CN109459100A - 一种信号发生装置及磁感器气量流量计 - Google Patents
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Abstract
本数申请公开的一种磁感器气量流量计，是将信号发生装置的部件与流量计具体的结构相结合，连接结构简单，有效的结合信号发生装置，提高了流量计的采集信号的精度。两个磁传感器包括第一磁传感器和第二传感器；所述圆周运动的直径，以及第一磁传感器和第二传感器之间的距离为L，L的取值范围为16‑20mm；圆周运动中心与第一磁传感器中心的距离为L3，L3的取值范围2‑12mm，第一磁传感器中心与霍尔传感器中心的距离为L1，L1的取值范围为10‑12mm；圆周运动中心到两个磁传感器中心连线的距离为H，H的取值范围为2‑5mm。这些数值的具体取值，信号发生装置产生的信号最为准确。
Description
技术领域
本发明涉及流量表技术领域，具体涉及一种信号发生装置及磁感器气量流量计。
背景技术
目前物联网膜式流量计采用2G通信，虽然能够满足物联网通讯，但是其联网时间长，功耗高。传统机械天然气表表现已逐渐趋于淘汰，智能天然气表是现在的主流产品，其中物联网天然气表最具前景。磁传感器就是把磁场、电流、应力应变、温度、光等引起敏感元件磁性能的变化转换成电信号，以这种方式来检测相应物理量的传感器。磁传感器在工业领域应用很多，还呈快速增长的趋势。
磁传感器分为三类：指南针、磁场感应器、位置传感器。指南针：地球会产生磁场，如果你能测地球表面磁场就可以做指南针。电流传感器：电流传感器也是磁场传感器。电流传感器可以用在家用电器、智能电网、电动车、风力发电等等。位置传感器：如果一个磁体和磁传感器相互之间有位置变化，这个位置变化是线性的就是线性传感器，如果转动的就是转动传感器。
流量检测部位的确定至关重要，它直接影响着流量计的准确性，本发明中考虑了这一关键因素。由于定位系统中存在多个参考点，不同位置检测到的流量由于多径效应的存在会造成检测到的流量数据稳定性降低，极大地限制了检测精度。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种信号发生装置及磁感器气量流量计，解决了流量检测部位信号产生的准确性问题。为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种信号发生装置，包括磁体、两个磁传感器和霍尔传感器，磁体在任一A平面内做圆周运动，两个磁传感器和霍尔传感器在B平面内，A平面与B平面相互垂直，霍尔传感器与磁体圆周运动中心的连线为中心线，两个磁传感器关于中心线对称，所述B平面经过所述圆周运动中心。
进一步的，两个磁传感器包括第一磁传感器和第二传感器；所述圆周运动的直径，以及第一磁传感器和第二传感器之间的距离为L，L的取值范围为16-20mm；
圆周运动中心与第一磁传感器中心的距离为L3，L3的取值范围2-12mm，第一磁传感器中心与霍尔传感器中心的距离为L1，L1的取值范围为10-12mm；圆周运动中心到两个磁传感器中心连线的距离为H，H的取值范围为2-5mm。
进一步的，所述磁体的数量为2，在所述旋转圆周上对称设置。
一种磁感器气量流量计，包括上文所述的信号发生装置。一种磁感器气量流量计还包括外壳，外壳的底部设置有固定本体，固定本体上安装有计数器和电路板，所述电路板上固定有支撑轴，支撑轴上套设有取样轮，所述取样轮的外周上固定所述磁体；电路板上固定所述磁传感器和霍尔传感器；所述取样轮通过传动机构连接于所述计数器。
进一步的，传动机构包括传动齿轮和与传动齿轮啮合的涡轮，涡轮连接于所述计数器。
进一步的，计数器包括字轮轴和开关轴，字轮轴上套设有涡轮，涡轮啮合有传动齿轮，传动齿轮连接有取样轮；所述电路板上固定有支撑轴，所述取样轮和传动齿轮转动连接于所述支撑轴，所述传动齿轮与所述涡轮啮合；所述涡轮还通过第二涡轮机构连接于所述开关轴。
进一步的，所述第二涡轮机构包括第二蜗杆，第二蜗杆的一端连接有第二蜗轮；所述开关轴上连接有中间齿轮，中间齿轮与所述第二蜗轮连接。
进一步的，所述取样轮和传动齿轮一体成型，取样轮和传动齿轮通过轴承连接于所述支撑轴。
进一步的，所述取样轮的旋转面与电路板垂直，安装所述磁传感器和霍尔传感器的电路板的平面面经过所述取样轮的旋转面的旋转中心。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
1.通过信号发生装置相应磁体、两个磁传感器和霍尔传感器的位置设置，减少了霍尔传感器的采集干扰脉冲，提高了通过信号发生装置产生的信号精度。
2.一种磁感器气量流量计将信号发生装置的部件与流量计具体的结构相结合，连接结构简单，有效的结合信号发生装置，提高了流量计的采集信号的精度。
3.两个磁传感器包括第一磁传感器和第二传感器；所述圆周运动的直径，以及第一磁传感器和第二传感器之间的距离为L，L的取值范围为16-20mm；圆周运动中心与第一磁传感器中心的距离为L3，L3的取值范围2-12mm，第一磁传感器中心与霍尔传感器中心的距离为L1，L1的取值范围为10-12mm；圆周运动中心到两个磁传感器中心连线的距离为H，H的取值范围为2-5mm。这些数值的具体取值，信号发生装置产生的信号最为准确。
附图说明
图1为本申请的结构示意图；
图2为本申请的信号发生装置安装位置放大图；
图3为图2的右视图；
图4为信号发生装置相关部件位置示意图；
图5为信号发生装置在电路板上的安装示意图；
图6为信号发生装置计算关系代号图。
具体实施方式
现结合附图对方案做进一步的说明。
实施列1
如图1-5所示：一种信号发生装置，包括磁体2、两个磁传感器4和霍尔传感器5，磁体2在任一A平面内做圆周运动，两个磁传感器4和霍尔传感器5在B平面内，A平面与B平面相互垂直，霍尔传感器5与磁体2圆周运动中心的连线为中心线，两个磁传感器4关于中心线对称，所述B平面经过所述圆周运动中心。两个磁传感器4和霍尔传感器5采用型号为TMR1302,TMR1302芯片是一款集成了隧道磁阻(TMR)传感器和CMOS技术，为高灵敏度、高速、低功耗、高精度应用而开发的全极磁开关。TMR1302采用TMR磁传感器和CMOS集成电路，包括电压发生器、比较器、施密特触发器和CMOS输出电路，能将变化的磁场信号转化为数字电压信号输出。TMR1302通过内部电压稳压器来提供温度补偿电源，并允许宽的工作电压范围。TMR1302以低工作电压、微安级的供电电流、高响应频率、宽的工作温度范围成为众多低功耗、高性能应用的理想选择。
两个磁传感器4包括第一磁传感器和第二传感器；所述圆周运动的直径，以及第一磁传感器和第二传感器之间的距离为L，L的取值范围为16-20mm；
圆周运动中心与第一磁传感器中心的距离为L3，L3的取值范围2-12mm，第一磁传感器中心与霍尔传感器中心的距离为L1，L1的取值范围为10-12mm；圆周运动中心到两个磁传感器4中心连线的距离为H，H的取值范围为2-5mm。
所述磁体的数量为2，在所述旋转圆周上对称设置。
一种磁感器气量流量计，包括所述的信号发生装置。磁感器气量流量计，包括外壳，外壳的底部设置有固定本体9，固定本体9上安装有计数器和电路板11，所述电路板11上固定有支撑轴13，支撑轴13上套设有取样轮3，所述取样轮3的外周上固定所述磁体2；电路板上固定所述磁传感器4和霍尔传感器5；所述取样轮3通过传动机构连接于所述计数器。传动机构包括传动齿轮14和与传动齿轮14啮合的涡轮1，涡轮1连接于所述计数器。所述电路板上还连接有显示屏6.
计数器包括字轮轴15和开关轴12，字轮轴15上套设有涡轮1，涡轮1啮合有传动齿轮14，传动齿轮14连接有取样轮3；所述电路板11上固定有支撑轴13，所述取样轮3和传动齿轮14转动连接于所述支撑轴13，所述传动齿轮与所述涡轮1啮合；所述涡轮1还通过第二涡轮机构连接于所述开关轴12。
所述第二涡轮机构包括第二蜗杆8，第二蜗杆8的一端连接有第二蜗轮16；所述开关轴12上连接有中间齿轮，中间齿轮与所述第二蜗轮16连接。所述取样轮3和传动齿轮14一体成型，取样轮3和传动齿轮14通过轴承连接于所述支撑轴13。
所述取样轮3的旋转面与电路板11垂直，安装所述磁传感器4和霍尔传感器5的电路板11的平面面经过所述取样轮3的旋转面的旋转中心。
实施例2
如图6所示，在实施例1的基础上，第一磁传感器和第二传感器分别为A磁传感器和B磁传感器所述圆周运动的直径，以及第一磁传感器和第二传感器之间的距离为L，L的取值范围为16-20mm；圆周运动中心与第一磁传感器中心的距离为L3，L3的取值范围2-12mm，第一磁传感器中心与霍尔传感器中心的距离为L1，L1的取值范围为10-12mm；圆周运动中心到两个磁传感器4中心连线的距离为H，H的取值范围为2-5mm。这些取值下，信号发生装置的输出信号干扰最小。计算方法如下：
根据毕达哥拉斯定理，流量传感器和接收器之间的水平距离可表示为:
则根据点N的坐标(x，y)可以如下导出二维平面:
目标函数定义如下：
fitness＝(d1-L1)2+(d2-L1)2+(d3-L3)2
在NB-IoT模糊系统中，配置的流量传感器是A(xa，ya，za)，B(xb，yb，zb)和C(xc，yc，zc)，以及接收器(N)的坐标(x，y，z)。
那么从N到传感器的距离可以表示如下：
流量检测部位的确定至关重要，它直接影响着流量计的准确性，本发明中考虑了这一关键因素，并采用粒子群优化算法对传感器安装定位可靠性进行优化：由于定位系统中存在多个参考点，不同位置检测到的流量由于多径效应的存在会造成检测到的流量数据稳定性降低，极大地限制了检测精度。为了解决这一问题，本文采用了码分多址(CDMA)技术来直接传播身份信息，在每一个地方测试该位置安装流量传感器的情况下的流量检测信息，对其进行编码即点定位。
对于燃气流入时，对应于流量传感器安装部位与气体流经间夹角的单位强度如下:
其中m代表Lambert的辐射系数，可以表示为：
其中1/2为燃气流入时的半功率角，即该角度的辐射功率为中心功率的一半。
直流电增益可以用以下公式表示：
为了降低系统的复杂性，假设发射和接收平面是平行，所以
由公式得到传感器检测流量对应的距离分别为：L1，L2L3。
流量传感器的有效面积由常数A给出，气源与传感器之间的距离由
D，入射角度为发光角度为显然，由上述公式通过流量传感器得到每个位置的流量检测强度衰减系数后，可以推导出每个传感器与气源之间的距离关系:
然后利用现有的三边法和优化算法实现传感器的安装定位效最好的实际安装距离尺寸L1，L2，L3。这样得到距离尺寸L1，L2L3的取值为L的取值范围为16-20mm；
圆周运动中心与第一磁传感器中心的距离为L3，L3的取值范围2-12mm，第一磁传感器中心与霍尔传感器中心的距离为L1，L1的取值范围为10-12mm；圆周运动中心到两个磁传感器4中心连线的距离为H，H的取值范围为2-5mm。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种信号发生装置，其特征在于，包括磁体(2)、两个磁传感器(4)和霍尔传感器(5)，磁体(2)在任一A平面内做圆周运动，两个磁传感器(4)和霍尔传感器(5)在B平面内，A平面与B平面相互垂直，霍尔传感器(5)与磁体(2)圆周运动中心的连线为中心线，两个磁传感器(4)关于中心线对称，所述B平面经过所述圆周运动中心。
2.如权利要求1所的一种信号发生装置，其特征在于，两个磁传感器(4)包括第一磁传感器和第二传感器；所述圆周运动的直径，以及第一磁传感器和第二传感器之间的距离为L，L的取值范围为16-20mm；圆周运动中心与第一磁传感器中心的距离为L3，L3的取值范围2-12mm，第一磁传感器中心与霍尔传感器中心的距离为L1，L1的取值范围为10-12mm；圆周运动中心到两个磁传感器(4)中心连线的距离为H，H的取值范围为2-5mm。
3.如权利要求1所的一种信号发生装置，其特征在于，所述磁体的数量为2，在所述旋转圆周上对称设置。
4.一种磁感器气量流量计，包括如权利要求1-2任一所述的信号发生装置，其特征在于，包括外壳，外壳的底部设置有固定本体(9)，固定本体(9)上安装有计数器和电路板(11)，所述电路板(11)上固定有支撑轴(13)，支撑轴(13)上套设有取样轮(3)，所述取样轮(3)的外周上固定所述磁体(2)；电路板上固定所述磁传感器(4)和霍尔传感器(5)；所述取样轮(3)通过传动机构连接于所述计数器。
5.如权利要求4所述的一种磁感器气量流量计，其特征在于，传动机构包括传动齿轮(14)和与传动齿轮(14)啮合的涡轮(1)，涡轮(1)连接于所述计数器。
6.如权利要求5所述的一种磁感器气量流量计，其特征在于，计数器包括字轮轴(15)和开关轴(12)，字轮轴(15)上套设有涡轮(1)，涡轮(1)啮合有传动齿轮(14)，传动齿轮(14)连接有取样轮(3)；所述电路板(11)上固定有支撑轴(13)，所述取样轮(3)和传动齿轮(14)转动连接于所述支撑轴(13)，所述传动齿轮与所述涡轮(1)啮合；所述涡轮(1)还通过第二涡轮机构连接于所述开关轴(12)。
7.如权利要求6所述的一种磁感器气量流量计，其特征在于，所述第二涡轮机构包括第二蜗杆(8)，第二蜗杆(8)的一端连接有第二蜗轮(16)；所述开关轴(12)上连接有中间齿轮，中间齿轮与所述第二蜗轮(16)连接。
8.如权利要求6所述的一种磁感器气量流量计，其特征在于，所述取样轮(3)和传动齿轮(14)一体成型，取样轮(3)和传动齿轮(14)通过轴承连接于所述支撑轴(13)。
9.如权利要求4-8任一所述的一种磁感器气量流量计，其特征在于，所述取样轮(3)的旋转面与电路板(11)垂直，安装所述磁传感器(4)和霍尔传感器(5)的电路板(11)的平面面经过所述取样轮(3)的旋转面的旋转中心。
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