CN219085448U - 一种燃气表及其计数装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于燃气表的计数装置，该计数装置包括，一个机械计数字轮组件，该组件包括多位形成依次进位关系的机械计数字轮，个位数字轮上设置有磁钢。计数装置包括2个霍尔采集芯片，即第一霍尔采集芯片和第二霍尔采集芯片，第一霍尔采集芯片和第二霍尔采集芯片被装载在计数电路的电路板上，且均靠近所述机械计数字轮磁钢转动经过的位置。通过霍尔采集芯片对磁钢转动引起的磁场变化的检测，由包括第一、第二霍尔采集芯片的计数电路获得对所述机械计数字轮的转动计数，该转动计数用于对燃气表的用气流量的计算。

Description

一种燃气表及其计数装置

技术领域

本实用新型属于燃气计量技术领域，特别涉及一种燃气表及其计数装置。

背景技术

燃气表的发展经历了机械表时代、IC卡表时代、GPRS表时代，及最新的NB-IoT表的时代。从IC卡表开始一直到最新的NB-IoT表,燃气表的机电转换的计量模块几十年如一日的没有改变过，一直是干簧管计数器。

作为一种磁感应元件，干簧管计数器有其天生的优势，结构简单，计量方便，成本低廉。但是随着燃气行业的发展及燃气用户对燃气表的功能需求的进一步增多，干簧管计数器的劣势也越来越明显。例如，燃气公司要求燃气表具备检测微流量泄漏、恒流、过流等异常场景时，干簧管因为开关响应频率低、且分辨率有限，没法做到燃气公司要求的功能。具体来说，干簧管计数器因为采用干簧管作为磁感器件，受到其材质及物理封装的限制，其开关频率多为10Hz以下，无法满足最新需求，包括微小流量泄漏检测、恒定流量检测、过载流量检测等。

微小流量检测需要燃气表能检测到6～30L/h的流量，而现有的干簧管计数器最小能检测的气体体积为10L，做不到微小流量检测的分辨率要求。在过载流量下，燃气表需要在30s内判断出过载的异常状态，干簧管计数器的开关频率也远远达不到此功能的要求。

此外，干簧管的开关容量小，只能过较弱的电流，外部磁场较弱时触点容易抖动或接触不良，外部磁场较强时，会出现磁干扰不计量，抗干扰能力差。在焊接作业时，不能用太高的温度，否则容易使干簧管的簧片变形而失效。另外，干簧管计数器的干簧管因为器件采用的是玻璃封装形式，易碎、不耐振动、不耐远距离运输，所以限制了其在计量领域的使用，其作为燃气计量模块的缺陷也表现的越来越明显。

而作为新一代的霍尔计数器，则可以很好的解决以上的问题，霍尔计数器因为采用霍尔计量的原理，因此其响应频率可以达到1KHz，远远超过干簧管计数器的10Hz以下。同时，霍尔计数器传感器件可以制备为集成芯片，因此其磁灵敏度可控范围更精确，同时其使用寿命也是远远超过干簧管计数器的干簧管。还有，霍尔计数器的霍尔器件抗干扰能力强，耐振动，环境适应性强。

实用新型内容

本实用新型实施例之一，一种燃气表计数装置，该计数装置包括，

至少一位机械计数字轮，该机械计数字轮设置在所述燃气表上，并且在机械计数字轮上设有磁钢；

至少一个霍尔采集芯片，即第一霍尔采集芯片，该第一霍尔采集芯片设置的位置靠近所述机械计数字轮磁钢转动经过的位置，通过第一霍尔采集芯片对磁钢转动引起的磁场变化的检测，由包括第一霍尔采集芯片的计数电路获得对所述机械计数字轮的转动计数，该转动计数用于对所述燃气表的用气流量的计算。

进一步的，机械计数字轮是个机械计数字轮组件，该组件包括多位形成依次进位关系的机械计数字轮。该机械计数字轮组件设置在燃气表上，并且在机械计数字轮组件的个位数字轮上设有磁钢。

所述计数装置包括2个霍尔采集芯片，即第一霍尔采集芯片和第二霍尔采集芯片。该第一霍尔采集芯片和第二霍尔采集芯片设置的位置靠近所述机械计数字轮磁钢转动经过的位置，通过第一霍尔采集芯片和第二霍尔采集芯片对磁钢转动引起的磁场变化的检测，由包括第一霍尔采集芯片和第二霍尔采集芯片的计数电路获得对所述机械计数字轮的转动计数，该转动计数用于对所述燃气表的用气流量的计算。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本实用新型示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本实用新型的若干实施方式，其中：

图1根据本实用新型实施例之一的霍尔计数器采样原理示意图。

图2根据本实用新型实施例之一的霍尔计数器整体结构示意图。

图3根据本实用新型实施例之一的霍尔计数器磁钢位置示意图。

图4根据本实用新型实施例之一的霍尔计数器机械字轮(含磁钢)与霍尔器件的位置示意图。

1——霍尔计数器支架

2——霍尔计数器采样电路板

3——带磁钢字轮

4——机械计数字轮

5——传动齿轮

6——磁钢

7——第一霍尔采集芯片

8——第二霍尔采集芯片

具体实施方式

根据一个或者多个实施例，一种燃气表计数装置，该计数装置包括：至少一位机械计数字轮，该机械计数字轮设置在燃气表上，并且在机械计数字轮上设有磁钢；至少一个霍尔采集芯片，即第一霍尔采集芯片，该第一霍尔采集芯片设置的位置靠近机械计数字轮磁钢转动经过的位置，通过第一霍尔采集芯片对磁钢转动引起的磁场变化的检测，由包括第一霍尔采集芯片的计数电路获得对机械计数字轮的转动计数，该转动计数用于对燃气表的用气流量的计算。

计数装置包括一个机械计数字轮组件，该组件包括多位形成依次进位关系的机械计数字轮。磁钢被设置在机械计数字轮组件的个位数字轮上。

计数装置包括2个霍尔采集芯片，即第一霍尔采集芯片和第二霍尔采集芯片。第一霍尔采集芯片和第二霍尔采集芯片被装载在计数电路的电路板上，且均靠近机械计数字轮磁钢转动经过的位置。第一霍尔采集芯片的安装位置与第二霍尔采集芯片的安装位置的距离近似为机械计数字轮的直径长度。计数装置具有一个计数器支架，机械计数字轮组件和计数电路的电路板被固定其中。

根据一个或者多个实施例，一种燃气表计量装置，在现有方案的基础上，选用霍尔计数器代替原有的方案。如图1所示，其中，U1、U2是霍尔元件，C2、C4是霍尔元件供电端的滤波电容，C1、C3则为霍尔元件输出端的去耦电容，A,B网络是系统的输出信号。整个电路的工作原理是：

1)当霍尔计数器机械字轮上的磁钢经过霍尔器件U1(或U2)时，霍尔器件U1(或U2)会检测到磁场的变化(磁钢经过时，磁场会变强)，当磁场强度大于霍尔器件U1(或U2)的磁灵敏度吸合阈值时，霍尔计数器会在A(或B)网络处输出低电平，从而将计量脉冲检测出来。燃气表控制器上的MCU接收到计量脉冲信号即开启一次计数，实现机电计量的转换；

2)当霍尔计数器机械字轮上的磁钢远离霍尔器件U1(或U2)后，霍尔器件U1(或U2)会检测到磁场的变化(磁钢远离时，磁场会变弱)，当磁场强度小于霍尔器件U1(或U2)的磁灵敏度吸合阈值时，霍尔计数器会在A(或B)网络处输出默认的高电平，等待下一次的检测。

霍尔计数器的结构，如图2所示。其主要包括霍尔计数器支架、机械计数字轮、磁钢(嵌入机械计数字轮最后一轮)、传动齿轮和霍尔计数器采样板组成。

磁钢位置如图3所示，磁钢所在机械计数字轮与霍尔计数器采集板相对位置如图4所示。其中霍尔计数器采集板插接于霍尔计数器支架内，通过计数器支架的内壁进行初次的定位。固定螺丝经右下脚孔位，将霍尔计数器支架与霍尔计数器采集板进行锁固，完成二次限位，确定磁钢与霍尔器件的相对位置。

考虑到磁钢的安装误差、霍尔器件的焊接误差、霍尔计数器采集板的安装误差对检测效果的影响，本公开中提到的霍尔计数器，通过导入上述提到的各误差值、磁钢材质、磁钢磁场特性、含磁钢计数字轮，及霍尔计数器采集板的3D模型等一系列的参数，输入到磁场仿真软件中进行检测模型的仿真。

霍尔计数器在未引入极限公差下进行模型仿真，假设在一个字轮检测周期内：当字轮处于191°～219°，第一霍尔采集芯片(对应图1中的U1)会打开；340°～360°，0～28°时，第二霍尔采集芯片(对应图1中的U2)会打开，一个周期两个芯片各打开一次，而且打开角度范围足够大，第一霍尔采集芯片(U1)接近30°，第二霍尔采集芯片接近50°(U2)。

霍尔计数器在引入极限公差下进行模型仿真，在±0.1mm芯片焊接误差，±0.3mm的装配(含磁钢安装误差与霍尔计数器采集板安装误差)极限公差条件下，磁场会有所减小，第一霍尔采集芯片(U1)检测角度范围基本不变，第二霍尔采集芯片(U2)检测角度范围会减少，但第二霍尔采集芯片(U2)也接近40°，可以确保了本公开所提出的霍尔计数器在各种环境下的可靠检测。仿真测试证明，双霍尔元件芯片的设计，保证了检测的灵敏度和可靠性，相对降低组装过程中对于霍尔元件与磁钢位置精度的要求。

因此，本实用新型的有益效果包括：

1)利用霍尔元件响应频率高的特性，可以很好的实现恒定流量检测、过载流量检测的功能。

2)采用双霍尔元件IC设计，灵敏度较普通干簧管计数器高一倍，可以很好的实现微流量检测功能。

3)克服了干簧管计数器易碎、计量易受干扰的问题，大大的提高了计量的可靠性。

4)按照目前的市场价格，整体成本也较干簧管计数器有一定的优势。

值得说明的是，虽然前述内容已经参考若干具体实施方式描述了本实用新型创造的精神和原理，但是应该理解，本实用新型并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合，这种划分仅是为了表述的方便。本实用新型旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。

Claims (9)

1.一种计数装置，用于燃气表，其特征在于，该计数装置包括，

至少一位机械计数字轮，该机械计数字轮设置在所述燃气表上，并且在机械计数字轮上设有磁钢；

至少一个霍尔采集芯片，即第一霍尔采集芯片，该第一霍尔采集芯片设置的位置靠近所述机械计数字轮磁钢转动经过的位置，通过第一霍尔采集芯片对磁钢转动引起的磁场变化的检测，由包括第一霍尔采集芯片的计数电路获得对所述机械计数字轮的转动计数，该转动计数用于对所述燃气表的用气流量的计算。

2.根据权利要求1所述的计数装置，其特征在于，所述计数装置包括一个机械计数字轮组件，该组件包括多位形成依次进位关系的机械计数字轮。

3.根据权利要求2所述的计数装置，其特征在于，所述磁钢被设置在机械计数字轮组件的个位数字轮上。

4.根据权利要求1所述的计数装置，其特征在于，所述计数装置包括2个霍尔采集芯片，即第一霍尔采集芯片和第二霍尔采集芯片，

所述第一霍尔采集芯片和第二霍尔采集芯片被装载在所述计数电路的电路板上，且均靠近所述机械计数字轮磁钢转动经过的位置。

5.根据权利要求4所述的计数装置，其特征在于，所述第一霍尔采集芯片的安装位置与第二霍尔采集芯片的安装位置的距离近似为所述机械计数字轮的直径长度。

6.根据权利要求1所述的计数装置，其特征在于，所述霍尔采集芯片的输出端设有去耦电容。

7.根据权利要求1所述的计数装置，其特征在于，所述霍尔采集芯片的供电端设有滤波电容。

8.根据权利要求2所述的计数装置，其特征在于，所述计数装置具有一个计数器支架，所述机械计数字轮组件和计数电路的电路板被固定其中。

9.一种燃气表，其特征在于，包括如权利要求1所述的计数装置。

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