CN105890701A - 一种计量流体流量的固态计数器 - Google Patents

Abstract

一种计量流体流量的固态计数器，采用固态电子器件制作，与设有叶轮轴或齿轮轴的计量流体流量的基表配用，其特征在于：包括安装在计量流体流量的基表的叶轮轴或齿轮轴上随着所述叶轮轴或齿轮轴一起转动的磁铁，以及依次连接的：安装在磁铁正上方的非接触式角度传感器，整形、滤波电路，设有依次连接的计数器、计数存储单元和通信输出接口的数字信号处理器，数据输出缓冲电路。非接触式的角度传感器、数字信号处理器和可充电后备电源，是用灌封胶灌封形成的一体化功能部件。本发明制作难度小，工艺要求低，生产成本低，适合规模化生产，且安装环境适应性强，不存在机械磨损，使用寿命长，通用性强，完全可替代原有机电一体化计数器。

Description

一种计量流体流量的固态计数器

技术领域

本发明涉及计数器，特别是涉及一种计量流体流量的固态计数器。

背景技术

现有计量流体流量的计数器大多是由设定传动比的齿轮组和字轮组组成的机械式计数器，水、气、热等流体通过仪表时，在叶轮或齿轮的推动下计数器完成流量的计算。由于远传的需要，一般会在机械式计数器的齿轮上加装脉冲发生器，存在不可避免的累积误差，或在机械式计数器的字轮上加装直读装置，这种统称为机电一体化计数器制造工艺复杂，成本偏高，难以规模化推广。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种计量流体流量的固态计数器。

本发明的技术问题通过以下技术方案予以解决。

这种计量流体流量的固态计数器，采用固态电子器件制作，与设有叶轮轴或齿轮轴的计量流体流量的基表配用。

这种计量流体流量的固态计数器的特点是：

包括安装在计量流体流量的基表的叶轮轴或齿轮轴上随着所述叶轮轴或齿轮轴一起转动的磁铁，以及依次连接的：

安装在所述磁铁正上方的非接触式角度传感器，所述非接触式角度传感器直接对计量流体流量的仪表的叶轮或齿轮的正转和反转进行辨别并转换成两组相互正交的正弦波电信号；

整形、滤波电路，所述整形、滤波电路对所述两组相互正交的正弦波电信号进行整形、滤波，输出表征叶轮或齿轮正转或反转的序列数字信号；

设有依次连接的计数器、计数存储单元和通信输出接口的数字信号处理器(Digital Signal Processor，缩写为DSP)，所述数字信号处理器用于对所述序列数字信号进行计数、存储处理；

数据输出缓冲电路，所述数字信号处理器的输出以通信接口方式输出到数据输出缓冲电路，所述数据输出缓冲电路用于与后面的计数显示装置和远传电路进行隔离，保证固态计数器处于独立工作状态。

本发明的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。

所述数字信号处理器是复杂可编程逻辑器件(Complex ProgrammableLogic Device，缩写为CPLD)，和微控制单元(Microcontroller Unit，缩写为MCU)又称单片微型计算机中的一种。

还包括可充电后备电源，所述可充电后备电源用于在无外部电源供电情况下，提供固态计数器仍能正常工作的电源。

还包括电源管理电路，所述电源管理电路分别与非接触式角度传感器、整形、滤波电路、数字信号处理器、数据输出缓冲电路、可充电后备电源，以及外部输入电源连接，用于管理各电路模块的供电始终处于低功耗模式下工作，同时为可充电后备电源进行充电，以及对外部输入电源与可充电后备电源供电进行自动切换。

本发明的技术问题通过以下再进一步的技术方案予以解决。

所述非接触式的角度传感器、数字信号处理器和可充电后备电源，是用灌封胶灌封形成的一体化功能部件。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

本发明制作难度小，工艺要求低，生产成本低，适合规模化生产，且安装环境适应性强，不存在机械磨损，使用寿命长，通用性强，完全可替代原有机电一体化计数器。

附图说明

图1是本发明具体实施方式的组成方框图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式并对照附图对本发明进行说明。

一种如图1所示的计量流体流量的固态计数器，采用固态电子器件制作，与设有叶轮轴或齿轮轴的计量流体流量的基表配用，当流体流经叶轮时，推动叶轮转动。本具体实施方式配用的基表是口径为25mm的水表。

本具体实施方式的固态计数器，包括安装在计量流体流量的仪表的叶轮轴或齿轮轴上随着叶轮轴或齿轮轴一起转动的磁铁1，以及依次连接的：

安装在磁铁1正上方的非接触式角度传感器2，非接触式角度传感器2是型号为MMA253F的隧道磁电阻(Tunneling MagnetoResistance，缩写为TMR)传感器，直接对计量流体流量的仪表的叶轮或齿轮的正转和反转进行辨别并转换成两组相互正交的正弦波电信号；

采用外置电压比较器LM2903DRG4的整形、滤波电路3，整形、滤波电路3对两组相互正交的正弦波电信号进行整形、滤波，输出表征叶轮或齿轮正转或反转的序列数字信号；

设有依次连接的计数器、计数存储单元和通信输出接口的数字信号处理器4，数字信号处理器4用于对序列数字信号进行计数、存储处理；数字信号处理器4是型号为ATF1502BE的CPLD，工作电压1.8V，最低功耗5μA，具有32个宏单元，I/0接口支持1.5V、1.8V、2.5V和3.3V；

采用多个三极管、CMOS管和电阻组成的数据输出缓冲电路5，数字信号处理器4的输出以通信接口方式输出到数据输出缓冲电路5，数据输出缓冲电路5包括数据线TXD、RXD、GND，用于与后面的计数显示装置和远传电路进行隔离，保证固态计数器处于独立工作状态；

还包括可充电后备电源6，可充电后备电源6用于在无外部电源供电情况下，提供固态计数器仍能正常工作的电源；

还包括电源管理电路7，电源管理电路7分别与非接触式角度传感器2、整形、滤波电路3、数字信号处理器4、数据输出缓冲电路5、可充电后备电源6，以及外部输入电源连接，用于管理各电路模块的供电始终处于低功耗模式下工作，同时为可充电后备电源6进行充电，以及对外部输入电源与可充电后备电源6供电进行自动切换。

非接触式角度传感器2、数字信号处理器4和可充电后备电源6，是用灌封胶灌封形成的一体化功能部件。

本具体实施方式的工作过程如下：

安装在计量流体流量的仪表的叶轮轴或齿轮轴上的磁铁1随着叶轮轴或齿轮轴一起转动；

磁铁1每转动一圈，在其正上方对应设置的固态计数的非接触式角度传感器2则转换成两组相互正交的正弦波电信号，通过整形、滤波电路3后输出表征叶轮或齿轮正转或反转的序列信号；

数字信号处理器4对表征叶轮或齿轮正转或反转的序列信号进行计数、存储、并以通信接口方式输出到数据输出缓冲电路5，数据输出缓冲电路5用于与后面计数显示装置和远传电路进行隔离，保障外部电路无论发生任何故障均不影响固态计数器的正常工作。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (5)

1.一种计量流体流量的固态计数器，采用固态电子器件制作，与设有叶轮轴或齿轮轴的计量流体流量的基表配用，其特征在于：

包括安装在计量流体流量的基表的叶轮轴或齿轮轴上随着所述叶轮轴或齿轮轴一起转动的磁铁，以及依次连接的：

安装在所述磁铁正上方的非接触式角度传感器，所述非接触式角度传感器直接对计量流体流量的仪表的叶轮或齿轮的正转和反转进行辨别并转换成两组相互正交的正弦波电信号；

整形、滤波电路，所述整形、滤波电路对所述两组相互正交的正弦波电信号进行整形、滤波，输出表征叶轮或齿轮正转或反转的序列数字信号；

设有依次连接的计数器、计数存储单元和通信输出接口的数字信号处理器，所述数字信号处理器用于对所述序列数字信号进行计数、存储处理；

数据输出缓冲电路，所述数字信号处理器的输出以通信接口方式输出到数据输出缓冲电路，所述数据输出缓冲电路用于与后面的计数显示装置和远传电路进行隔离，保证固态计数器处于独立工作状态。

2.如权利要求1所述的计量流体流量的固态计数器，其特征在于：

所述数字信号处理器是复杂可编程逻辑器件CPLD，和微控制单元MCU又称单片微型计算机中的一种。

3.如权利要求1或2所述的计量流体流量的固态计数器，其特征在于：

还包括可充电后备电源，所述可充电后备电源用于在无外部电源供电情况下，提供固态计数器仍能正常工作的电源。

4.如权利要求3所述的计量流体流量的固态计数器，其特征在于：

还包括电源管理电路，所述电源管理电路分别与非接触式角度传感器、整形、滤波电路、数字信号处理器、数据输出缓冲电路、可充电后备电源，以及外部输入电源连接，用于管理各电路模块的供电始终处于低功耗模式下工作，同时为可充电后备电源进行充电，以及对外部输入电源与可充电后备电源供电进行自动切换。

5.如权利要求3所述的计量流体流量的固态计数器，其特征在于：

所述非接触式的角度传感器、数字信号处理器和可充电后备电源，是用灌封胶灌封形成的一体化功能部件。