CN204228213U - 一种微型高频率低功耗可逆式磁传感器 - Google Patents
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Abstract
一种微型高频率低功耗可逆式磁传感器，包括一块小的电路板，电路板的正面焊接磁传感器A，反面焊接磁传感器B，电路板安装在密封盒内，密封盒用来固定电路板并隔离水表中的液体，在密封盒的下方有环形磁铁，环形磁铁安装在叶轮轴的顶端；磁传感器A、磁传感器B、环形磁铁和叶轮的中心在俯视图上重合，位于一条竖直的直线上，由电路板、磁传感器A、磁传感器B构成的微型传感器模块，通过信号输出线与微处理器相连，将正向或者反向的流量信号送给微处理器。磁传感器A与磁传感器B为方形薄板状，平行且平面轴线角度相差45°。叶轮旋转1周，磁传感器A和磁传感器B各自产生2个周期方波信号，磁传感器A与磁传感器B的导通夹角为90°，截止夹角也为90°。本实用新型的优点，该传感器模块体积小，便于设计安装，高频率，低功耗，可实现正向与逆向的信号采样。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种水表流量计量的传感器，更具体的说，是涉及一种适用于电子水表的高频率低功耗可逆式磁性传感器。
背景技术
目前常用于水表流量计量的传感器有双干簧管磁性传感器或双霍尔磁性传感器。双干簧管磁性传感器的最大采用频率不超过10HZ，而且其器械的开关寿命低于10万次，所以不适用于智能水表的高速采样。而双霍尔磁性传感器要实现高速采样，功耗要增加，不满足水表低功耗的设计要求，而且还不能检测水表反向计量的信号。
然而本实用新型介绍的一种微型高频率低功耗可逆式磁性传感器，可以直接从高速旋转的叶轮上取信号，具有很高的采样频率和超低的功耗，还能检测水表正反向的采样信号，而且体积小，结构简单，便于安装，可移植性好。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种微型的、高频率的、可逆向计数的、低功耗的智能式传感器。传感器平行磁场方向，输出高电平，垂直磁场方向，输出低电平，完全与磁场级性无关。只要磁场在一定范围反复变化，传感器就会反复导通与截止。水表叶轮周期旋转时，传感器就会输出连续的脉冲信号。
这种微型高频率低功耗可逆式磁传感器，包括一块小的电路板，其特征在于，电路板的正面焊接磁传感器A，反面焊接磁传感器B，电路板安装在密封盒内，密封盒用来固定电路板并隔离水表中的液体，在密封盒的下方有环形磁铁，环形磁铁安装在叶轮轴的顶端；磁传感器A、磁传感器B、环形磁铁和叶轮的中心在俯视图上重合，位于一条竖直的直线上，由电路板、磁传感器A、磁传感器B构成的微型传感器模块，通过信号输出线与微处理器相连，将正向或者反向的流量信号送给微处理器。
磁传感器A与磁传感器B为方形薄板状，平行且平面轴线角度相差45°。
本实用新型的优点，该传感器模块体积小，便于设计安装，高频率，低功耗，可实现正向与逆向的信号采样。
附图说明
图1是本实用新型的主体结构示意图；
图2是图1中的传感器俯视图；
图3是传感器旋转平面动态位置示意图；
图4是结合图3给出的正方向旋转的波形和2位数据编码图；
图5是结合图3给出的反方向旋转的波形和2位数据编码图；
图6是传感器电源波形图与信号输出波形图。
图中的序号：1、环形磁铁；2、电路板；3、磁传感器A；4、磁传感器B；
5、密封盒；6、叶轮；7、信号输出线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
在图1中，这种微型高频率低功耗可逆式磁传感器，安装在水表内部，它包括一块电路板2，电路板2的正面焊接磁传感器A，电路板2的反面焊接磁传感器B，电路板2安装在密封盒5内，密封盒5用来固定电路板2并隔离水表中的液体，在密封盒5的正下方有环形磁铁1，环形磁铁1固定安装在叶轮6中心轴的顶端；磁传感器A、磁传感器B、环形磁铁1和叶轮6的中心在俯视图上重合，位于一条竖直的直线上，由电路板2、磁传感器A、磁传感器B构成的微型传感器模块，通过信号输出线7与微处理器相连，将正向或者反向的流量信号送给微处理器。
附图2是图1中的传感器俯视图。磁传感器A、磁传感器B、环形磁铁1和叶轮6的中心在俯视图上重合，位于一条竖直的直线上，磁传感器A、磁传感器B平面轴线夹角为45°，磁传感器A、磁传感器B和环形磁铁1在俯视图中的安装位置，应满足下述条件：叶轮旋转1周，磁传感器A和磁传感器B各自产生2个周期方波信号，磁传感器A与磁传感器B的导通夹角为90°，截止夹角也为90°。磁传感器A与磁传感器B均为方形，由电路板、磁传感器A、磁传感器B构成的微型传感器模块面积不超过1平方厘米，厚度不超过2毫米。
附图3是传感器旋转平面动态位置示意图。其中五个图分别是环形磁铁在0°、45°、90°、135°和180°时的位置状态。
附图4是结合图3给出的正向旋转的波形和2位数据编码图。附图5是结合图3给出的反向旋转的波形和2位数据编码图。现结合图4与图5对传感器的正反向识别原理加以说明，磁传感器导通输出逻辑电平“1”，磁传感器截止输出逻辑电平“0”，2位数据编码的前一位为磁传感器A的状态，后一位为磁传感器B的状态。叶轮每转过45°改变一个状态，一个信号周期产生5个状态即0°、45°、90°、135°、180°（见图3），叶轮旋转一周，磁传感器A和磁传感器B各自产生2个周期方波信号。叶轮正转时，传感器A与传感器B的2位数据编码为00、01、11、10、00，反转状态时传感器的2位数据编码为00、10、11、01、00，只有在产生了一个完整的5个状态编码后才能进行一次计数，并根据编码顺序来确定正反转方向。
附图6中所示的电源波形可以计算出，磁传感器的平均消耗电流：
平均消耗电流=Ipp*Ton/Cycle。式中：Ipp≤1.5mA，Ton≥3us，Cycle为采样的周期。
结合水表实际流量情况，当叶轮转速为50rpm时，叶轮每旋转一周（360°），传感器可输出8个状态编码，平均每个状态周期为1S/50rpm/8=2.5ms，在过载情况下保证每个脉冲信号检测2次以上，要求传感器的检测周期为2.5ms/2=1.25ms，在程序设计中，取传感器的检测周期Cycle =1ms，其检测频率为1KHZ。由于该传感器的电源开启速度特别快，能达到500ns以下，有磁场的情况下，信号输出最小脉宽为3us，最高频率可到达30kHz，所以该器件完全满足高频检测的设计要求。
最后代入公式，平均消耗电流=Ipp*Ton/Cycle=4.5uA/S，按照一般锂电池3000mAH的容量来计算，再加上微处理器系统的功耗，电池使用寿命至少10年，满足低功耗的设计要求。
这样就能保证，叶轮在高速旋转情况下，微型传感器模块将正向或者反向的流量信号，通过信号输出线7准确地传输给微处理器进行处理，从而实现高频率低功耗可逆式的计量。
Claims (4)
1. 一种微型高频率低功耗可逆式磁传感器，包括一块小的电路板，其特征在于，电路板的正面焊接磁传感器A，反面焊接磁传感器B，电路板安装在密封盒内，密封盒用来固定电路板并隔离水表中的液体，在密封盒的下方有环形磁铁，环形磁铁安装在叶轮轴的顶端；磁传感器A、磁传感器B、环形磁铁和叶轮的中心在俯视图上重合，位于一条竖直的直线上，由电路板、磁传感器A、磁传感器B构成的微型传感器模块，通过信号输出线与微处理器相连，将正向或者反向的流量信号送给微处理器。
2.根据权利要求1所述的一种微型高频率低功耗可逆式磁传感器，其特征在于，磁传感器A与磁传感器B为方形薄板状，平行且平面轴线角度相差45°。
3.根据权利要求1所述的一种微型高频率低功耗可逆式磁传感器，其特征在于，磁传感器A、磁传感器B和环形磁铁1在俯视图中的安装位置，应满足下述条件：叶轮旋转1周，磁传感器A和磁传感器B各自产生2个周期方波信号，磁传感器A与磁传感器B的导通夹角为90°，截止夹角也为90°。
4.根据权利要求1所述的一种微型高频率低功耗可逆式磁传感器，其特征在于，由电路板、磁传感器A、磁传感器B构成的微型传感器模块面积不超过1平方厘米，厚度不超过2毫米。
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| CN201420769974.1U CN204228213U (zh) | 2014-12-10 | 2014-12-10 | 一种微型高频率低功耗可逆式磁传感器 |
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| CN201420769974.1U CN204228213U (zh) | 2014-12-10 | 2014-12-10 | 一种微型高频率低功耗可逆式磁传感器 |
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| CN204228213U true CN204228213U (zh) | 2015-03-25 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112254778A (zh) * | 2020-09-22 | 2021-01-22 | 无锡中仪智能科技有限公司 | 一种计量水无线远传水表 |
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2014
- 2014-12-10 CN CN201420769974.1U patent/CN204228213U/zh active Active
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