CN209820546U - 一种防磁计量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种防磁计量装置。它包括计量模块和可绕转轴旋转的转动杆，所述转动杆一端设有导电片，所述计量模块包括激励电路和至少一个线圈模块，所述线圈模块包括激励线圈和位于激励线圈内部的感应线圈，所述导电片可随转动杆绕转轴旋转，所述感应线圈位于导电片的转动路径上方，所述激励电路与激励线圈电连接，所述计量模块还包括用于采集每个感应线圈感应电压的采样模块。本实用新型直接采集每个感应线圈的感应电压，增加了导电片与线圈模块平面之间的最大距离，且线圈模块只设有一个感应线圈，无需像现有技术一样设置至少两个感应线圈，使得线圈模块更小，应用更灵活。
Description
技术领域
本实用新型涉及流体计量领域，尤其涉及一种防磁计量装置。
背景技术
目前流体计量应用中，最常见的方式是基于流体或气体流动带动机械部件转动来检测液体或气体的流速或流量。其中有一种计量检测装置，其用来统计机械部件转动圈数以将流量转化为数字信号。
中国专利公开了一种专利号为ZL200680007522.8，专利名称为感应式角位传感器的发明专利，该发明解决了传统磁性传感器容易被永磁体干扰的问题。但是其次级线圈的输出信号直接输出给比较器，由于次级线圈的输出信号是通过感应金属化圆盘的转动感应而来，信号本身比较微弱，所以直接将信息输出给比较器的方式，会使金属化的圆盘与防磁计量检测模块之间的距离受到较大的限制，两者需要有比较近的距离，稍远离一些就会大大影响检测结果。
发明内容
本实用新型为了解决上述技术问题，提供了一种防磁计量装置，其直接采集每个感应线圈的感应电压，增加了导电片与线圈模块平面之间的最大距离，且线圈模块只设有一个感应线圈，无需像现有技术一样设置至少两个感应线圈，使得线圈模块更小，应用更灵活。
为了解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
本实用新型的一种防磁计量装置，包括计量模块和可绕转轴旋转的转动杆，所述转动杆一端设有导电片，所述计量模块包括激励电路和至少一个线圈模块，所述线圈模块包括激励线圈和位于激励线圈内部的感应线圈，所述导电片可随转动杆绕转轴旋转，所述感应线圈位于导电片的转动路径上方，所述激励电路与激励线圈电连接，所述计量模块还包括用于采集每个感应线圈感应电压的采样模块。
在本方案中，工作时，激励电路产生的脉冲信号通过激励线圈按一定周期往外辐射电磁信号，感应线圈产生感应电压，当液体或气体流动时，机械传动部件会带动转动杆绕转轴转动，转动杆端部的导电片随之转动，当导电片转到某个感应线圈正下方时，会形成电感涡流，导致更大的电能消耗，该感应线圈的感应电压会变小，采样模块采集每个感应线圈的感应电压，并将其输出到单片机，单片机根据每个感应线圈的电压变化计算出转动杆的转动圈数，从而将流量转化为数字信号。
当线圈模块只有一个时，防磁计量装置只能计量转动杆旋转圈数。
当线圈模块有两个时，防磁计量装置除了能计量转动杆旋转圈数，还能防止转动杆抖动问题。
当线圈模块有三个以上时，防磁计量装置除了能计量转动杆旋转圈数，还能判断转动杆的正反转。
现有技术对激励线圈内的感应线圈成对进行采样，这样感应线圈至少需要有两个，导致线路板尺寸偏大，应用不够灵活，无法适用对尺寸要求小的场合，本方案中的线圈模块只设有一个感应线圈，使得线圈模块更小，应用更灵活。
作为优选，所述线圈模块为多个，多个线圈模块绕以转轴为圆心的圆周排列。
作为优选，所述线圈模块为三个。
作为优选，所述采样模块包括与感应线圈一一对应的采样电路，所述感应线圈与对应采样电路的采样端电连接。每个采样电路只采集对应的一个感应线圈的感应电压，可大幅提高处理效率。
作为优选，所述采样模块包括多路切换开关和采样电路，所述多路切换开关包括多个信号输入端和一个信号输出端，信号输入端与感应线圈一一对应，所述感应线圈与对应信号输入端电连接，所述采样电路的采样端与信号输出端电连接。
所有感应线圈通过多路切换开关共用一个采样电路，单片机控制多路切换开关切换工作，每个感应线圈与采样电路连通时，采样电路采集该感应线圈的感应电压，节省了成本。
作为优选，所述采样电路包括三极管Q1、电容C2、电容C3、电阻R2、电阻R4，三极管Q1的基极为采样电路的采样端，三极管Q1的集电极与电容C3第一端电连接，电容C3第二端接地，三极管Q1的发射极与电阻R2第一端电连接，电阻R2第二端与电容C2第二端、电阻R4第一端电连接，电容C2第一端与激励电路输出端电连接，电阻R4第二端接地。三极管Q1的集电极为采样电路的输出端，与单片机的AD端口连接。
作为优选，每个感应线圈的尺寸相同。
作为优选，所述感应线圈、激励线圈都与导电片相互平行。
作为优选，所述导电片由高导电率材料制成。高导电率材料可以为金属、不锈钢片或304不锈钢片。
作为优选，所述激励线圈呈圆形。
本实用新型的有益效果是：（1）直接采集每个感应线圈的感应电压，增加了导电片与线圈模块平面之间的最大距离，且线圈模块只设有一个感应线圈，无需像现有技术一样设置至少两个感应线圈，使得线圈模块更小，应用更灵活。（2）多个感应线圈通过多路切换开关共用一个采样电路，节省了成本。（3）电路简单，可使用市场上通用带AD模块的MCU实现，这样的MCU可选择范围很广，成本低。
附图说明
图1是实施例1的结构示意图；
图2是实施例1的电路原理图；
图3是实施例3的结构示意图；
图4是实施例3的电路原理图；
图5是实施例4的电路原理图。
图中：1、计量模块，2、转动杆，3、转轴，4、导电片，5、激励电路，6、激励线圈，7、感应线圈，8、采样电路，9、多路切换开关，10、单片机。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：本实施例的一种防磁计量装置，如图1、图2所示，包括计量模块1和可绕转轴3旋转的转动杆2，转动杆2一端设有导电片4，计量模块1包括激励电路5和线圈模块，线圈模块包括激励线圈6和位于激励线圈6内部的感应线圈7，导电片4可随转动杆2绕转轴3旋转，感应线圈7位于导电片4的转动路径正上方，激励电路5与激励线圈6电连接，计量模块1还包括用于采集感应线圈7感应电压的采样模块，采样模块包括采样电路8，感应线圈7与采样电路8的采样端电连接。
采样电路8包括三极管Q1、电容C2、电容C3、电阻R2、电阻R4，三极管Q1的基极为采样电路8的采样端，三极管Q1的集电极与电容C3第一端电连接，电容C3第二端接地，三极管Q1的发射极与电阻R2第一端电连接，电阻R2第二端与电容C2第二端、电阻R4第一端电连接，电容C2第一端与激励电路5输出端电连接，电阻R4第二端接地。三极管Q1的集电极为采样电路的输出端，与单片机10的AD端口连接，感应线圈7一端与采样电路8的采样端电连接，感应线圈7另一端通过电阻R3接地。
在本方案中，工作时，激励电路产生的极窄的低电平脉冲到激励线圈和采样电路的电容C2第一端，激励线圈对外辐射能量，采样电路的电阻R2第二端形成一个负电压，此时，三极管Q1的be极有电流Ibe流过，由于感应线圈吸收了激励线圈的部分能量转换为电流I1，I1会对Ibe产生影响，由于三极管Q1工作在放大状态，进而对Ice产生影响，单片机通过AD采样模块来测量三极管Q1的集电极处电压。
当导电片靠近感应线圈时，会形成电感涡流，导致更大的电能消耗，则感应线圈从激励线圈处获取的能量小；当导电片远离感应线圈时，则感应线圈从激励线圈处获取的能量大，这种变化最终表现为采集的电压变化。
当液体或气体流动时，机械传动部件会带动转动杆绕转轴转动，转动杆端部的导电片随之转动，当导电片转到感应线圈正下方时，会形成电感涡流，导致更大的电能消耗，该感应线圈的感应电压会变小，采样模块采集感应线圈的感应电压，并将其输出到单片机，单片机根据感应线圈的电压变化计算出转动杆的转动圈数，从而将流量转化为数字信号。
实施例2：本实施例的一种防磁计量装置，计量模块1包括激励电路5和两个线圈模块，两个线圈模块绕以转轴3为圆心的圆周排列，其余结构与实施例1相同。
当线圈模块有两个时，防磁计量装置除了能计量转动杆旋转圈数，还能防止转动杆抖动问题。
实施例3：本实施例的一种防磁计量装置，如图3、图4所示，包括计量模块1和可绕转轴3旋转的转动杆2，转动杆2一端设有导电片4，计量模块1包括激励电路5和三个线圈模块，三个线圈模块绕以转轴3为圆心的圆周排列，线圈模块包括激励线圈6和位于激励线圈6内部的感应线圈7，感应线圈7位于导电片4随转动杆2转动的转动路径上方，激励电路5与激励线圈6电连接，计量模块1还包括用于采集每个感应线圈7感应电压的采样模块。
采样模块包括三个采样电路8，采样电路8与感应线圈7一一对应，感应线圈7与对应采样电路8的采样端电连接。采样电路8包括三极管Q1、电容C2、电容C3、电阻R2、电阻R4，三极管Q1的基极为采样电路8的采样端，三极管Q1的集电极与电容C3第一端电连接，电容C3第二端接地，三极管Q1的发射极与电阻R2第一端电连接，电阻R2第二端与电容C2第二端、电阻R4第一端电连接，电容C2第一端与激励电路5输出端电连接，电阻R4第二端接地。三极管Q1的集电极为采样电路的输出端，与单片机10的AD端口连接，感应线圈7一端与采样电路8的采样端电连接，感应线圈7另一端通过电阻R3接地。每个采样电路只采集对应的一个感应线圈的感应电压，可大幅提高处理效率。
激励线圈6呈圆形。每个感应线圈7的尺寸相同，每个激励线圈6的尺寸相同。感应线圈7、激励线圈6都与导电片4相互平行。导电片4由高导电率材料制成。高导电率材料可以为金属、不锈钢片或304不锈钢片。线圈模块还包括印刷电路板，激励线圈6和感应线圈7均印制在印刷电路板上。
激励电路4包括信号发生器、电容C1、电阻R1、第一反相器、第二反相器，信号发生器输出端分别与电容C1第一端和单片机的IO口电连接，电容C1第二端与电阻R1第二端、第一反相器输入端电连接，电阻R1第一端与电源VCC电连接，第一反相器输出端和第二反相器输入端电连接，第二反相器输出端为激励电路的输出端。
在本方案中，工作时，激励电路产生的极窄的低电平脉冲到激励线圈和采样电路的电容C2第一端，激励线圈对外辐射能量，采样电路的电阻R2第二端形成一个负电压，此时，三极管Q1的be极有电流Ibe流过，由于感应线圈吸收了激励线圈的部分能量转换为电流I1，I1会对Ibe产生影响，由于三极管Q1工作在放大状态，进而对Ice产生影响，单片机通过AD采样模块来测量三极管Q1的集电极处电压。
当导电片靠近某个感应线圈时，会形成电感涡流，导致更大的电能消耗，则该感应线圈从激励线圈处获取的能量小；当导电片远离某个感应线圈时，则该感应线圈从激励线圈处获取的能量大，这种变化最终表现为采集的电压变化。
当液体或气体流动时，机械传动部件会带动转动杆绕转轴转动，转动杆端部的导电片随之转动，当导电片转到某个感应线圈正下方时，会形成电感涡流，导致更大的电能消耗，该感应线圈的感应电压会变小，采样模块采集感应线圈的感应电压，并将其输出到单片机，单片机根据感应线圈的电压变化计算出转动杆的转动圈数，从而将流量转化为数字信号。
本方案中的线圈模块有三个，防磁计量装置除了能计量转动杆旋转圈数，还能判断转动杆的正反转。现有技术对激励线圈内的感应线圈成对进行采样，这样感应线圈至少需要有两个，导致线路板尺寸偏大，应用不够灵活，无法适用对尺寸要求小的场合，本方案中的线圈模块只设有一个感应线圈，使得线圈模块更小，应用更灵活。
对于采样值的处理方法可以有多种，例如：对任意感应线圈，出厂时默认，当感应线圈在空气中且其下方没有导电片时，其感应电压采样值为A，当感应线圈下方有导电片且被导电片全覆盖时，其感应电压采样值为B，则取阈值C=（A+ B）/2，假如工作时采样电路采得的感应线圈的感应电压小于C，则认为该感应线圈下方有导电片且被导电片覆盖，否则认为导电片远离该感应线圈。当某个感应线圈被导电片覆盖时，将其状态认定为0，否则认定其状态为1，三个感应线圈依次进入一次0的状态，则认为转动杆旋转一圈。
实施例4：本实施例的一种防磁计量装置，如图5所示，采样模块包括多路切换开关9和采样电路8，多路切换开关9包括三个信号输入端和一个信号输出端，信号输入端与感应线圈7一一对应，感应线圈7与对应信号输入端电连接，采样电路8的采样端与信号输出端电连接，其余结构与实施例3相同。
所有感应线圈通过多路切换开关共用一个采样电路，单片机控制多路切换开关切换工作，每个感应线圈与采样电路连通时，采样电路采集该感应线圈的感应电压，节省了成本。
Claims (10)
1.一种防磁计量装置，其特征在于，包括计量模块（1）和可绕转轴（3）旋转的转动杆（2），所述转动杆（2）一端设有导电片（4），所述计量模块（1）包括激励电路（5）和至少一个线圈模块，所述线圈模块包括激励线圈（6）和位于激励线圈（6）内部的感应线圈（7），所述导电片（4）可随转动杆（2）绕转轴（3）旋转，所述感应线圈（7）位于导电片（4）的转动路径上方，所述激励电路（5）与激励线圈（6）电连接，所述计量模块（1）还包括用于采集每个感应线圈（7）感应电压的采样模块。
2.根据权利要求1所述的一种防磁计量装置，其特征在于，所述线圈模块为多个，多个线圈模块绕以转轴（3）为圆心的圆周排列。
3.根据权利要求2所述的一种防磁计量装置，其特征在于，所述线圈模块为三个。
4.根据权利要求1所述的一种防磁计量装置，其特征在于，所述采样模块包括与感应线圈（7）一一对应的采样电路（8），所述感应线圈（7）与对应采样电路（8）的采样端电连接。
5.根据权利要求2所述的一种防磁计量装置，其特征在于，所述采样模块包括多路切换开关（9）和采样电路（8），所述多路切换开关（9）包括多个信号输入端和一个信号输出端，信号输入端与感应线圈（7）一一对应，所述感应线圈（7）与对应信号输入端电连接，所述采样电路（8）的采样端与信号输出端电连接。
6.根据权利要求4或5所述的一种防磁计量装置，其特征在于，所述采样电路（8）包括三极管Q1、电容C2、电容C3、电阻R2、电阻R4，三极管Q1的基极为采样电路（8）的采样端，三极管Q1的集电极与电容C3第一端电连接，电容C3第二端接地，三极管Q1的发射极与电阻R2第一端电连接，电阻R2第二端与电容C2第二端、电阻R4第一端电连接，电容C2第一端与激励电路（5）输出端电连接，电阻R4第二端接地。
7.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种防磁计量装置，其特征在于，每个感应线圈（7）的尺寸相同。
8.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种防磁计量装置，其特征在于，所述感应线圈（7）、激励线圈（6）都与导电片相互平行。
9.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种防磁计量装置，其特征在于，所述导电片（4）由高导电率材料制成。
10.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种防磁计量装置，其特征在于，所述激励线圈（6）呈圆形。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920676448.3U CN209820546U (zh) | 2019-05-13 | 2019-05-13 | 一种防磁计量装置 |
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|---|---|---|---|
| CN201920676448.3U CN209820546U (zh) | 2019-05-13 | 2019-05-13 | 一种防磁计量装置 |
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| CN209820546U true CN209820546U (zh) | 2019-12-20 |
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ID=68883292
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| CN201920676448.3U Active CN209820546U (zh) | 2019-05-13 | 2019-05-13 | 一种防磁计量装置 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN209820546U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021238137A1 (zh) * | 2020-05-29 | 2021-12-02 | 湖南威铭能源科技有限公司 | 一种无磁计量装置、计量方法和流体计量设备 |
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2019
- 2019-05-13 CN CN201920676448.3U patent/CN209820546U/zh active Active
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| WO2021238137A1 (zh) * | 2020-05-29 | 2021-12-02 | 湖南威铭能源科技有限公司 | 一种无磁计量装置、计量方法和流体计量设备 |
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