CN111854878A - 一种nb水表无磁检测装置及其检测方法 - Google Patents

一种nb水表无磁检测装置及其检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及水表叶轮检测技术领域，特别涉及一种NB水表无磁检测装置及其检测方法，采样叶轮为可旋转的安装在NB水表检测区域的圆形塑料盘，采样叶轮上粘贴有与其半径相同的多层PCB，多层PCB上设有谐振电路；采样叶轮的上方设置有控制线路板，控制线路板上设有控制芯片及电路，控制线路板上布设有检测线圈和激励线圈，检测线圈和激励线圈布设在控制线路板上的圆形区域，圆形区域的半径与采样叶轮的半径相同。本发明的有益效果为：结构简单，降低了成本，具备精度高的特点。

Description

一种NB水表无磁检测装置及其检测方法
一种NB水表无磁检测装置及其检测方法。
技术领域
本发明涉及水表叶轮检测技术领域，特别涉及一种NB水表无磁检测装置及其检测方法。
背景技术
目前技术下，NB-IOT水表具有远传的功能，不再需要抄表员挨家挨户人工抄表，只需安装在表上的传感器即可读出水表读数并远传输入计算机。通常的水表，其工作原理是通过水流推动水表内部的流量检测装置，流量检测装置带动传动装置使指示指针旋转。通过检测旋转角度的变化可以计算并记录旋转圈数。检测指针旋转通常采用霍尔、干簧管、无磁等传感器，但是现有的此类传感器都存在着结构复杂，成本较高，精度不高的缺陷。
为此，本申请设计了一种新型的NB水表无磁检测装置及其检测方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明为了弥补现有技术中水表叶轮检测成本较高精度较低的不足，提供了一种NB水表无磁检测装置及其检测方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种NB水表无磁检测装置，包括采样叶轮，其特征在于：
所述采样叶轮为可旋转的安装在NB水表检测区域的圆形塑料盘，采样叶轮上粘贴有与其半径相同的多层PCB，所述多层PCB上设有谐振电路；
所述采样叶轮的上方设置有控制线路板，控制线路板上设有控制芯片及电路，所述控制线路板上布设有检测线圈和激励线圈，所述检测线圈和激励线圈布设在控制线路板上的圆形区域，圆形区域的半径与采样叶轮的半径相同。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述谐振电路由第一谐振电感、第二谐振电感和谐振电容并联连接组成，第一谐振电感和第二谐振电感之间有60°的夹角。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述检测线圈包括SIN1检测线圈、SIN2检测线圈、COS1检测线圈和COS2检测线圈，其中SIN1检测线圈和SIN2检测线圈位于控制线路板的正面，COS1检测线圈和COS2检测线圈位于控制线路板的背面。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述SIN1检测线圈和SIN2检测线圈之间是180°角度间隔，所述COS1检测线圈和COS2检测线圈之间是180°角度间隔，所述SIN1检测线圈和COS1检测线圈之间是90°角度间隔，所述SIN2检测线圈和COS2检测线圈之间是90°角度间隔。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述激励线圈包括设置在控制线路板正面的正面线圈和设置在控制线路板背面的背面线圈，正面线圈和背面线圈通过控制线路板上的过孔连接。
基于上述的NB水表无磁检测装置，其检测方法为：
S1，激励信号通过激励线圈在谐振电路中产生谐振；
S2，移除激励信号并测量谐振电路在感应线圈中产生的感应电压：
S3，通过控制芯片计算出叶轮角度。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述S1具体为，工作时，在激励线圈上定时施加激励脉冲，激励线圈产生磁场，在第一谐振电感、第二谐振电感和谐振电容组成的谐振电路中产生振荡。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述S2具体为：
S21，激励脉冲撤销后，谐振电路产生的磁场会在SIN1检测线圈、SIN2检测线圈、COS1检测线圈和COS2检测线圈中产生感应电压；
S22，当叶轮旋转时，检测线圈相对谐振磁场的角度发生变化，不同的角度会产生不同的感应电压；
S23，对SIN1检测线圈、SIN2检测线圈、COS1检测线圈和COS2检测线圈产生的感应电压进行实时测量。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述S3具体为，控制电路中的处理器通过S2中测量的变化的感应电压计算出叶轮的旋转角度，通过测量角度的周期变化计算出叶轮的旋转圈数。
本发明的有益效果是：
本发明通过激励线圈在谐振电路中产生谐振，然后移除激励信号，测量谐振电路在感应线圈中产生的感应电压，通过控制芯片计算出叶轮角度，代替了传统方式中使用的霍尔、干簧管、无磁等传感器，结构简单，降低了成本，本发明的检测方法具备精度高的特点。
附图说明
图1为本发明NB水表无磁检测装置的采样原理图；
图2为本发明NB水表无磁检测装置的采样叶轮的平面结构示意图；
图3为本发明NB水表无磁检测装置的控制线路板的正面结构示意图；
图4为本发明NB水表无磁检测装置的控制线路板的背面结构示意图；
图5为本发明NB水表无磁检测装置的检测方法流程图。
图中，
1、采样叶轮，2、多层PCB，3、第一谐振电感，4、第二谐振电感，5、谐振电容，6、SIN1检测线圈，7、正面线圈，8、SIN2检测线圈，9、COS1检测线圈，10、COS2检测线圈，11、背面线圈。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中”、“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电性连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1-图5为本发明的一种具体实施例，该实施例为一种NB水表无磁检测装置和检测方法。
如图1的采样原理图所示，激励信号通过激励线圈在谐振电路中产生谐振，然后移除激励信号，测量谐振电路在感应线圈中产生的感应电压，通过控制芯片计算出叶轮角度。
如图2所示，采样叶轮1为圆形塑料盘，上边黏贴一个和塑料盘同半径的多层PCB2，多层PCB2上有第一谐振电感3、第二谐振电感4和谐振电容5，第一谐振电感3、第二谐振电感4和谐振电容5并联连接，组成一个谐振电路。第一谐振电感3、第二谐振电感4之间有60度的夹角。常见的水表流量检测装置带动传动装置使采样叶轮1做旋转运动，旋转圈数代表了流量的大小。
如图3和图4所示，控制线路板上有控制芯片及电路，其中部分线路板上布有检测线圈和激励线圈，检测线圈和激励线圈位于一个圆形区域，该圆形区域位于采样叶轮的上方，半径和叶轮塑料盘相同。检测线圈包括SIN1检测线圈6、SIN2检测线圈8 ，位于控制线路板的一面，控制线路板的另一面布有COS1检测线圈9、COS2检测线圈10，控制线路板正面的线圈7和控制线路板反面的线圈11通过控制线路板上的过孔连接起来，组成激励线圈。其中SIN1检测线圈6和SIN2检测线圈8之间是180度角度间隔，COS1检测线圈9和COS2检测线圈10之间是180度角度间隔，SIN1检测线圈6和COS1检测线圈9之间是90度角度间隔，SIN2检测线圈8和COS2检测线圈10之间是90度角度间隔。
如图5所示，本实施例的检测方法为：工作时在激励线圈上定时施加激励脉冲，激励线圈产生磁场，在第一谐振电感3、第二谐振电感4、谐振电容5组成的谐振电路中产生振荡。激励脉冲撤销后，谐振电路产生的磁场会在SIN1检测线圈6，SIN2检测线圈8、COS1检测线圈9、COS2检测线圈10中产生感应电压，当采样叶轮1旋转时，检测线圈相对谐振磁场的角度发生变化，不同的角度会产生不同的感应电压。通过对4组感应线圈感应电压的测量，由控制电路中的处理器计算出叶轮的旋转角度，通过测量角度的周期变化计算出叶轮的旋转圈数。
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，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种NB水表无磁检测装置，包括采样叶轮（1），其特征在于：
所述采样叶轮（1）为可旋转的安装在NB水表检测区域的圆形塑料盘，采样叶轮（1）上粘贴有与其半径相同的多层PCB（2），所述多层PCB（2）上设有谐振电路；
所述采样叶轮（1）的上方设置有控制线路板，控制线路板上设有控制芯片及电路，所述控制线路板上布设有检测线圈和激励线圈，所述检测线圈和激励线圈布设在控制线路板上的圆形区域，圆形区域的半径与采样叶轮（1）的半径相同。
2.根据权利要求1所述的NB水表无磁检测装置，其特征在于：
所述谐振电路由第一谐振电感（3）、第二谐振电感（4）和谐振电容（5）并联连接组成，第一谐振电感（3）和第二谐振电感（4）之间有60°的夹角。
3.根据权利要求1所述的NB水表无磁检测装置，其特征在于：
所述检测线圈包括SIN1检测线圈（6）、SIN2检测线圈（8）、COS1检测线圈（9）和COS2检测线圈（10），其中SIN1检测线圈（6）和SIN2检测线圈（8）位于控制线路板的正面，COS1检测线圈（9）和COS2检测线圈（10）位于控制线路板的背面。
4.根据权利要求3所述的NB水表无磁检测装置，其特征在于：
所述SIN1检测线圈（6）和SIN2检测线圈（8）之间是180°角度间隔，所述COS1检测线圈（9）和COS2检测线圈（10）之间是180°角度间隔，所述SIN1检测线圈（6）和COS1检测线圈（9）之间是90°角度间隔，所述SIN2检测线圈（8）和COS2检测线圈（10）之间是90°角度间隔。
5.根据权利要求1所述的NB水表无磁检测装置，其特征在于：
所述激励线圈包括设置在控制线路板正面的正面线圈（7）和设置在控制线路板背面的背面线圈（11），正面线圈（7）和背面线圈（11）通过控制线路板上的过孔连接。
6.一种NB水表无磁检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，激励信号通过激励线圈在谐振电路中产生谐振；
S2，移除激励信号并测量谐振电路在感应线圈中产生的感应电压：
S3，通过控制芯片计算出叶轮角度。
7.根据权利要求6所述的NB水表无磁检测方法，其特征在于：
所述S1具体为，工作时，在激励线圈上定时施加激励脉冲，激励线圈产生磁场，在第一谐振电感（3）、第二谐振电感（4）和谐振电容（5）组成的谐振电路中产生振荡。
8.根据权利要求6所述的NB水表无磁检测方法，其特征在于，
所述S2具体为：
S21，激励脉冲撤销后，谐振电路产生的磁场会在SIN1检测线圈（6）、SIN2检测线圈（8）、COS1检测线圈（9）和COS2检测线圈（10）中产生感应电压；
S22，当叶轮旋转时，检测线圈相对谐振磁场的角度发生变化，不同的角度会产生不同的感应电压；
S23，对SIN1检测线圈（6）、SIN2检测线圈（8）、COS1检测线圈（9）和COS2检测线圈（10）产生的感应电压进行实时测量。
9.根据权利要求6所述的NB水表无磁检测方法，其特征在于：
所述S3具体为，控制电路中的处理器通过S2中测量的变化的感应电压计算出叶轮的旋转角度，通过测量角度的周期变化计算出叶轮的旋转圈数。
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