CN108871469A - 一种无磁传感器的流量计 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无磁传感器流量计，包括叶轮、采集模块、主控模块，叶轮的输出端连接所述采集模块的输入端，所述采集模块的输出端连接所述主控模块的输入端，本发明通过采集模块可有效检测水流流量和流速的变化，无需采用有磁传感器，避免了有磁传感器流量计功耗高，测量精度不准确的缺点，通过状态解码单元可实现拆除监测，主控模块具有可设置自动按顺序工作，耗电量显著降低，本发明结构简单、成本低廉、测量精度高、功耗低，可广泛应用于仪器仪表领域。

Description

一种无磁传感器的流量计

技术领域

本发明涉及仪器仪表领域，具体的，一种无磁传感器的流量计。

背景技术

传统的流量计方案主要采用韦根传感器、霍尔传感器等磁传感器进行流量检测，系统功耗高，流量计内置的电池工作时间短，叶轮需配置永久磁铁，水中金属杂质会被吸附在叶轮上，影响流量计的计量精度。

同时，传统的流量计无法做到拆除监测。

综上，有必要提供一种无磁传感器的流量计，以解决上述技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种：无需采用磁性传感器，测量精度高、能耗低，拆除监测的流量计。

本发明所采用的技术方案是：

一种无磁传感器的流量计，包括叶轮、采集模块、主控模块，

所述叶轮的输出端连接所述采集模块的输入端，所述采集模块的输出端连接所述主控模块的输入端，所述叶轮包括金属镀层，所述金属镀层的面积小于叶轮总面积，所述采集模块包括电感和电容组成的振荡电路，所述主控模块用于流量计算。

优选的，所述主控模块包括比较单元、第一计数单元、状态解码单元和第二计数单元，所述比较单元的输入端连接所述采集模块的输出端，所述比较单元的输出端连接所述第一计数单元的输入端，所述第一计数单元的输出端连接所述状态解码单元的输入端，所述状态解码单元的输出端连接所述第二计数单元的输入端，所述第二计数单元的输出端作为主控模块的输出端。

优选的，所述采集模块设置于所述叶轮的上方/下方/侧方，且所述采集模块与所述叶轮之间有间隔。

优选的，所述金属镀层包括铜镀层。

优选的，所述振荡电路包括1个或多个。

优选的，所述无磁传感器的流量计还包括存储模块，所述存储模块与所述主控模块连接。

优选的，所述无磁传感器的流量计还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块与所述主控模块连接。

优选的，所述无磁传感器的流量计还包括窄带物联网传输模块，所述窄带物联网传输模块与所述主控模块连接。

本发明的有益效果是：本发明通过采集模块可有效检测水流流量和流速的变化，无需采用有磁传感器，避免了有磁传感器流量计功耗高，测量精度不准确的缺点，通过状态解码单元检测电感位置可做到拆除监测，主控模块可设置自动按顺序工作无需CPU参与，耗电量显著降低，本发明结构简单、成本低廉、测量精度高、功耗低，可广泛应用于仪器仪表领域。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

图1是发明一具体实施例的功能结构图；

图2是本发明一具体实施例的采集模块的俯视图；

图3是本发明一具体实施例的采集模块在叶轮非金属侧时采集模块和比较单元的输出示意图；

图4是本发明一具体实施例的采集模块在叶轮金属侧时采集模块和比较单元的输出示意图；

图5是本发明一具体实施例的状态解码单元解码流程图；

图6是本发明一具体实施例的电路连接示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，一种无磁传感器流量计，包括叶轮、采集模块、主控模块，

所述叶轮的输出端连接所述采集模块的输入端，所述采集模块的输出端连接所述主控模块的输入端。

如图2所示，在一个具体实施例中，所述叶轮的表面一半面积涂敷带阻尼性的金属，如铜。所述采集模块包括三个有电感和电容组成的LC谐振电路，所述谐振电路中的感应线圈1、2、3平均分布在所述叶轮5上方，与叶轮保持一定间隔，不直接和叶轮接触。

所述主控模块包括比较单元、第一计数单元、状态解码单元和第二计数单元，所述比较单元的输入端连接所述采集模块的输出端，所述比较单元的输出端连接所述第一计数单元的输入端，所述第一计数单元的输出端连接所述状态解码单元的输入端，所述状态解码单元的输出端连接所述第二计数单元的输入端。

具体的，当无磁传感器流量计工作时，一半面积涂敷带阻尼性的金属的叶轮随着水流旋转，采集模块的LC谐振回路周期性的充放电，当叶轮的非金属侧旋转至电感线圈下方时，产生的振荡电流如图3所示，当叶轮的金属侧旋转至叶轮下方时，由于金属片的阻尼作用，产生的震荡电流如图4所示，电流相在叶轮非金属侧时显著衰减。

设置一个参考电压，将采集模块的输出电压与参考电压分别连接至比较单元输入端的正脚和负脚，比较单元的输出端连接第一计数单元的输入端，当采集模块的输出电压大于参考电压时，比较单元输出高电平，当采集模块的输出电压小于参考电压时，比较单元输出低电压。

比较单元的输出端连接第一计数单元的输入端，当感应线圈处于叶轮金属侧时，第一计数单元单位时间内计量的正脉冲数量少于当感应线圈处于非金属侧时的数量，状态解码单元通过第一单元的输出的高电平的数量，可以判断出当前状态下线圈是否位于金属侧。

如图5所示，将三个感应线圈1、2、3的位置状态分别设置为变量CH1、CH2、CH3，当感应线圈在金属侧时，变量为1，当感应线圈在非金属测时，变量为0，设状态1为CH1＝1,CH2＝1，CH3＝0；状态2为CH1＝1,CH2＝0，CH3＝1；状态3为CH1＝0,CH2＝1，CH3＝1；当水流正向流动时，感应线圈的状态在状态1——状态2——状态3之间顺序循环，当水流反向流动时，感应线圈的状态在状态1——状态3——状态2之间顺序循环，状态解码单元将状态解码，并将状态循环的次数发给第二计数单元，第二计数单元可通过循环次数计算出流量、通过单位时间的流量计算出流速，通过循环的方向计算出水流的方向。

若无磁传感器流量计被拆除时，则CH1、CH2、CH3均为0，当状态解码单元检测到三个变量均为0时，主控模块发出报警无磁传感流量计被摘除。

本实施例中还包括存储模块，所述存储模块与主控模块相连，用于存储无磁传感器流量计中的数据。

本实施例中还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块与主控模块相连，用于数据传输。

本实施例中还包括窄带物联网传输模块，所述窄带物联网传输模块与所述主控模块连接，用于远程传输无磁传感器流量计数据。

如图6所示，在本方案的一个实施例中，可采用芯科科技EFM32TG系列的单片机作为主控模块，第一电感L1与第三电容C3并联、第二电感L2与第四电容C4并联、第三电感L3与第五电容C5并联构成3个LC谐振电路，谐振回路的一端分别与主控模块的22、23、24脚连接，谐振回路的另一端分别与主控模块的25、26、27脚连接，充电状态下，引脚22、23、24分别输出高电平，引脚25、26、27输出低电平，给电容充电，充电完成后，引脚25、26、27转为高阻输入状态，引脚25、26、27输出振荡电流，将输入连接到主控模块的比较单元，比较单元的输出连接到第一计数单元，通过第一计数单元的计数，从而判断三个传感器单元是否处于金属侧，第一计数单元的输出端连接到状态解码单元输入端，状态解码单元计算出当前三个采集模块的状态，状态解码单元的输出端连接第二计数单元的输入端，第二计数单元通过计算循环次数，从而计算出当前流量和流速。

主控模块第1、2引脚分别接入存储模块的输入端，主控模块的第5、6引脚分别连接蓝牙模块的输入端，主控模块的第7、8引脚分别连接窄带物联网传输模块的输入端。

主控模块的第4、11、13、14、20、28引脚接直流电压VDD。第33引脚接地，第9引脚RESTN引脚的连接第一电容C1的一端，第一电容C1的另一端接地。第21引脚连接第二电容C2的一端，第二电容C2的另一端接地。第20引脚连接第六电容C6的一端，第六电容C6的另一端接地。

EFM32TG系列的单片机可设置比较单元、第一计数单元、状态解码单元、第二计数单元按照时间顺序依次工作无需CPU参与，显著降低了主控模块的功耗。

本发明通过采集模块中的LC谐振回路采集叶轮转动，代替了以往采用有磁传感器的方案，使得测量精度更高，并可做到拆除监测，主控模块设置为自动依次开启比较单元、第一计数单元、状态解码单元、第二计数单元，无需CPU参与，具有低功耗的特点。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种无磁传感器的流量计，其特征在于，包括叶轮、采集模块、主控模块，

所述叶轮的输出端连接所述采集模块的输入端，所述采集模块的输出端连接所述主控模块的输入端，所述叶轮包括金属镀层，所述金属镀层的面积小于叶轮总面积，所述采集模块包括电感和电容组成的振荡电路，所述主控模块用于流量计算。

2.根据权利要求1所述的一种无磁传感器的流量计，其特征在于，所述主控模块包括比较单元、第一计数单元、状态解码单元和第二计数单元，所述比较单元的输入端连接所述采集模块的输出端，所述比较单元的输出端连接所述第一计数单元的输入端，所述第一计数单元的输出端连接所述状态解码单元的输入端，所述状态解码单元的输出端连接所述第二计数单元的输入端，所述第二计数单元的输出端作为主控模块的输出端。

3.根据权利要求1所述的一种无磁传感器的流量计，其特征在于，所述采集模块设置于所述叶轮的上方/下方/侧方，且所述采集模块与所述叶轮之间有间隔。

4.根据权利要求1所述的一种无磁传感器的流量计，其特征在于，所述金属镀层包括铜镀层。

5.根据权利要求1所述的一种无磁传感器的流量计，其特征在于，所述振荡电路包括1个或多个。

6.根据权利要求1或2所述的一种无磁传感器的流量计，其特征在于，还包括存储模块，所述存储模块与所述主控模块连接。

7.根据权利要求1～5任一项所述的一种无磁传感器的流量计，其特征在于，还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块与所述主控模块连接。

8.根据权利要求1～5任一项所述的一种无磁传感器的流量计，其特征在于，还包括窄带物联网传输模块，所述窄带物联网传输模块与所述主控模块连接。