CN201177524Y - 高精度高稳定流量计无磁传感器 - Google Patents

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CN201177524Y CNU2008200114801U CN200820011480U CN201177524Y CN 201177524 Y CN201177524 Y CN 201177524Y CN U2008200114801 U CNU2008200114801 U CN U2008200114801U CN 200820011480 U CN200820011480 U CN 200820011480U CN 201177524 Y CN201177524 Y CN 201177524Y
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谢荣涛
高伟
郑君日
郑微
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Rui Yu Yu (Shenyang) Energy Technology Co., Ltd.
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TAIYU ELECTROMECHANICAL CO Ltd SHENYANG
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Abstract

本实用新型属计量传感器领域，尤其涉及一种高精度高稳定流量计无磁传感器，包括LC高频振荡电路、检波滤波部分、微控制器单元、稳压源及金属阻尼部分；所述LC高频振荡电路的信号输出端与检波滤波部分的输入端相接；所述检波滤波部分的信号输出端接微控制器单元的信号输入端；所述金属阻尼部分与LC高频振荡电路非接触式连接；所述稳压源与LC高频振荡电路构成闭合回路；在所述LC高频振荡电路的一端配有开关；所述微控制器单元的信号输出端接所述开关的信号输入端；所述开关与稳压源、高频振荡电路构成闭合回路；所述微控制器单元控制开关的关断并对检波滤波后的信号进行处理及输出。本实用新型生产成本低，测量精度高并具有很高稳定性。

Description

高精度高稳定流量计无磁传感器
技术领域
本实用新型属计量传感器领域，尤其涉及一种高精度高稳定流量计无磁传感器。
背景技术
目前，采用LC振荡电路的流量计无磁传感器，基本上都是将LC振荡电路产生的振荡信号直接输入或经过检波后输入处理单元，并且流量计叶轮每转一周仅输出一个脉冲，上述无磁传感器由于结构及软件设计上的缺陷，其测量精度低，性能不是很稳定，特别是工作范围包括高温区的应用在热水表或热量表上的无磁传感器。
实用新型内容
本实用新型旨在克服现有技术的不足之处而提供一种生产成本低，测量精度高并具有很高稳定性的高精度高稳定流量计无磁传感器。
为达到上述目的，本实用新型是这样实现的：
一种高精度高稳定流量计无磁传感器，包括LC高频振荡电路、检波滤波部分、微控制器单元、稳压源及金属阻尼部分；所述LC高频振荡电路的信号输出端与检波滤波部分的输入端相接；所述检波滤波部分的信号输出端接微控制器单元的信号输入端；所述金属阻尼部分与LC高频振荡电路非接触式连接；所述稳压源与LC高频振荡电路构成闭合回路。
作为一种优选方案，本实用新型在所述LC高频振荡电路的一端配有开关；所述微控制器单元的信号输出端接所述开关的信号输入端；所述开关与稳压源、高频振荡电路构成闭合回路；所述微控制器单元控制开关的关断并对检波滤波后的信号进行处理及输出。
作为另一种优选方案，本实用新型所述检波滤波部分包括电容、电阻滤波单元及检波二极管单元。
本实用新型所述金属阻尼部分中的金属阻尼片可采用半圆形结构；当然根据设计需要也可采用其它结构形式。
本实用新型LC高频振荡信号经过检波和滤波后得到低频包络线再输入到微控制器单元，与将LC高频振荡信号直接输入到微控制器单元和仅通过检波的现有技术方案相比，由于信号变化速度相对较低，微控制器不需要太高的处理速度，可以选用一些价格较低的微控制器来降低成本，微控制器单元根据LC高频振荡信号衰减时间的变化量来判断叶轮是否转动。本实用新型具有生产成本低，测量精度及稳定性高等特点。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。本实用新型的保护范围将不仅局限于下列内容的表述。
图1为本实用新型整体装配图；
图2为本实用新型电路原理框图；
图3为本实用新型的具体电路原理图；
图4为本实用新型运行程序流程框图。
具体实施方式
如图1、2、3所示，一种高精度高稳定流量计无磁传感器，其特征在于：包括LC高频振荡电路、检波滤波部分、微控制器单元、稳压源及金属阻尼部分；所述LC高频振荡电路的信号输出端与检波滤波部分的输入端相接；所述检波滤波部分的信号输出端接微控制器单元的信号输入端；所述金属阻尼部分与LC高频振荡电路非接触式连接；所述稳压源与LC高频振荡电路构成闭合回路；在所述LC高频振荡电路的一端配有开关；所述微控制器单元的信号输出端接所述开关的信号输入端；所述开关与稳压源、高频振荡电路构成闭合回路；所述微控制器单元控制开关的关断并对检波滤波后的信号进行处理及输出；本实用新型所述检波滤波部分包括电容C2、电阻滤波单元R2及检波二极管单元D1。本实用新型所述金属阻尼部分中的金属阻尼片4为半圆形结构。根据设计需要，金属阻尼片4也可采用其它结构形式。
如图1所示，1为无磁组件电路板，2为LC高频振荡电路线圈探头，3为流量计叶轮，4为金属阻尼片。本实用新型金属阻尼片4安装在流量计叶轮3的上部，为半圆形。LC高频振荡电路中的电感线圈放在流量计叶轮3上方，与叶轮通过流量计上盖隔离。微控制器单元每隔一定时间激励LC高频振荡电路使其产生高频振荡，当电感线圈下方有金属阻尼片4时，高频振荡衰减变快，当电感线圈下方无金属阻尼片4时，高频振荡衰减变慢，叶轮转动时金属阻尼片4就会使电感线圈中的高频振荡衰减时间长度周期变化，高频振荡经过检波和滤波电路后变为该振荡的包络线，然后输入到微控制器单元测量包络线衰减时间，当微控制器单元发现测量到的高频振荡衰减时间长度增大或减小达到一定程度时就发出脉冲，这样金属阻尼片4转动一圈发出两个脉冲。
本实用新型与转动一圈发出一个脉冲相比，其单位脉冲所表示的流量值减少了一半，因而大大提高了流量测量精度。
图4为本实用新型运行程序流程框图，本实用新型当叶轮上的金属阻尼片远离电感线圈时，LC高频振荡衰减时间会增加，此时纪录高振荡衰减的最长时间，接下来，下次高频振荡衰减时间与上次高频振荡衰减时间进行比较，如果长于上次，那么下次作为最长值取代上次记录的最长值，这样就可以取得高频振荡的最长衰减时间，而当下次高频振荡衰减时间与上次高频振荡衰减时间进行比较的结果为短于最长值时，说明金属阻尼片已经开始接近电感线圈，当短于最长值超过预定的数量时，就可以认为叶轮已经转了半周，可以发出一个脉冲，同时开始记录高频振荡衰减时间的最小值，与前面类似，下次高频振荡衰减时间与上次高频振荡衰减时间进行比较，如果短于上次，那么下次作为最短值取代上次记录的最短值，这样就可以取得高频振荡的最短衰减时间，而当下次高频振荡衰减时间与上次高频振荡衰减时间进行比较的结果为长于最短值时，说明金属阻尼片4又开始远离电感线圈。当长于最短值超过预定的数量时，就可以认为叶轮转过了另半周，可以发出另一个脉冲，然后周而复始，这种检测方法的好处是由于高频振荡衰减时间是动态记录的，当元件参数随时间和外界温度变化时，高频振荡衰减时间的最长和最短值也跟随变化，不会产生固定门限方案中，元器件参数变化过大时，高频振荡衰减时间变化太大，产生总大于门限或总小于门限的现象而导致传感器失效；还有由于微控制器单元根据高频振荡衰减时间的变化量判断叶轮是否转动，本方案就不会产生固定门限方案中，当叶轮处于临界位置时，由于外界干扰或内部电路噪声而使测量值有时高于门限有时低于门限而产生错误信号，对由于叶轮的抖动而产生的影响也有很强的抵抗能力。
如图3所示，图中的C0，L0构成高频振荡电路。稳压源为振荡电路提供稳定的电压源，通过微控制器单元对开关进行控制，R1为限流电阻，用于调整L0电感线圈中的合适电流，D1为检波二极管，R2，C2为滤波电路。当微控制器单元控制开关接通时，稳压源V+输出电流经L0，R1，开关构成回路。而当开关断开时，电感L0中的电流必然向C0充电，然后C0又向L0放电，如此在L0，C0中形成高频自由振荡，此高频振荡信号经D1检波后变成低频包络信号，再经R2，C2滤波后进入微控制器输入端，然后经微控制器处理后，输出脉冲。
现有无磁采集技术中，有的厂家产品中，振荡电路产生的高频振荡信号直接进入微控制器处理，再将处理结果与固定的电压值或计数值进行比对。高频振荡信号直接进入到微控制器，由于信号频率较高，对微控制器性能要求较高，单片机的运算工作较多，流程较复杂，造成电路功耗和成本的增加。由于产品制造时的元器件参数不可能完全一致，同时当环境温度或元器件老化时元器件参数也会发生变化，当参数变化较大时，就有可能使输入信号的变化幅度不能穿越过固定电压值或计数值而导致产品失效。还有当被检信号与固定比较值接近时，外界的小量变化就会使被检信号跨越过固定比较值，导致误触发。
本实用新型将振荡电路产生的高频振荡信号经检波滤波后变成低频信号再进入到微控制器中的比较器输入端，降低了微控制器的处理难度，此方法只增加几个元件即可将性能很大改进。同时在软件上不根据被检电压或计数是否经过了固定比较值来判断状态，而是根据电压或计数值变化的大小是否超过门限值来判断状态，这相当于固定比较值会随着被检信号变化范围的漂移而浮动，从而避免了元器件参数不一致和环境变化造成的影响，同时避免叶轮处于临界状态时，产生误触发。与现有产品相比，产品的价格、可靠性、准确度有很大的提高。

Claims (4)

1、一种高精度高稳定流量计无磁传感器，其特征在于：包括LC高频振荡电路、检波滤波部分、微控制器单元、稳压源及金属阻尼部分；所述LC高频振荡电路的信号输出端与检波滤波部分的输入端相接；所述检波滤波部分的信号输出端接微控制器单元的信号输入端；所述金属阻尼部分与LC高频振荡电路非接触式连接；所述稳压源与LC高频振荡电路构成闭合回路。
2、根据权利要求1所述的高精度高稳定流量计无磁传感器，其特征在于：在所述LC高频振荡电路的一端配有开关；所述微控制器单元的信号输出端接所述开关的信号输入端；所述开关与稳压源、高频振荡电路构成闭合回路；所述微控制器单元控制开关的关断并对检波滤波后的信号进行处理及输出。
3、根据权利要求1或2所述的高精度高稳定流量计无磁传感器，其特征在于：检波滤波部分包括电容(C2)、电阻滤波单元(R2)及检波二极管单元(D1)。
4、根据权利要求3所述的高精度高稳定流量计无磁传感器，其特征在于：所述金属阻尼部分中的金属阻尼片为半圆形结构。
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