CN111366174B - 一种磁感应检测装置和用于检测转动方向的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种磁感应检测装置和用于检测转动方向的方法，其中磁感应检测装置包括磁感应模块和检测模块。磁感应模块配置成采集来自于转动目标的磁信号，其中磁信号具有与所述转动目标的不同转动方向关联的不同磁信号模式。检测模块配置成接收所述磁信号并且根据所述磁信号模式来检测所述转动目标的转动方向。本发明通过设置的磁感应模块和检测模块，可以无接触的完成对转动目标的转动方向的高效检测。

Description

一种磁感应检测装置和用于检测转动方向的方法

技术领域

本发明一般地涉及方向检测。更具体地，本发明涉及一种磁感应检测装置和用于检测转动方向的方法。

背景技术

现实生活中常需要用到机械传动，一般机械传动中经常使用转动的传动轮进行传动。而在某些特殊情况下，需要对传动中的传动轮的转动方向进行检测。常见的检测设备是通过接触的方式检测低速转动的物体。而检测传动轮的转动方向时，由于传动轮处于运行状态，其一般具有较高的转动速度，导致在通过常见的检测设备对传动轮的转动方向进行检测时，容易对接触式的检测设备造成损坏。因此，现有接触式的检测设备不能适用于传动轮高速转动时的场景。虽然现有一些检测设备还具有采用光电脉冲的形式进行非接触检测，具有测量精度较高的优点，但是其单纯用于检测转动方向成本较高。因此，如何使得检测设备既能检测传动轮的转动方向，还能减小检测时的成本，对于高效检测传动轮的转动方向具有重要意义。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种磁感应检测装置和用于检测转动方向的方法，能够对转动目标方向的高效检测。

为了达到上述目的，本发明提出如下多个方面的技术方案：

在第一方面中，本发明提供一种磁感应检测装置，包括：

磁感应模块，其配置成采集来自于转动目标的磁信号，其中磁信号具有与所述转动目标的不同转动方向关联的不同磁信号模式；以及

检测模块，其配置成接收所述磁信号并且根据所述磁信号模式来检测所述转动目标的转动方向。

在一个实施例中，所述磁感应检测装置还包括配置用于生成所述磁信号的磁性检测块，所述磁性检测块被配置成靠近所述磁感应模块并且布置于所述转动目标上，以使得所述磁性检测块处于所述磁感应模块的感应范围内。

在一个实施例中，所述磁性检测块包括一个或多个磁性件，每个所述磁性件包括在转动目标转动时被磁感应模块感应到的S磁极和N磁极，当所述磁性检测块包括多个所述磁性件时，其围绕所述转动目标的转动轴环形地布置于所述转动目标上，并且多个所述磁性件的每个的S磁极和N磁极布置成在所述转动目标转动时交替通过所述感应范围。

在一个实施例中，所述磁信号模式与当所述转动目标沿不同方向转动时，所述磁性件的S磁极和N磁极通过所述感应范围的不同顺序关联。

在一个实施例中，当所述转动目标沿顺时方向转动，所述磁性件的S磁极和N磁极交替通过所述感应范围，由此所述磁感应模块获得第一磁信号模式的磁信号序列；当所述转动目标沿逆时针方向转动，所述磁性件的N磁极和S磁极交替通过所述感应范围，由此所述磁感应模块获得第二磁信号模式的磁信号序列。

在一个实施例中，当所述转动目标沿顺时方向转动时，所述磁性件的N磁极和S磁极交替通过所述感应范围，由此所述磁感应模块获得第三磁信号模式的磁信号序列；当所述转动目标沿逆时针方向转动时，所述磁性件的S磁极和N磁极交替通过所述感应范围，由此所述磁感应模块获得第四磁信号模式的磁信号序列。

在一个实施例中，所述磁感应模块还包括磁感应电路，所述磁感应电路与所述检测模块连接，且所述磁感应电路被配置为向所述检测模块传输所述磁信号。

在一个实施例中，所述磁感应电路包括至少一个S单极性霍尔元件和至少一个双极性霍尔元件，所述S单极性霍尔元件用于检测所述磁性件的S磁极的磁性，所述双极性霍尔元件用于检测所述磁性件的S磁极的磁性和N磁极的磁性。

在一个或多个实施例中，所述检测模块包括逻辑芯片，所述逻辑芯片用于根据接收的所述磁信号确定所述磁信号模式，以检测出所述转动目标的转动方向。

在第二方面中，本发明还提供一种用于检测转动方向的方法，包括以下步骤：

采集来自于转动目标的磁信号，其中所述磁信号具有与所述转动目标的不同转动方向关联的不同磁信号模式；

确定与所述磁信号关联的磁信号模式；以及

根据所述磁信号模式确定所述转动目标的转动方向。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

通过本发明的磁感应模块和检测模块，在转动目标转动过程中，磁感应模块能够检测到转动目标的磁信号并发送给检测模块，该检测模块根据接收到的磁信号对应的磁信号模式检测出转动目标的转动方向。其中，由于磁感应模块在进行检测时仅检测磁信号而不接触转动目标，因此本发明的磁感应检测装置在检测转动目标的转动方向时，不会出现由于接触检测而损坏检测装置的情况，从而能够提高检测装置的使用寿命，降低检测的成本。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1是示出根据本发明实施例的磁感应检测装置的结构框图；

图2是示出根据本发明实施例的磁感应检测装置在应用场景下的示意图；以及

图3是示出根据本发明实施例的用于检测转动方向的方法的流程框图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

下面结合附图来详细描述本公开的具体实施方式。

图1是示出根据本发明实施例的磁感应检测装置100的结构框图。如图1所示，本发明的磁感应检测装置100可以包括磁感应模块101和检测模块102。在一个实施例中，磁感应模块101可以配置成采集来自于转动目标的磁信号，其中磁信号具有与转动目标的不同转动方向关联的不同磁信号模式。与之对应，检测模块102可以配置成接收磁信号并且根据磁信号模式来检测转动目标的转动方向。示例性地，该检测模块102可以包括逻辑芯片，该逻辑芯片用于根据接收的磁信号确定磁信号模式，以检测出转动目标的转动方向。。

根据不同的应用场景，检测模块102可以根据实际需求向外部设备或系统发送经过处理后的磁信号相关数据。外部设备或系统在接收到这些数据后，可以进行后续的操作，以实现在不同应用场景下的与本发明的磁感应检测装置100之间的联动功能。为了更好的理解本发明的磁感应检测装置100，下面对其检测原理进行进一步说明。

当利用本发明的磁感应检测装置100来检测转动目标的转动方向时，首先可以将磁感应模块101靠近转动目标设置，使其能够检测到转动目标转动时发出的磁信号。接着，当转动目标转动时，该磁感应模块101接收到转动目标在转动时所发出的磁信号，并将接收到的磁信号发送给检测模块102。然后，检测模块102根据接收的磁信号确定与该磁信号对应的磁信号模式。如前所述，磁信号对应的磁信号模式与转动目标的转动方向是相关的。因此，当检测模块102从接收到的磁信号判断出磁信号模式时，其就能够确定与该模式关联的转动方向。由于本发明的磁感应模块101不需要直接接触转动目标，而是可以存在一定的间距。例如，磁感应模块101与转动目标之间的距离可以保持在5厘米(cm)内。因此，在通过本发明的磁感应检测装置100进行检测转动目标的转动方向时，不会由于接触检测而出现损坏检测装置的情况，从而能够提高检测装置的使用寿命。另外，相对于现有技术的采用光电脉冲设备进行检测来说，由于不需要光电脉冲设备，因此本发明的磁感应检测装置100还能够显著地降低检测的成本。

图2是示出根据本发明实施例的磁感应检测装置200在应用场景下的示意图。这里需要指出的是，图2中的磁感应检测装置200可以理解为图1的磁感应检测装置100的一种示例性的具体实现方式，因此结合图1所描述的磁感应检测装置100的细节也同样适用于磁感应检测装置200的描述。下面将结合图2详细地描述多功能的磁感应控制系统的组成和工作原理。

如图2中所示，在一个或多个实施例中，磁感应模块101可以包括磁感应电路201，其包括至少一个S单极性霍尔元件2011和至少一个双极性霍尔元件2012。该磁感应电路201用于对霍尔元件产生的电信号进行包括逻辑判别在内的相应处理，并向检测模块102发送处理之后的数据。该磁感应电路201除霍尔元件外还可以包括电阻、二极管等用于保证S单极性霍尔元件2011和双极性霍尔元件2012正常运行检测的外围辅助元器件及相关电路连接。此处为了描述简明并突出本发明的目的，并没有对磁感应电路201的具体电路实现进行过多的图示和描述，而本领域技术人员根据本发明的教导，可以容易地实现该电路。

具体地，上述提及的S单极性霍尔元件2011用于检测磁性件的S磁极的磁性，双极性霍尔元件2012用于检测磁性件的S磁极的磁性和N磁极的磁性。正如本领域技术人员所知，霍尔元件是一种采用半导体材料制成的磁电转换器件。当有磁场靠近霍尔元件时，根据霍尔效应原理，霍尔元件将产生电流，并且电流的大小会随感应到的磁场大小的变化而不同。本发明的S单极性霍尔元件2011和双极性霍尔元件2012利用该霍尔效应原理完成对磁性件的磁极检测。

为了实现对转动目标204上的磁信号的采集，本发明的磁感应检测装置100还可以包括可安装或放置于转动目标204上的一个或多个用于生成磁信号的磁性检测块202。当处于感应范围203内时，磁性检测块202可以被磁感应电路201感应到。这里，本发明的转动目标可以例如是各类交通工具的车轮、矿井下绞车滚筒、旅游缆车转轮等。在传送或牵引的场景中，前述传动轮的轮子外缘还可以缠绕有传送带或者牵引绳索，该传送带或者绳索可以在传动轮的带动下进行运动。在一个实施例中，如图中所示，转动目标204可以为圆形的传动轮，其可以绕轴心或者说转轴做顺时针或逆时针转动。

关于上述的磁性检测块202，在应用场景中，其可以被配置成靠近磁感应模块101并且布置于(例如吸附于)转动目标204上，以使得磁性检测块202处于磁感应模块101的感应范围203内。在一个或多个实施例中，该磁感应检测装置200的磁性检测块202可以包括一个或多个磁性件。其中，每个磁性件可以包括在转动目标204转动时被磁感应模块101感应到的S磁极和N磁极。具体地，磁性件例如可以是磁铁或者是性能更加优越的磁钢。优选地，该磁性件为钕铁硼磁钢。

当磁性检测块202包括多个磁性件时，多个磁性件围绕转动目标204的转动轴环形地布置于转动目标204上，并且多个磁性件的每个的S磁极和N磁极布置成在转动目标204转动时，交替通过感应范围203。通过上述多个磁性件的设置，当转动目标204转动时，多个磁性件通过感应范围203的S磁极和N磁极的顺序是相同的，从而形成具有一定排序规律的磁信号序列，也即形成了本发明所述的磁信号模式。该磁感应模块101检测到这样具有一定规律的磁信号序列时，其将该磁信号序列发送给检测模块102。此后，检测模块102根据该磁信号序列所对应的磁信号模式来确定对应的转动方向。通过这样的检测方式，本发明提高了检测转动目标204的转动方向的准确性。

在一个或多个实施例中，该磁感应检测装置200的磁信号模式可以是当转动目标沿顺时针或逆时针方向转动时，磁性件的S磁极和N磁极通过感应范围203的不同顺序。作为一个具体的实施方式，磁性件可以是图中所示出的三块圆形的钕铁硼磁钢，其可以等间距地安装或者吸附在转动目标204同一面的圆周边缘。这里，磁性件可以具有共面的N磁极和S磁极。当布置于转动目标204上时，相邻磁性件的相邻磁极具有不同的磁极性。以图中的磁钢为例，其布置顺序从逆时针方向来看是“NS-NS-NS”，而从顺时针方向来看则是“SN-SN-SN”，其中的“-”前后的磁极表示为相邻磁性件的磁极。

进一步，为了便于本领域技术人员能够更简明的理解本发明的磁信号模式，下面对磁感应检测装置200进行检测时获得的磁信号模式进行进一步的描述。在一个应用场景中，首先，将多个磁性件按照一定顺序固定于转动目标204上。接着，当转动目标204沿顺时方向转动，磁性件的S磁极和N磁极交替通过感应范围203，由此磁感应模块101获得第一磁信号模式的磁信号序列。在另一情形中，当转动目标204沿逆时针方向转动，磁性件的N磁极和S磁极交替通过感应范围203，由此磁感应模块101获得第二磁信号模式的磁信号序列。上述得到的第一磁信号模式的磁信号序列和第二磁信号模式的磁信号序列对应于多个磁性件在当前位置顺序下的磁信号模式。

在另一个应用场景中，首先，将多个磁性件按照与上述磁性件相反的顺序固定于转动目标204上。接着，当转动目标204沿顺时方向转动时，磁性件的N磁极和S磁极交替通过感应范围203，由此磁感应模块101获得第三磁信号模式的磁信号序列。在另一情形中，当转动目标204沿逆时针方向转动时，磁性件的S磁极和N磁极交替通过感应范围203，由此磁感应模块101获得第四磁信号模式的磁信号序列。上述得到的第三磁信号模式的磁信号序列和第四磁信号模式的磁信号序列为多个磁性件在当前位置顺序下的磁信号模式。

在上述其中一个应用场景中，同一磁性件的磁信号在感应范围203内生成的磁信号序列是连续变化的，不同磁性件间的磁信号在感应范围203内生成的磁信号序列片段是存在一定间隔的。因此，该磁感应检测装置检测到的磁信号序列为“NS-NS-NS-…”或者为“SN-SN-SN-…”两种情况。此处，磁信号序列中的“-”表示多个磁性件间被采集到磁信号的间隔，并且“-”前后的N和S表示为相邻磁性件的磁信号。

在操作中，当利用本发明的磁感应模块101进行检测时，在感应范围203内通过磁性件的S磁极时，S单极性霍尔元件2011和双极性霍尔元件2012均能够检测到感应范围203的该S磁极的磁信号。进一步，当感应范围203内通过磁性件的N磁极，仅双极性霍尔元件2012能够检测到感应范围203的磁信号。在检测到磁信号时，S单极性霍尔元件2011和双极性霍尔元件2012均会将磁信号发送给检测模块102。在一个实施例中，检测模块102根据接收到的磁信号，能够得到通过感应范围203的磁性件的磁极变化情况。进一步，根据磁性件的磁极变化情况确定对应的磁信号模式，以确定转动目标的转动方向。例如，当转动目标204顺时针转动时，检测模块102能够根据磁感应电路201传递的磁信号序列(例如图中示出的“NS-NS-NS-…”)判断出此时的转动目标为顺时针转动。反之，当转动目标204逆时针转动时，检测模块102能够根据磁感应电路201传递的磁信号序列(例如图中示出的“SN-SN-SN-…”)判断出此时的转动目标为逆时针转动。

图3是示出根据本发明实施例的用于检测转动方向的方法300的流程框图，如图3中所示，该方法300可以包括以下步骤：首先，在步骤301处，采集来自于转动目标204的磁信号，其中磁信号具有与转动目标204的不同转动方向关联的不同磁信号模式。接着，在步骤302处，确定与磁信号关联的磁信号模式。最后，在步骤303处，根据磁信号模式确定转动目标303的转动方向。由于在进行检测时，直接检测磁信号而不直接接触转动目标，因此方法300避免了现有检测装置因接触检测而出现损坏的情况，从而能够提高检测装置的使用寿命。

应当理解，本公开的权利要求、说明书及附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本公开的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本公开说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而并不意在限定本公开。如在本公开说明书和权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本公开说明书和权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本说明书和权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

虽然本发明的实施方式如上，但所述内容只是为便于理解本发明而采用的实施例，并非用以限定本发明的范围和应用场景。任何本发明所述技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (7)

1.一种磁感应检测装置，包括：

磁感应模块，其配置成采集来自于转动目标的磁信号，其中磁信号具有与所述转动目标的不同转动方向关联的不同磁信号模式；以及

检测模块，其配置成接收所述磁信号并且根据所述磁信号模式来检测所述转动目标的转动方向；

所述磁感应检测装置还包括配置用于生成所述磁信号的磁性检测块，所述磁性检测块被配置成靠近所述磁感应模块并且布置于所述转动目标上，以使得所述磁性检测块处于所述磁感应模块的感应范围内；

所述磁性检测块包括一个或多个磁性件，每个所述磁性件包括在转动目标转动时被磁感应模块感应到的S磁极和N磁极，当所述磁性检测块包括多个所述磁性件时，其围绕所述转动目标的转动轴环形地布置于所述转动目标上，并且多个所述磁性件的每个的S磁极和N磁极布置成在所述转动目标转动时交替通过所述感应范围；

所述磁信号模式与当所述转动目标沿不同方向转动时，所述磁性件的S磁极和N磁极通过所述感应范围的不同顺序关联，且不同磁性件的磁信号在所述感应范围内生产的磁信号序列片段存在一定的间隔。

2.如权利要求1所述的磁感应检测装置，其中

当所述转动目标沿顺时方向转动，所述磁性件的S磁极和N磁极交替通过所述感应范围，由此所述磁感应模块获得第一磁信号模式的磁信号序列；以及

当所述转动目标沿逆时针方向转动，所述磁性件的N磁极和S磁极交替通过所述感应范围，由此所述磁感应模块获得第二磁信号模式的磁信号序列。

3.如权利要求1所述的磁感应检测装置，其中

当所述转动目标沿顺时方向转动时，所述磁性件的N磁极和S磁极交替通过所述感应范围，由此所述磁感应模块获得第三磁信号模式的磁信号序列；以及

当所述转动目标沿逆时针方向转动时，所述磁性件的S磁极和N磁极交替通过所述感应范围，由此所述磁感应模块获得第四磁信号模式的磁信号序列。

4.如权利要求1所述的磁感应检测装置，其中所述磁感应模块还包括磁感应电路，所述磁感应电路与所述检测模块连接，并且所述磁感应电路被配置成向所述检测模块传输所述磁信号。

5.如权利要求4所述的磁感应检测装置，其中所述磁感应电路包括至少一个S单极性霍尔元件和至少一个双极性霍尔元件，所述S单极性霍尔元件用于检测所述磁性件的S磁极的磁性，所述双极性霍尔元件用于检测所述磁性件的S磁极的磁性和N磁极的磁性。

6.如权利要求1-5的任意一项所述的磁感应检测装置，其中所述检测模块包括逻辑芯片，所述逻辑芯片用于根据接收的所述磁信号确定所述磁信号模式，以检测出所述转动目标的转动方向。

7.一种采用如权利要求1-6任一项所述的磁感应检测装置的用于检测转动方向的方法，包括以下步骤：

采集来自于转动目标的磁信号，其中所述磁信号具有与所述转动目标的不同转动方向关联的不同磁信号模式；

确定与所述磁信号关联的磁信号模式；以及

根据所述磁信号模式确定所述转动目标的转动方向。

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