CN207066516U - 一种水流量传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种水流量传感器，其包括霍尔芯片、PCB电路板、与霍尔芯片电源端及输出端并联的上拉电阻、装有磁钢的涡轮，其特征在于：所述的霍尔芯片的电源端与地端并联一个TVS管；所述的霍尔芯片、上拉电阻、TVS管通过焊接方式固定在PCB电路板上，通过调整PCB电路板与涡轮的位置关系，确保霍尔芯片处于涡轮侧边。本实用新型主要解决水流量传感器的霍尔芯片在电路点火时容易被击穿而造成水流量传感器损坏的问题。本实用新型提供的技术方案可根据实际情况设计不同的尺寸、涡轮叶片数、霍尔芯片感应磁场大小或磁钢磁场大小等，以满足不同家用电器对于水流量检测的不同需求。

Description

一种水流量传感器

技术领域

本实用新型涉及家用电器水流量检测领域，特别是涉及一种水流量传感器。

背景技术

随着各种家用电器大量普及，人们对于家用电器的功能性要求越来越高，要求具有控温、控量、节能等功能，而对于与水有关的家用电器而言，往往需要通过控制水流量来达到控温、控量、节能等目的。因此，水流量传感器在家用电器中得到广泛使用。

目前，现有技术中的水流量传感器（电路图见附图1）是由霍尔芯片、PCB电路板（Printed Circuit Board，又称“印制电路板”）、上拉电阻、涡轮以及磁铁构成。当水流带动涡轮转动，涡轮带动磁铁转动时，霍尔芯片感应的磁场发生变化。磁铁靠近霍尔芯片，磁场变大，输出高电平。磁铁远离霍尔芯片，磁场变小，输出低电平。涡轮旋转一周，霍尔芯片输出一个周期的信号给MCU（Microcontroller Unit，又称“微控制单元”），通过MCU计算水流大小及水流量。但是，现有技术中的水流量传感器是通过电器自带的电路板供电，电路点火的时会产生一个瞬态高压尖峰脉冲，这个电压超过了霍尔芯片的最大耐电压，会击穿霍尔芯片，从而损坏水流量传感器。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种水流量传感器，主要解决上述现有技术存在的水流量传感器的霍尔芯片在电路点火时容易被击穿而造成水流量传感器损坏的问题。它通过在霍尔芯片的电源端与地端并联一个TVS管（Transient Voltage Suppressor，又称“瞬态抑制二极管”），霍尔芯片、TVS管和上拉电阻等元器件均焊接在PCB电路板上。当水流量传感器的电路电压稳定时，TVS管呈现高阻抗，涡轮带动磁钢转动，磁钢改变霍尔芯片所处的磁场大小，霍尔芯片检测磁场变化通过上拉电阻输出方波信号，达到水流量检测的目的。当水流量传感器的电路点火时，霍尔芯片的电源端会输出一个高压脉冲信号，TVS管可以非常快的响应速度将阻抗值由高阻抗转变为低阻抗，以吸收一个瞬间大电流，把TVS管的两端电压钳制在一个预定的数值上，从而保护电路内的霍尔芯片不受瞬态高压尖峰脉冲的击穿。本实用新型的结构简单，能够降低霍尔芯片的受损率和更换率，具有良好的经济性和安全性。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种水流量传感器，其包括霍尔芯片、PCB电路板、与霍尔芯片电源端及输出端之间并联的上拉电阻、装有磁钢的涡轮；所述的霍尔芯片的电源端与地端并联一个TVS管；

进一步，所述的霍尔芯片、上拉电阻、TVS管通过焊接方式固定在PCB电路板上。

进一步，所述的霍尔芯片通过插件式的封装形式垂直焊接在PCB电路板上，PCB电路板安装在涡轮上方，霍尔芯片处于涡轮侧边；或所述的霍尔芯片通过SMT方式（SurfaceMount Technology的缩写，又称“表面贴装技术”）固定在PCB电路板上，PCB电路板安装在涡轮一侧，霍尔芯片处于涡轮侧边。

鉴于上述技术特征，本实用新型具有如下优点：

1、磁钢为钕铁硼磁铁，注塑或安装在涡轮的叶片内，水流带动涡轮转动导致磁钢与霍尔芯片之间的距离发生变化，霍尔芯片能感应到的磁场也产生相应的强弱变化。磁钢可以制成细条形，安装在涡轮的其中一片叶片内，节省材料，减轻涡轮重量。

2、TVS管为半导体器件，并联霍尔芯片的电源端与地端，具有极快的响应时间（亚纳秒级）和相当高的浪涌吸收能力。当水流量传感器的电路点火时会产生一个瞬态的高压尖峰脉冲，此时TVS管会由高阻抗以亚纳秒的速度变化为低阻抗来吸收掉这个瞬态高压尖峰脉冲以保护霍尔芯片不被瞬态高压尖峰脉击穿。当瞬态尖峰脉冲消失后，电压稳定逐渐稳定，TVS管会由低阻抗恢复为高阻抗，霍尔芯片得到供电，水流量传感器正常启动，起到保护水流量传感器元器件的作用。

3、霍尔芯片电源端及输出端之间并联上拉电阻，水流量传感器通过上拉电阻来稳定霍尔芯片的输出。

4、霍尔芯片固定在涡轮侧面，它利用半导体材料的霍尔元件基于霍尔效应原理，能够将被测量的磁场强度转换成电压输出，具有结构简单、体积小、坚固、频率响应宽、动作范围大、无触点、使用寿命长、可靠性高、易微型化和集成化等优点。霍尔芯片根据感应到的磁场强度变化通过上拉电阻输出电信号至MCU，通过MCU计算水流量。

5、涡轮采用橡胶塑料制成，具有良好的耐腐蚀性，提高产品的使用寿命。

6、霍尔芯片、上拉电阻、TVS管通过焊接方式固定在PCB电路板上，占用空间小，起到节省材料和空间效果，便于水流量传感器的安装和使用。

本实用新型提供的技术方案，可根据实际情况设计不同的产品尺寸、磁性涡轮叶片数、霍尔芯片感应磁场大小或磁性涡轮磁场大小，以满足不同家用电器对于水流量检测及水流量传感器安装的需要，做到产品型号多样，满足市场多样化需求。

附图说明

图1为现有水流量传感器的电路图。

图2为实施例1和实施例2所述水流量传感器的电路图。

图3为实施例1所述水流量传感器的示意图。

图4为实施例2所述水流量传感器的示意图。

图中标记为：1、霍尔芯片，2、磁钢，3、涡轮，4、PCB电路板，5、TVS管，6、上拉电阻，7、霍尔芯片的电源端，8、霍尔芯片的地端，9、霍尔芯片的输出端。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进一步详细说明。

实施例1

如图2和图3所示，本实用新型提供的一种水流量传感器，其包括霍尔芯片1、PCB电路板4、与霍尔芯片电源端7及输出端9之间并联的上拉电阻6、装有磁钢2的涡轮3；霍尔芯片的电源端7与地端8并联一个TVS管5；霍尔芯片1、上拉电阻6、TVS管5通过焊接方式固定在PCB电路板4上；其中，霍尔芯片1以过插件式的封装形式垂直焊接在PCB电路板4上，PCB电路板4安装在涡轮3上方，霍尔芯片1处于涡轮3侧边。

实施例2

如图2和图4所示，本实用新型提供的一种水流量传感器，其包括霍尔芯片1、PCB电路板4、与霍尔芯片电源端7及输出端9之间并联的上拉电阻6、装有磁钢2的涡轮3；霍尔芯片的电源端7与地端8并联一个TVS管5；霍尔芯片1、上拉电阻6、TVS管5通过焊接方式固定在PCB电路板4上；其中，霍尔芯片1以SMT方式固定在PCB电路板4上，PCB电路板4安装在涡轮3一侧，霍尔芯片1处于涡轮3侧边。

上述两种实施例的结构，在水流量传感器的电路点火时，TVS管5能够瞬间吸收电路内的瞬态高压尖峰脉冲，起到保护水流量传感器的作用，同时霍尔芯片1、上拉电阻6、TVS管5通过焊接方式固定在PCB电路板4上，占用空间小，能够节省材料和空间，便于水流量传感器的安装和使用。

上述两种实施例的工作原理为：水流量传感器在电路点火时，会产生一个瞬态高压尖峰脉冲，此时TVS管5会由高阻抗以亚纳秒的速度变化为低阻抗来吸收掉这个瞬态高压尖峰脉冲以保护水流量传感器的霍尔芯片1不被瞬态高压尖峰脉冲击穿。当瞬态高压尖峰脉冲消失后，水流量传感器的电压逐渐稳定，TVS管5会由低阻抗恢复为高阻抗，霍尔芯片1得到供电，水流量传感器正常启动。

当水流流过水流量传感器带动涡轮3旋转时，注塑在涡轮3内的磁钢2会一同旋转，磁钢2旋转会周期性的改变霍尔芯片1处的磁场大小，霍尔芯片1根据磁场的变化通过上拉电阻6输出周期性的方波信号传输给MCU，MCU通过方波信号计算水流大小。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种水流量传感器，其包括霍尔芯片、PCB电路板、与霍尔芯片电源端及输出端之间并联的上拉电阻、装有磁钢的涡轮，其特征在于：所述的霍尔芯片的电源端与地端并联一个TVS管。

2.根据权利要求1所述的水流量传感器，其特征在于：所述的霍尔芯片、上拉电阻、TVS管通过焊接方式固定在PCB电路板上。

3.根据权利要求1或2所述的水流量传感器，其特征在于：所述的霍尔芯片以插件式的封装形式垂直焊接在PCB电路板上，PCB电路板安装在涡轮上方，霍尔芯片处于涡轮侧边。

4.根据权利要求1或2所述的水流量传感器，其特征在于：所述的霍尔芯片通过SMT工艺固定在PCB电路板上，PCB电路板安装在涡轮一侧，霍尔芯片处于涡轮侧边。