接线端子将线圈204产生的感应电动势的第一信号传给安装在液轮传感机构2上端的电子设备仓3内的第一处理电路，第一处理电路将对第一信号进行处理后产生的第二信号传给微控制器，微控制器对第二信号进行采集并将采集到的第二信号转换成流量显示，其中，供电装置用于给第一处理电路和微控制器提供能量。由于本发明提供的磁电式流量计利用线圈204切割永磁体4的磁力线产生感应电动势来计量流量，避免了用蜗轮蜗杆传动计量流量，因此，避免了蜗轮蜗杆被卡死造成的流量计不能正常运转，继而造成流量计计数不准或不计数的问题。
在本发明提供的磁电式流量计中，采用将第一处理电路集成在电子设备仓3上，解决现有流量计加采集传输设备组合带来的安装的不便利的问题以及设备整体完整性不足的问题。且线圈204固定封装在线圈支架203上。将线圈204封装在线圈支架203上，避免了线圈204裸露在外部而被损坏。
在本发明提供的磁电式流量计中，该磁电式流量计的管道102部分的结构为国家相关规范要求的法兰式管道102流量计的标准尺寸，可与现有标准流量计进行互换安装。
在本发明提供的又一实施例中，本实施例中的磁电式流量计和实施例一中的磁电式流量计结构类似，对相同之处就不再赘述了，仅介绍不同之处。
在本实施例中，公开了第一处理电路的具体组成：包括放大电路和滤波电路，放大电路与接线端子电连接，滤波电路与放大电路电连接，微控制器与滤波电路电连接，放大电路将第一信号进行放大，滤波电路将放大后的第一信号进行滤波生成第二信号。这只是本发明第一处理电路的一种具体形式，需要说明的是，第一处理电路也可以是其他形式的组成，只要满足可以对第一信号进行处理生成第二信号，以便微控制器可以分析、显示的第一处理电路的组成均是本发明保护的范围。
需要说明的是，放大电路和滤波电路均为常规电路，采用的均是本领域公知的技术手段，不是本发明的核心改进点。
在本实施例中，线圈204为O型线圈，且与液轮202上的永磁体4相距6mm。
在本实施例中，线圈204数量为2，且2个线圈204关于液轮202对称的固定封装在线圈支架203的一侧。2个线圈204是为了便于判断液体的流动方向而设置的。
在本实施例中，液轮片2021包括第一液轮片20211、第二液轮片20212和第三液轮片20213，第一液轮片20211和第二液轮片20212上均设置有永磁体4，第三液轮片20213上设置有无磁性配重体5。永磁体4起计量的作用，而无磁性配重体5是为了配重而设置的，其中，无磁性配重体5没有磁性，不能产生磁力线。且在本实施例中，第一液轮片20211、第二液轮片20212和第三液轮片20213均布在液轮202上。这样便于液轮202旋转的转速的稳定性。
在本实施例中，液轮片2021还包括第四液轮片20214、第五液轮片20215和第六液轮片20216，其中，第四液轮片20214位于第一液轮片20211和第二液轮片20212之间，第五液轮片20215位于第二液轮片20212和第三液轮片20213之间，第六液轮片20216位于第一液轮片20211和第三液轮片20213之间。
当第二液轮片20212和第三液轮片20213分别位于2个线圈204的磁力线范围时，第二液轮片20212上的永磁体4划过线圈204，对应的线圈204会切割永磁体4的磁力线，并产生出感应电动势，放大电路将产生的感应电动势的第一信号进行放大，再经过滤波电路将放大后的第一信号进行滤波生成第二信号传送给微控制器，微控制器输出对应的转换成的流量。
当第五液轮片20215和第六液轮片20216分别位于2个线圈204的磁力线范围时，此时，由于第五液轮片20215和第六液轮片20216上没有永磁体4，因此，线圈204无任何感应电动势，放大电路将产生的零感应电动势的第一信号进行放大，再经过滤波电路将放大后的第一信号进行滤波生成第二信号传送给微控制器，微控制器输出对应的转换成的流量。
当第一液轮片20211和第三液轮片20213分别位于2个线圈204的磁力线范围时，此时对应的线圈204会切割第一液轮片20211上的永磁体4的磁力线，并产生出感应电动势，放大电路将产生的感应电动势的第一信号进行放大，再经过滤波电路将放大后的第一信号进行滤波生成第二信号传送给微控制器，微控制器输出对应的转换成的流量。
当第一液轮片20211和第二液轮片20212分别位于2个线圈204的磁力线范围时，由于第一液轮片20211和第二液轮片20212上均设置有永磁体4，因此，2个永磁体4分别与2个线圈204交叉，并产生出两个感应电动势，放大电路将产生的两个感应电动势的第一信号分别进行放大，再经过滤波电路分别将放大后的第一信号进行滤波生成第二信号传送给微控制器，微控制器分别输出对应的转换成的流量。
如图7所示，为采集时序图，表示一个液轮转动一圈的时序，当液轮转动后，永磁体4切割两个线圈204(设两个线圈204分别为A线圈和B线圈)产生电动势后，经过放大滤波后形成的波形图，其中，图中A表示A线圈产生的感应电动势，图中B表示B线圈产生的感应电动势。由于两线圈204放置位置关系，首先A线圈产生电动势输出为高电平(见波形图a区)，当液轮继续转动，B线圈产生电动势输出为高电平，这时A线圈继续输出高电平(见波形图b区)，当液轮202继续转动,A线圈远离永磁体4后，感应电动势减少通过放大滤波比较后导致输出为低(见波形图c区)，B线圈远离永磁体4后，感应电动势减少通过放大滤波比较后导致输出为低(见波形图d区)，当另一磁铁经过线圈时，也会产生e、f、g区的波形，这时微控制器就此判定为液轮202转动了一周，根据管道直径和液轮的周长计算液轮转动一周流过管道的水量来。
根据微控制器输出的图形判断出液轮202转动的圈数、液轮202转动的速度及方向进行判断，进行换算出流量与流向。
在本实施例中，液轮202上还设置有轴2022，轴2022安装在液轮支架201上。便于液轮202绕着轴2022转动。
在本实施例中，电子设备仓3上设置有电池仓301和电路板插槽302，电池仓301用于安装供电装置，电路板插槽302用于安装第一处理电路，即放大电路和滤波电路。需要说明的是，微控制器也可以集成安装在电路板插槽302上。电子设备仓3内部安装第一处理电路板、微控制器和供电装置，第一处理电路对线圈204产生的感应电动势进行传输，微控制器对其进行采集并转换成流量显示，是本发明的电子核心部件。本发明电子设备仓3内部第一处理电路采用插槽式安装，便于设备模块化安装及后续升级工作。
在本实施例中，磁电式流量计还包括上盖6，上盖6与电子设备仓3可拆卸安装，用于密封电子设备仓3。可达到连接器防水等级标准的最高级别IP68的密封效果。
在本实施例中，磁电式流量计还包括扣盖7，扣盖7安装在上盖6上，用于装饰磁电式流量计。
在本发明中的“第一”、“第二”等均为描述上进行区别，没有其他的特殊含义。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和创造性特点相一致的最宽的范围。9 -->

Claims (10)

1.一种磁电式流量计，其特征在于，包括：
表体(1)，所述表体(1)的上端设置有液轮仓(101)，所述表体(1)的下端设置有管道(102)，所述液轮仓(101)与所述管道(102)相连通；
安装在所述液轮仓(101)内的液轮传感机构(2)，所述液轮传感机构(2)包括液轮支架(201)、液轮(202)、线圈支架(203)、线圈(204)和接线端子，所述线圈(204)固定封装在所述线圈支架(203)上并与所述接线端子电连接，所述线圈支架(203)安装在所述液轮支架(201)上，所述液轮(202)可转动安装在所述液轮支架(201)上，永磁体(4)安装在所述液轮(202)的液轮片(2021)上，当液轮(202)在液体的推动下转动时，所述线圈(204)切割所述永磁体(4)的磁力线产生感应电动势；
安装在表体上的电子设备仓(3)，所述电子设备仓(3)的内部安装有第一处理电路、微控制器和供电装置，所述第一处理电路与所述接线端子电连接，所述微控制器与所述第一处理电路电连接，所述接线端子将所述线圈产生的感应电动势的第一信号传给所述第一处理电路，所述第一处理电路将对所述第一信号进行处理后产生的第二信号传给所述微控制器，所述微控制器对第二信号进行采集并将采集到的第二信号转换成流量显示，所述供电装置用于给所述第一处理电路和所述微控制器提供能量。
2.根据权利要求1所述的磁电式流量计，其特征在于，所述第一处理电路包括放大电路和滤波电路；
所述放大电路与所述接线端子电连接，所述滤波电路与所述放大电路电连接，所述微控制器与所述滤波电路电连接；
所述放大电路将所述第一信号进行放大，所述滤波电路将放大后的第一信号进行滤波生成第二信号。
3.根据权利要求1所述的磁电式流量计，其特征在于，所述液轮片(2021)包括第一液轮片(20211)、第二液轮片(20212)和第三液轮片(20213)，所述第一液轮片(20211)和所述第二液轮片(20212)上均设置有所述永磁体(4)，所述第三液轮片(20213)上设置无磁性配重体(5)。
4.根据权利要求3所述的磁电式流量计，其特征在于，所述线圈(204)数量为2，且2个所述线圈(204)关于所述液轮(202)对称的固定封装在所述线圈支架(203)的一侧。
5.根据权利要求4所述的磁电式流量计，其特征在于，所述第一液轮(202)片、所述第二液轮片(20212)和所述第三液轮片(20213)均布在所述液轮(202)上。
6.根据权利要求5所述的磁电式流量计，其特征在于，所述液轮片(2021)还包括第四液轮片(20214)、第五液轮片(20215)和第六液轮片(20216)，其中，所述第四液轮片(20214)位于所述第一液轮片(20211)和所述第二液轮片(20212)之间，所述第五液轮片(20215)位于所述第二液轮片(20212)和所述第三液轮片(20213)之间，所述第六液轮片(20216)位于所述第一液轮片(20211)和所述第三液轮片(20213)之间。
7.根据权利要求1所述的磁电式流量计，其特征在于，所述液轮(202)上还设置有轴(2022)，所述轴(2022)可转动安装在所述液轮支架(201)上。
8.根据权利要求1所述的磁电式流量计，其特征在于，所述电子设备仓(3)上设置有电池仓(301)和电路板插槽(302)，所述电池仓(301)用于安装所述供电装置，所述电路板插槽(302)用于安装所述第一处理电路。
9.根据权利要求1所述的磁电式流量计，其特征在于，还包括上盖(6)，所述上盖(6)与所述电子设备仓(3)可拆卸安装，用于密封所述电子设备仓(3)。
10.根据权利要求1所述的磁电式流量计，其特征在于，还包括扣盖(7)，所述扣盖(7)安装在所述上盖(6)上，用于装饰所述磁电式流量计。
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Pledgee: Bank of China, Limited by Share Ltd, Beijing subbranch

Pledgor: BEIJING AUTOMIC SCIENCE&TECHNOLOGY Co.,Ltd.

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