CN113049050A - 具有缓冲电源的包括电磁传感器的流量计 - Google Patents

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Abstract

一种用于家用电器的流量计，包括：控制单元(10)，具有第一电源端子(16)、第二电源端子(18)、和数字输入端子(14)；可移动元件，通过流体的流动而移动并且包括至少一个可移动磁元件；以及双引线磁敏单元(100)，包括连接到所述数字输入端子(14)的信号端子(114)、和连接到所述第一电源端子(16)的参考端子(116)；其中所述磁敏单元(100)包括：磁传感器元件(120)，具有连接到信号端子(114)和参考端子(116)的两个输出端子(126，127)、和电源端子(128)；以及缓冲电源单元(130)，被配置为从磁敏单元(100)的信号端子(114)和参考端子(116)生成连续辅助电压(Va)，并在磁传感器元件(120)的电源端子(128)处提供连续辅助电压(Va)。

Description

具有缓冲电源的包括电磁传感器的流量计
技术领域
本发明涉及流量计领域，并且具体地涉及具有用于确定和控制流体的流量的流量计的家用电器，诸如洗碗机或洗衣机。更具体地，本发明涉及包括具有磁敏传感器的流量计的家用电器，所述磁敏传感器提供指示流体的流量的数字脉冲信号。
背景技术
根据流体的流量生成数字脉冲信号的流量计是公知的，并且被广泛用于诸如洗碗机和洗衣机的家用电器中。这样的流量计通常包括通过待测量的流体的流动而旋转的诸如泵轮或叶轮的可移动元件，使得泵轮的旋转速度基本上与流速成比例。通常，泵轮或叶轮包括诸如与轮一起旋转的永磁体的磁元件，其中磁敏簧片触点布置在旋转泵轮附近(通常附接到泵轮外壳的外部)，并且由于由旋转的磁元件施加到簧片触点的变化的磁通量或磁场，取决于泵轮的旋转位置断开和闭合其触点。通常，簧片触点的一个端子接地，另一端子连接到评估电路或控制单元的数字输入端子，其中该数字输入端子经由所谓的上拉电阻器进一步连接到电源电压，以便在簧片触点断开时提供明确定义的数字高信号(例如，根据TTL逻辑电平)，并且在簧片触点闭合时提供低信号。评估电路或控制单元在数字输入端子检测连续的高电平和低电平信号，并且取决于在数字输入端子处生成的脉冲速率(例如，高-低转变的速率)来确定流速(即，体积和/或体积的流速)。
参照图5，根据现有技术的家用电器中的流量计布置包括控制单元或评估电路10，其具有第一电源端子16(提供第一电源电压或电位Vs1)、经由电阻器12(所谓的上拉电阻器)连接到第二电源端子18(提供第二电源电压或电位Vs2)的数字输入端子14。簧片触点50连接在输入端子14和第一电源端子16之间。通常，第一电源电压或电位Vs1对应于地，而第二电源电压或电位Vs2对应于通常在诸如TTL或CMOS逻辑的数字电路中使用的诸如+3.3V或+5V的正电源电压。因此，数字输入端子14被配置为接收数字电压信号(Vd)。换句话说，数字输入端子14在簧片触点50处于断开状态时检测到高电平信号(例如，接近+3.3V)，并且在簧片触点50处于闭合状态时检测低电平信号(例如，0.0V或地)。附接泵轮的可移动永磁体(在附图中均未示出，但对于本领域技术人员而言是公知的)被布置为使得当流量计的泵轮或叶轮通过待测量的流体的流动而旋转时，该可移动永磁体向簧片触点50施加变化的或交变的磁场或磁通量。因此，簧片触点重复地暴露于磁通量的磁场并且间歇地断开和闭合，使得在数字输入端子14处生成高电平信号和低电平信号的脉冲序列，所述脉冲序列的频率是流体的流速的指示，并且脉冲的数量是输送的流体的体积(量)的指示。
虽然这种普通的数字流量计布置简单并且有成本效益，但特别是簧片触点50带来了问题。例如，簧片触点是机械开关，其在闭合时生成所谓的颤动或触点弹跳，使得特别是从低电平到高电平电压的转变可以生成若干脉冲，所述脉冲必须通过滤波电路或通过评估电路或控制单元10内的输入信号的对应处理来抑制。此外，簧片触点50经受机械磨损或疲劳，使得簧片触点50以及由此的流量计可能在较长的操作时间期间失效。因机械磨损或疲劳而导致的簧片接触的这样的失效是对于长操作寿命所设计的家用电器中的常见问题。
为了避免伴随簧片触点的问题，存在一些尝试分别使用电子传感器或电子开关元件，例如霍尔效应传感器布置。这些霍尔传感器布置包括诸如晶体管的电子开关，所述电子开关不经受机械磨损或疲劳并且不表现出触点弹跳。
然而，如图5所示，仅具有两个端子(或引线)的簧片触点50不能被例如常用霍尔传感器芯片容易地替代，因为这样的霍尔传感器芯片需要经由第三端子(或引线)的专用电源。即使只有两个端子并且没有单独电源端子的霍尔传感器芯片也不能用于替代簧片触头50，因为它们不能在它们的端子之间提供短路或非常低的电阻，这对于在家用电器的公共控制单元处检测低电平信号是必需的。为了这样的双端子霍尔传感器芯片的可靠操作，它们的端子之间的电压必须不下降到相对高的电压电平之下，使得不能在诸如图5所示的简单数字输入端子处生成低电平信号。因此，对家用电器的控制单元或评估单元10的进一步适配和修改是必需的，以便在流量计布置中使用霍尔传感器芯片。
US 4,645,950示出了提供数字电流信号的双引线霍尔传感器。该霍尔传感器适于生成在其输出端子处出现的指示磁场的感测的第一电流强度、以及指示弱磁场或不存在磁场的不同的第二电流强度。提供电流测量部件以评估电流强度的变化。
然而，仍然需要一种具有磁敏电子单元的流量计，所述磁敏电子单元可以替代簧片触点，而不会由于例如额外的电流评估电路而增加家用电器的评估电路或控制单元的复杂性和成本。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺点，并提供一种具有磁敏电子单元(磁敏电子开关单元)的流量计，该磁敏电子单元可以替代簧片触点，而不需要对诸如洗碗机或洗衣机的家用电器中的评估电路或控制单元进行任何修改。
该目的通过根据独立权利要求1的用于家用电器的流量计来解决。从属权利要求针对本发明的有利的进一步发展。
在本发明的第一方面，一种用于家用电器(特别是洗碗机或洗衣机)的流量计，包括：控制单元，具有第一电源端子、第二电源端子、和经由限制元件连接到所述第二电源端子的数字输入端子，其中所述数字输入端子被配置为接收数字电压信号；可移动元件，所述可移动元件通过流体的流动而移动并且包括至少一个可移动磁元件；以及双引线磁敏单元，被布置为检测由所述可移动磁元件施加的磁场或磁通量，并且包括信号端子和参考端子，所述信号端子被配置为连接到所述控制单元的数字输入端子，并且所述参考端子被配置为连接到所述控制单元的第一电源端子；其中所述磁敏单元包括：磁传感器元件，具有分别连接到所述磁敏单元的信号端子和参考端子的两个输出端子、和电源端子；以及缓冲电源单元，连接到所述磁敏单元的信号端子和参考端子，并且被配置为从所述磁敏单元的信号端子和参考端子生成连续的辅助电压，并在所述磁传感器元件的电源端子处提供所述连续的辅助电压。
根据本发明的进一步实施例，所述缓冲电源单元包括连接在所述磁敏单元的参考端子和所述磁传感器元件的电源端子之间的缓冲元件、以及连接在所述磁敏单元的信号端子和所述磁传感器元件的电源端子之间的整流元件。所述整流元件可以优选包括二极管，优选为肖特基二极管。替代地，所述整流元件可以包括有源整流器。
在本发明的独立实施例中，所述磁传感器元件包括霍尔效应传感器，所述霍尔效应传感器包括霍尔效应元件和电子开关元件，优选场效应晶体管(FET)。替代地，所述磁传感器元件包括磁阻传感器，所述磁阻传感器包括磁阻元件和电子开关元件，优选场效应晶体管(FET)。在进一步的替代实施例中，所述磁传感器元件包括感应传感器，所述感应传感器包括感应线圈和电子开关元件，优选场效应晶体管(FET)。这里未详细示出的诸如放大器或比较器的附加模块可以集成在磁传感器元件中，以将磁传感器元件和电子开关元件对接。
根据本发明的实施例的另一进一步发展，所述可移动磁元件包括永磁体。替代地，所述可移动磁元件包括磁通量传导元件。
根据本发明的另一实施例，所述磁敏单元被配置为：当由所述可移动磁元件施加的磁场或磁通量对应于第一条件时，呈现在所述信号端子和所述参考端子之间提供高电阻的第一状态，以在所述数字输入端子处生成第一数字信号电平，以及当由所述可移动磁元件施加的磁场或磁通量对应于第二条件时，呈现在所述信号端子和所述参考端子之间提供低电阻或短路的第二状态，以在所述数字输入端子处生成第二数字信号电平。
在前述实施例的进一步发展中，所述磁敏单元被配置为：当所述可移动元件停止时，呈现并保持在所述信号端子和所述参考端子之间提供中值电阻的第三状态，使得由所述可移动磁元件施加的磁场或磁通量连续地对应于所述第二条件，其中所述中值电阻足够低以防止在所述控制单元的数字输入端子处生成所述第一数字信号电平。在这种情况下，所述磁敏单元可以可选地进一步包括适配单元，所述适配单元连接到所述磁传感器元件并且被配置为适配所述磁传感器元件，使得当由所述磁元件施加的磁场或磁通量连续地对应于所述第二条件时，所述磁敏单元呈现并保持所述第三状态。
根据本发明的另一实施例，所述磁敏单元被配置为：当所述可移动元件停止时，以预定频率和/或预定脉冲占空比在第四状态和第五状态之间振荡，使得由所述磁元件施加的磁场或磁通量连续地对应于所述第二条件，其中所述第四状态在所述信号端子和所述参考端子之间提供电阻，以在所述数字输入端子处生成所述第一数字信号电平，并且所述第五状态在所述信号端子和所述参考端子之间提供电阻，以在所述数字输入端子处生成所述第二数字信号电平，并且其中所述预定频率和/或所述预定脉冲占空比由所述控制单元检测以确定所述流体流动已经停止。在这种情况下，所述磁敏单元可以可选地进一步包括适配单元，所述适配单元连接到所述磁传感器元件并且被配置为适配所述磁传感器元件，使得当由所述磁元件施加的磁场或磁通量连续地对应于所述第二条件时，所述磁敏单元以所述预定频率和/或所述预定脉冲占空比在所述第四状态和所述第五状态之间振荡。
在本发明的第二方面，一种用于与前述第一方面的流量计一起使用的双引线磁敏单元，包括：信号端子和参考端子；磁传感器元件，具有分别连接到所述磁敏单元的信号端子和参考端子的两个输出端子、和电源端子；以及缓冲电源单元，连接到所述磁敏单元的信号端子和参考端子，并且被配置为从所述磁敏单元的信号端子和参考端子生成连续的辅助电压，并在所述磁传感器元件的电源端子处提供所述连续的辅助电压。
下面将连同下面列出的附图一起来描述本发明的进一步的优点和优选实施例。在以下描述中使用的表述“左”、“右”、“下”和“上”以对齐方式在附图中提及，使得使用的附图的附图标记和符号可以以正常方向来阅读。
附图说明
图1是根据本发明的流量计的电路图；
图2是示出根据本发明的第一实施例的流量计的缓冲电源单元的内部结构的部分电路图；
图3是示出根据本发明的第二实施例的流量计的缓冲电源单元的内部结构的部分电路图；
图4是根据本发明的第三实施例的流量计的部分电路图；以及
图5是包括簧片触点的根据现有技术的流量计的电路图。
具体实施方式
参照图1，将描述根据本发明第一实施例的流量计。根据本发明的流量计的总体布置类似于上面结合图5所述的常规流量计的总体布置。具体而言，泵轮或叶轮(未示出)通过待测量的流体流动而旋转，并且包括例如与泵轮一起旋转的至少一个可移动磁元件(未示出)。例如，可移动磁元件可以是永磁体。根据本发明，邻近泵轮(优选地在流体外部，例如位于泵轮外壳的外部)布置双引线磁敏单元100，使得可移动磁元件向磁敏单元100施加磁场或磁通量，其中所施加的磁场或磁通量在可移动磁元件旋转时变化。流量计布置优选地包括用于容纳磁敏单元100的传感器插座(未示出)。传感器插座优选地包括两个接触引脚，所述两个接触引脚连接到家用电器的控制单元(评估电路)10的提供第一电源电压或电位Vs1的第一电源端子16和数字输入端子14。控制单元10的数字输入端子14还经由限制元件12(优选地是上拉电阻器)连接到第二电源端子18，所述第二电源端子18提供第二电源电压或电位Vs2，该第二电源电压或电位Vs2可以是+3.3V或+5.0V或用于数字逻辑电路(诸如TTL或CMOS)的任何其它常用数字电源电压。术语“端子”不得以限制性方式解释，而是包括插头或插座的接触引脚、或者电路或单元的内部接触引脚、以及携带所描述的对应电位或信号的各个电路的任何点(也跨物理单元或模块的边界)，例如印刷电路板(PCB)的迹线。例如，限制元件12可以附接到控制单元10的接触引脚，或者可以集成到控制单元10中并连接到控制单元10的电路的对应点(例如PCB迹线)。
为了清楚起见，在本发明的优选实施例的以下描述中，假设第一电源电压Vs1接地(即，0.0V)并且第二电源电压Vs2是正电源电压，诸如上述常用数字逻辑电路的+3.3V或+5.0V的电源电压。因此，数字输入端子14被配置为通过在端子14和16之间呈现高电阻或断开状态(导致接近Vs2的数字高电平信号)或者低电阻或短路状态(导致接近Vs1的数字低电平信号)，来接收由传感器布置提供的数字电压信号(Vd)。然而，如果第一电源电压Vs1和第二电源电压Vs2被交换，即Vs1＝+3.3V并且Vs2＝0V(接地)，则这落入本发明的含义内。可选地，也可以想到Vs2是负电源电压。所有这些修改对应于数字逻辑电平高和低的简单反转，并且本领域技术人员能够相应地适配或反转本发明的流量计的电路图和结构。
传感器插座还可以容纳常用的双引线簧片触点单元(诸如图5的簧片触点50)，取代本发明的磁敏单元100。因此，本发明的双引线磁敏单元100和常用簧片触点单元可彼此互换。磁敏单元100优选地包括插头(未示出)，所述插头被配置为与传感器插座匹配，并且包括连接到数字输入端子14的信号端子114、以及连接到第一电源端子16的参考端子116。传感器插座优选地免受极性反转。
如图1所示，磁敏单元100进一步包括具有三个端子的磁传感器元件120，即两个输出端子126、127以及电源端子128。磁传感器元件120可以是诸如可以以单元或集成芯片的形式制造的霍尔效应传感器或磁阻传感器等的商业上可获得的磁敏开关元件，并且例如通常包括诸如霍尔元件、或由施加的磁场或磁通量操纵的不同的磁阻元件的磁敏组件122，以及连接在输出端子126、127之间并且根据施加到磁敏组件122的磁场强度被控制或被切换的电子开关元件124，诸如晶体管，优选地FET(场效应晶体管)。电子开关元件124优选地被配置为将输出端子126、127之间的连接、并且因此信号端子114和参考端子116之间的连接、以及数字输入端子14和第一电源端子16之间的连接切换到具有高电阻的第一状态(电子开关元件124处于非传导或断开状态)或者切换到具有低电阻或短路的第二状态(电子开关元件124处于传导或闭合状态)。换言之，磁敏单元100被配置为：当由可移动磁元件施加的磁场或磁通量对应于第一条件(弱或不存在磁场或磁通量)时，呈现在信号端子114和参考端子116之间提供高电阻的第一状态，以在数字输入端子14处生成第一数字信号电平(HIGH)，以及当由可移动磁元件施加的磁场或磁通量对应于第二条件(强或存在磁场或磁通量)时，呈现在信号端子114和参考端子116之间提供低电阻或短路的第二状态，以在数字输入端子14处生成第二数字信号电平(LOW)。磁传感器元件120的内部结构不限于上述结构，并且其它设计是可行的。例如，磁传感器元件120可以进一步包括诸如运算放大器或比较器的控制电路，用于接收来自磁敏组件122的信号并向电子开关元件124提供合适的控制信号。磁传感器元件120也可以基于感应，并且可以包括感应线圈。在这种情况下，代替检测磁场或磁通量的强度，检测在磁传感器元件120处的磁通量的变化率，其中检测作为第一条件的增加的磁场或磁通量和作为第二条件的减小的磁场或磁通量，并将其转换成控制电子开关元件124的信号。独立于磁传感器元件120的类型，可移动磁元件可以包括永磁体或由软磁材料制成的磁通量传导元件。如果可移动磁元件包括软磁材料，则磁敏单元100优选地进一步包括永磁体和以下磁路，所述磁路受到可移动磁元件的移动的影响，使得在磁敏组件122处的磁场或磁通量在第一和第二条件之间变化。换言之，移动的磁元件改变磁有效气隙，从而改变磁阻和磁通量。
磁敏单元100进一步包括缓冲电源单元130，所述缓冲电源单元130具有直接连接到磁敏单元100的参考端子116的第一端子132、和直接连接到磁敏单元100的信号端子114的第二端子134、以及连接到磁传感器元件120的电源端子128的第三端子136。缓冲电源单元130被配置为：从磁敏单元100的信号端子114和参考端子116生成连续的(缓冲的)辅助电压Va，并在连接到磁传感器元件120的端子128的第三端子136处提供所述连续的辅助电压Va，以便即使当泵轮旋转并且磁传感器元件120的电子开关元件124使得其输出端子126、127间歇地短路、以及信号端子114处的电压周期性地崩溃(collapses)到接近零时，也向磁传感器元件120可靠地提供足够的操作电压电平。
如图2所示，在本发明的第一优选实施例中，缓冲电源单元130包括在第二端子134和第三端子136之间连接的作为整流元件的二极管320(优选为肖特基二极管)、以及在第一端子132和第三端子136之间连接的作为缓冲元件的电容器310。可选地，超级电容器或蓄电池或可再充电电池也可以用作缓冲元件。整流元件或二极管320限制在第二端子134和第三端子136之间流动的电流的方向，使得当信号端子114处的电压处于高电平时，即当晶体管124处于断开状态或高电阻状态时，电容器310可以被充电，但是当信号端子114处的电压处于低电平时，即当晶体管124处于闭合状态或低电阻状态时，电容器310的放电被阻止。电容器310优选地包括具有良好高频特性的较小陶瓷电容器和具有较大容量(例如6.8μF至10μF等)的电解钽电容器、或者在单个组件中提供高频率响应与大电容之间的折衷的MLCC(多层片式电容器)，以为磁传感器元件120的电源提供足够的缓冲容量。可用作磁传感器元件120的商业上可获得的磁敏芯片可能需要约3V的电源电压和约0.2mA或更小的电源电流。以这种方式，可以通过桥接出现在信号端子114处的通常的低电平信号周期，来确保磁传感器元件120的缓冲电源，而无需向磁传感器元件120的电源端子128供应的辅助电压电平Va的任何显著下降。以这种方式，可以确保磁敏单元100的可靠操作，从而确保根据本发明的流量计的可靠操作。
如图3所示，根据本发明的第二实施例，缓冲电源单元130包括作为整流元件的有源整流器330。与两端子二极管320相比，本领域中本身已知的有源整流器330可以具有连接到第一端子132的另一端子，但在图3中未示出。有源整流器330优于二极管320，因为二极管处的压降(在肖特基二极管的情况下，约为0.2至0.3V)可以进一步减小到小于0.1V的有源整流器处的压降，使得根据第二实施例的缓冲电源单元130可以在磁传感器元件120的电源端子128处提供更高的辅助电压电平。以这种方式，更多种类的商业上可获得的传感器芯片可以用于磁传感器元件120。
如果流体停止并且流量计的泵轮或叶轮停止在其中可移动磁元件向磁敏单元100施加强磁场或磁通量的位置(第二条件)，则晶体管124在较长的时间段内切换到其传导(闭合)状态。在这种情况下，信号端子114处的电压电平也在较长的时间段内保持在非常低的电平，使得电容器310通过由磁传感器元件120汲取的电流逐渐放电，并且辅助电压Va逐渐降低。一旦辅助电压Va下降到低于磁传感器元件120的额定操作电压，磁传感器元件120就可以进入未定义的操作状态，所述未定义的操作状态可以提供出现在信号端子114和参考端子116之间的未定义的电阻。这可能导致在信号端子114和参考端子116之间提供中值电阻的浮动状态，或者导致辅助电压Va和出现在信号端子114和参考端子116之间的电阻的振荡，从而导致信号端子114处的电压电平的振荡。如果这种振荡越过控制单元10的低电压阈值和高电压阈值，则控制单元10检测到指示流体流动的脉冲序列，尽管流体流动已经停止。为了防止根据本发明的流量计的这样的故障，可以采取以下措施。
在本发明的进一步实施例中，磁传感器元件120被配置为：使得当可移动元件停止时，磁传感器元件120滑入并保持在信号端子114和参考端子116之间提供中值电阻的或多或少稳定的第三状态，从而由磁元件施加的磁通量连续地为强或存在(第二条件)。在这种情况下，该中值电阻必须足够低以将信号端子114处的电压保持低于控制单元10的数字输入端子14的高电平阈值(第一数字信号电平)，使得在数字输入端子14处不生成和检测到高电平脉冲。同时，磁敏单元100的信号端子114处的电压电平足够高，以通过将晶体管124保持在其断开状态和其闭合状态之间的浮动状态来维持该第三状态。以这种方式，当流体流动并且泵轮停止在其中将强磁场或磁通量施加到磁敏单元100的位置时，在控制单元10的数字输入端子14处将不会检测到脉冲。
在另一实施例中，磁敏单元100进一步包括连接到磁传感器元件120的适配单元140。适配单元140可以包括另外的电阻器、电感器或电容器元件，或者还可以包括诸如晶体管的有源电子元件，以便适配磁传感器元件120，使得磁传感器元件120或磁敏单元100各自滑入并保持所述第三状态。以这种方式，商业上可获得的传感器芯片也可以用作本身不会表现出期望行为的磁传感器元件120。
在进一步实施例中，磁传感器元件120被配置为：使得当可移动元件停止从而由磁元件施加的磁通量连续地强或存在(第二条件)时，磁传感器元件120进入其中其在第四状态和第五状态之间振荡的稳定振荡状态，所述第四状态在信号端子114和参考端子116之间提供相对低的电阻，使得在信号端子114处生成低电平信号(第二数字信号电平)，并且所述第五状态在信号端子114和参考端子116之间提供相对高的电阻，使得在信号端子114处生成高电平信号(第一数字信号电平)。该稳定振荡优选地表现出预定特性频率，该预定特性频率可以是流量计传感器布置的谐振频率。可替代地或另外地，该稳定振荡表现出预定特性脉冲占空比，即第四状态和第五状态的持续时间之间的特性比率。在这种情况下，控制单元或评估电路10被配置为检测在流量计的正常操作期间优选地不出现的该预定特性频率和/或该预定特性脉冲占空比，并且因此确定流体流动和流量计的泵轮已经停止。
在另一实施例中，磁敏单元100进一步包括连接到磁传感器元件120的适配单元140。适配单元140可以包括另外的电阻器、电感器或电容器元件，或者还可以包括诸如晶体管的有源电子元件，以便适配磁传感器元件120，使得当由磁元件施加的磁通量持续地强或存在时，磁传感器元件120或磁敏单元100分别以预定频率和/或预定脉冲占空比进入在第四状态和第五状态之间的稳定振荡，如上所述。以这种方式，商业上可获得的传感器芯片也可以用作本身不会表现出期望行为的磁传感器元件120。
适配单元140可以例如包括在磁传感器元件120的输出端子127和电源端子128之间连接的电容器和/或在输出端子126和电源端子128之间连接的电阻器，以便抑制任何振荡，或者替代地，以便强加预定特性谐振频率或预定特性脉冲占空比。
磁敏单元100的所有组件优选地与插头一起安装在单个电路板上，所述插头与流量计的传感器插座相匹配。因此，磁敏单元100可以被另一磁敏单元100或具有类似插头和类似维度的常用簧片触点单元容易地替代。这在家用电器的生产期间提供了额外的自由度，使得制造商可以取决于要满足的要求在根据本发明的更便宜的簧片触点单元50和更可靠的磁敏单元100之间进行任意选择。
在本发明的替代实施例中，限制元件12和控制单元10可以布置在流量计模块内，或者可以安装在家用电器的另一组件上。例如，控制单元10的功能可以集成在家用电器的控制装置中。将控制装置10的数字输入端子14连接到第一电源电压Vs1的图1的限制元件12可以是如上所述的电阻器，或者可以是恒流源或类似于欧姆电阻的任何其它限制电路，所述任何其它限制电路在电子开关元件124处于其非传导(断开)状态时在数字输入端子14处生成高电平电压信号，并且在电子开关元件124处于其传导(闭合)状态时在数字输入端子14处生成接近零(地)的低电平电压信号。例如，所谓的弱晶体管可以用作限制元件12，诸如被配置为保持具有增加的电阻的传导状态(中值传导状态)的FET。
在本发明的优选实施例的上述描述中，假设磁敏单元100的第一状态在磁敏单元100的端子114、116之间提供高电阻，磁敏单元100的第二状态在磁敏单元100的端子114、116之间提供低电阻或短路，并且磁场或磁通量的第一条件对应于弱或不存在的磁场或磁通量，以及磁场或磁通量的第二条件对应于强或存在的磁场或磁通量。此外，假设第一数字信号电平为高并且第二数字信号电平为低。然而，可以想到，磁敏单元100的第一状态在磁敏单元100的端子114、116之间提供低电阻或短路，并且磁敏单元100的第二状态在磁敏单元100的端子114、116之间提供高电阻。可替代地或另外地，磁场或磁通量的第一条件对应于强或存在的磁场或磁通量、并且磁场或磁通量的第二条件对应于弱或不存在的磁场或磁通量也是可能的。替代地或附加地，第一数字信号电平为低并且第二数字信号电平为高也是可能的。这样的修改是所公开的原理的简单反转，并且落入本发明的含义内。本领域技术人员能够例如通过交换某些端子或组件(诸如二极管320或电容器310)的极性或通过用互补类型的类似组件替代一些组件(例如，用p型FET替代图1中所示的n型FET 24)，来相应地适配公开的电路图和构造。
附图标记的列表
10 控制单元
12 限制元件
14 数字输入端子
16、18 第一和第二电源端子
50 簧片触点
100 磁敏单元
114 磁敏单元的信号端子
116 磁敏单元的参考端子
120 磁传感器元件
122 磁敏组件
124 电子开关元件
126、127 磁传感器元件的第一输出端子和第二输出端子
128 磁传感器元件的电源端子
130 缓冲电源单元
132、134、136 缓冲电源单元的第一、第二和第三端子
140 适配单元
310 缓冲元件、电容器
320 二极管
330 有源整流器

Claims (15)

1.一种用于家用电器的流量计，所述流量计包括：
控制单元(10)，具有第一电源端子(16)、第二电源端子(18)、和经由限制元件(12)连接到所述第二电源端子(18)的数字输入端子(14)，其中所述数字输入端子(14)被配置为接收数字电压信号；
可移动元件，所述可移动元件通过流体的流动而移动，并且包括至少一个可移动磁元件；以及
双引线磁敏单元(100)，被布置为检测由所述可移动磁元件施加的磁场或磁通量，并且包括信号端子(114)和参考端子(116)，所述信号端子(114)被配置为连接到所述控制单元(10)的数字输入端子(14)，并且所述参考端子(116)被配置为连接到所述控制单元(10)的第一电源端子(16)；
其特征在于，所述磁敏单元(100)包括：
磁传感器元件(120)，具有分别连接到所述磁敏单元(100)的信号端子(114)和参考端子(116)的两个输出端子(126，127)、和电源端子(128)；以及
缓冲电源单元(130)，连接到所述磁敏单元(100)的信号端子(114)和参考端子(116)，并且被配置为从所述磁敏单元(100)的信号端子(114)和参考端子(116)生成连续的辅助电压(Va)，并在所述磁传感器元件(120)的电源端子(128)处提供所述连续的辅助电压(Va)。
2.根据权利要求1所述的流量计，
其中所述缓冲电源单元(130)包括连接在所述磁敏单元(100)的参考端子(116)和所述磁传感器元件(120)的电源端子(128)之间的缓冲元件(310)、以及连接在所述磁敏单元(100)的信号端子(114)和所述磁传感器元件(120)的电源端子(128)之间的整流元件(320，330)。
3.根据权利要求2所述的流量计，
其中所述整流元件(320)包括二极管。
4.根据权利要求2所述的流量计，
其中所述整流元件(330)包括有源整流器。
5.根据前述权利要求中任一项所述的流量计，
其中所述磁传感器元件(120)包括霍尔效应传感器，所述霍尔效应传感器包括霍尔效应元件(122)和电子开关元件(124)。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的流量计，
其中所述磁传感器元件(120)包括磁阻传感器，所述磁阻传感器包括磁阻元件(122)和电子开关元件(124)。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的流量计，
其中所述磁传感器元件(120)包括感应传感器，所述感应传感器包括感应线圈和电子开关元件(124)。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的流量计，
其中所述可移动磁元件包括永磁体。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的流量计，
其中所述可移动磁元件包括磁通量传导元件。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的流量计，
其中所述磁敏单元(100)被配置为：当由所述可移动磁元件施加的磁场或磁通量对应于第一条件时，呈现在所述信号端子(114)和所述参考端子(116)之间提供高电阻的第一状态，以在所述数字输入端子(14)处生成第一数字信号电平，以及当由所述可移动磁元件施加的磁场或磁通量对应于第二条件时，呈现在所述信号端子(114)和所述参考端子(116)之间提供低电阻或短路的第二状态，以在所述数字输入端子(14)处生成第二数字信号电平。
11.根据权利要求10所述的流量计，
其中所述磁敏单元(100)被配置为：当所述可移动元件停止时，呈现并保持在所述信号端子(114)和所述参考端子(116)之间提供中值电阻的第三状态，使得由所述可移动磁元件施加的磁场或磁通量连续地对应于所述第二条件，其中所述中值电阻足够低以防止在所述控制单元(10)的数字输入端子(14)处生成所述第一数字信号电平。
12.根据权利要求11所述的流量计，
其中所述磁敏单元(100)还包括适配单元(140)，所述适配单元(140)连接到所述磁传感器元件(120)并且被配置为适配所述磁传感器元件(120)，使得当由所述可移动磁元件施加的磁场或磁通量连续地对应于所述第二条件时，所述磁敏单元呈现并保持所述第三状态。
13.根据权利要求10所述的流量计，
其中所述磁敏单元(100)被配置为：当所述可移动元件停止时，以预定频率和/或预定脉冲占空比在第四状态和第五状态之间振荡，使得由所述可移动磁元件施加的磁场或磁通量连续地对应于所述第二条件，其中所述第四状态在所述信号端子(114)和所述参考端子(116)之间提供电阻，以在所述数字输入端子(14)处生成所述第一数字信号电平，并且所述第五状态在所述信号端子(114)和所述参考端子(116)之间提供电阻，以在所述数字输入端子(14)处生成所述第二数字信号电平，并且其中所述预定频率和/或所述预定脉冲占空比由所述控制单元(10)检测以确定所述流体流动已经停止。
14.根据权利要求13所述的流量计，
其中所述磁敏单元(100)还包括适配单元(140)，所述适配单元(140)连接到所述磁传感器元件(120)并且被配置为适配所述磁传感器元件(120)，使得当由所述可移动磁元件施加的磁场或磁通量连续地对应于所述第二条件时，所述磁敏单元以所述预定频率和/或所述预定脉冲占空比在所述第四状态和所述第五状态之间振荡。
15.一种双引线磁敏单元(100)，用于与根据前述权利要求中任一项所述的流量计一起使用，所述双引线磁敏单元(100)包括：
信号端子(114)和参考端子(116)；
磁传感器元件(120)，具有分别连接到所述磁敏单元(100)的信号端子(114)和参考端子(116)的两个输出端子(126，127)、和电源端子(128)；以及
缓冲电源单元(130)，连接到所述磁敏单元(100)的信号端子(114)和参考端子(116)，并且被配置为从所述磁敏单元(100)的信号端子(114)和参考端子(116)生成连续的辅助电压(Va)，并在所述磁传感器元件(120)的电源端子(128)处提供所述连续的辅助电压(Va)。
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