CN221077727U - 计量仪表 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于计量仪器技术领域，尤其涉及一种计量仪表，计量仪表包括：采样转子单元，包括采样转子和至少一个磁钢，磁钢固定于采样转子，采样转子的转动能够带动磁钢转动，磁钢与采样转子的轴线的距离为L1；采样控制单元，包括采样电路板和至少一个磁敏元件，采样电路板与采样转子轴向的第一端相对设置，磁敏元件设置于采样电路板的朝向第一端的一侧，磁敏元件与采样转子的轴线的距离为L2，满足：0＜L1＜L2。本实用新型可在需要设置多个磁敏元件满足高精度计量需求的场景下，可有效避免相邻磁敏元件与磁钢之间脉冲的干扰，保证计量结果的准确性。

Description

计量仪表

技术领域

本实用新型属于计量仪器技术领域，尤其涉及一种计量仪表。

背景技术

本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。

随着智能计量仪表的发展，温压补偿、微小流等产品定制化需求多样化，计量仪表的竞争越来越激烈，业内对表端计量的安全性、准确性、抗干扰能力、低功耗、低成本有了更高的要求。相关技术中，常采用磁取样方式来实现计量，磁敏元件与磁钢相对设置，相邻磁敏元件与磁钢之间产生的脉冲会相互干扰，从而影响计量结构的准确性。

实用新型内容

本实用新型的目的是至少解决相邻磁敏元件与磁钢之间的脉冲相互干扰而影响计量结果准确性的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的第一方面提出了一种计量仪表，所述计量仪表包括：

采样转子单元，包括采样转子和至少一个磁钢，所述磁钢固定于所述采样转子，所述采样转子的转动能够带动所述磁钢转动，所述磁钢与所述采样转子的轴线的距离为L1；

采样控制单元，包括采样电路板和至少一个磁敏元件，所述采样电路板与所述采样转子轴向的第一端相对设置，所述磁敏元件设置于所述采样电路板的朝向所述第一端的一侧，所述磁敏元件与所述采样转子的轴线的距离为L2，满足：0＜L1＜L2。

根据本实用新型的计量仪表，通过将磁敏元件与采样转子的轴线的距离设置为大于磁钢与采样转子的轴线的距离，在需要设置多个磁敏元件满足高精度计量需求的场景下，可有效避免相邻磁敏元件与磁钢之间脉冲的干扰，保证计量结果的准确性。

另外，根据本实用新型的计量仪表，还可具有如下附加的技术特征：

在本实用新型的一些实施例中，所述采样控制单元包括多个磁敏元件，所述多个磁敏元件均布于同一圆周上，且所述多个磁敏元件中的各磁敏元件与所述采样转子的轴线的距离相同。

在本实用新型的一些实施例中，所述至少一个磁钢包括第一磁钢和第二磁钢，所述第一磁钢和所述第二磁钢位于所述采样转子的径向方向的两侧。

在本实用新型的一些实施例中，所述采样控制单元包括光敏元件，所述光敏元件设置于所述采样电路板的朝向所述第一端的一侧，所述第一端设有码盘，所述码盘设有与所述光敏元件配合的反射介质区；

所述反射介质区包括第一反射区和第二反射区，所述第一反射区与所述第二反射区沿所述码盘的直径对半分布，所述第一反射区与所述第二反射区对光的反射率不同。

在本实用新型的一些实施例中，所述码盘与所述采样转子同轴设置，所述光敏元件与所述采样转子的轴线的距离为L3，满足：L1≠L3。

在本实用新型的一些实施例中，所述码盘的半径为R，满足：L1≥R＞L3。

在本实用新型的一些实施例中，所述磁敏元件包括磁阻传感器；

和/或，所述光敏元件包括光接收器和光发射器，所述光发射器发射的光线经所述反射介质区反射后被所述光接收器接收。

在本实用新型的一些实施例中，所述采样控制单元包括主控电路板，所述主控电路板与所述采样电路板信号连接。

在本实用新型的一些实施例中，所述计量仪表包括内磁钢固定套，所述采样转子的远离所述磁敏元件的一端与所述内磁钢固定套的孔过盈配合，所述内磁环固定在所述采样转子的轴与所述内磁钢固定套之间。

在本实用新型的一些实施例中，所述计量仪表还包括基表，所述基表内设置机芯，所述采样转子单元设置于所述基表，所述采样转子单元还包括内磁环，所述内磁环固定于所述采样转子，所述基表的与所述内磁环对应的位置设置外磁环，所述外磁环与所述机芯传动连接，所述机芯配置为带动所述外磁环转动，所述外磁环在磁耦合作用下带动所述采样转子单元转动。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1示意性地示出了根据本实用新型实施方式的计量仪表的爆炸图。

图2示意性地示出了根据本实用新型实施方式的计量仪表的结构图。

图3是图2中A-A向的剖视图。

图4示意性地示出了根据本实用新型实施方式的磁钢、磁敏组件、光敏组件及码盘之间的位置关系图。

图5示意性地示出了根据本实用新型实施方式的码盘与磁钢之间的位置关系图。

图6示意性地示出了根据本实用新型实施方式的采样转子单元的结构图。

附图标记如下：1、基表；2、控制器座；3、采样转子单元；4、磁钢；5、采样电路板；6、信号连接线；7、主控电路板；8、铭牌支架；9、控制器盖；10、壳体紧固螺钉；11、铅封帽；12、电池；13、控制器座紧固螺钉；14、反射介质区；15、码盘；16、光敏元件；101、外磁钢前套；102、外磁钢套拔轮；103、外磁环；201、固定卡扣；301、挡圈；303、采样转子；304、内磁钢固定套；305、内磁环；306、磁钢卡扣；501、磁敏元件；502、光发射器；503、光接收器；504、第一插座；701、第二插座；141、第一反射区；142、第二反射区；B、磁钢旋转轨迹。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

以下结合附图对本实施方式的技术方案进行详细阐述，在不冲突的情形下，以下实施方式和示例可以相互结合。

如图1-图6所示，根据本实用新型的实施方式，提出了一种计量仪表，计量仪表例如为燃气表。计量仪表包括采样转子单元3和采样控制单元，采样转子单元3包括采样转子303和至少一个磁钢4，磁钢4固定于采样转子303，采样转子303转动能够带动磁钢4转动，磁钢4的数量没有限定，可通过调整安装在采样转子303上的磁钢4的数量来调整计量精度。在一示例中，参照图3-图5，沿采样转子303的径向方向的两端设有磁钢卡扣306，至少一个磁钢4包括第一磁钢和第二磁钢，第一磁钢和第二磁钢通过磁钢卡扣306固定在采样转子303径向方向的两侧。磁钢4与采样转子303之间具有一定距离，磁钢4与采样转子303的轴线的距离为L1，L1大于0。

采样控制单元包括采样电路板5和至少一个磁敏元件501，磁敏元件501例如为磁阻传感器，采样电路板5与采样转子303轴向的第一端相对设置。在一示例中，参照图1-图3，采样控制单元包括控制器座2，参照图3所示出的方位，控制器座2位于采样转子单元3的上方，采样电路板5通过限位筋和固定卡扣201固定控制器座2。磁敏元件501设置于采样电路板5的朝向第一端的一侧，磁敏元件501与磁钢4之间的位置关系需满足磁敏元件501位于磁钢4外围的磁感应线范围内，以当磁钢4靠近时能与磁敏元件501感应产生脉冲，计量仪表中有流体通过时，计量仪表内部的机械传动带动采样转子303转动，采样转子303转动带动磁钢4旋转，磁敏元件501采集到磁钢4的磁场，分析磁场的变化波形实现脉冲计量信号的采集。磁敏元件501与采样转子303的轴线的距离为L2，满足：0＜L1＜L2。也即，参考图4，磁敏元件501布置在磁钢旋转轨迹B外围的磁感线范围内，从而有更大的空间布置多个磁敏元件501，且相邻磁敏元件501与磁钢4之间产生的脉冲不会发生干扰，以实现不同计量精度的市场需求。

本实施方式通过将磁敏元件501与采样转子303的轴线的距离设置为大于磁钢4与采样转子303的轴线的距离，在需要设置多个磁敏元件501满足高精度计量需求的场景下，可有效避免相邻磁敏元件501与磁钢4之间脉冲的干扰，保证计量结果的准确性。

在一些实施方式中，采样控制单元包括多个磁敏元件501，多个磁敏元件501均布于同一圆周上，且多个磁敏元件501中的各磁敏元件501与采样转子303的轴线的距离相同。在一示例中，参照图4，采样电路板5在磁钢旋转轨迹B的外围一定距离的圆周上均匀分布有3个磁敏元件501，且这3个磁敏元件501刚好布置在磁钢4外围的磁感应线范围内，以当磁钢4靠近时能与磁敏元件501感应产生脉冲，且每个磁敏元件501在与磁钢4感应产生脉冲互不干扰。当然还可以增加磁钢4或磁敏元件501的数量，使计量精度更加精确，此时需要预留更大的采样空间，使相邻磁钢4或相邻磁敏元件501之间的距离拉开，采样时互不影响，得到准确的计量信号。

在一些实施方式中，如图1-图6所示，采样控制单元包括光敏元件16，光敏元件16设置于采样电路板5的朝向第一端的一侧，第一端设有码盘15，码盘15能够随着采样转子303的转动而转动。码盘15的端面设有与光敏元件16配合的反射介质区14。反射介质区14包括对光具有不同反射率的多个反射区。在一示例中，参照图4，光敏元件16包括分离设置的光发射器502及光接收器503，光发射器502发送光线到不同的反射区，反射区将光线反射后被光接收器503接收，计量仪表中有流体通过时，计量仪表内部的机械传动带动采样转子303转动，采样转子303转动带动码盘15转动，不同反射区交替对光线进行反射，且不同反射区对光的反射强度不同，从而可通过分析光接收器503接收到的光信号强度实现计数脉冲信号的采集。

本实施例中，由于采用磁取样采样时，会面临外界磁干扰的问题，例如当有外界磁干扰时，其中一个磁敏元件501持续高电平状态，磁取样未采集到脉冲信号或采集到1个脉冲信号后不再有脉冲信号时，可以判定为存在外界磁干扰，可远程上报记录异常信息并关阀。因此，本实施方式可采用磁取样为主，光取样为辅的方案。在实际采样过程中，光取样和磁取样可以根据市场需求，在不增加产品开发周期的前提下，分开选用，也可以同时应用两种计量方式，用于辅助解决磁取样应用中磁干扰的问题。

在一些实施方式中，如图4和图5所示，反射介质区14包括第一反射区141和第二反射区142，第一反射区141与第二反射区142沿码盘15的直径对半分布，第一反射区141与第二反射区142对光的反射率不同。第一反射区141例如为黑色反射区，第二反射区142例如为白色反射区，根据黑色介质与白色介质对光信号的反射率的不同，黑色介质会吸收一部分光，黑色介质对光的反射较白色介质对光的反射弱。在一示例中，采样转子303的第一端设有半圆的黑色码盘面，示例性的，采样转子303用黑色材料制成，另一半圆安装半圆形的白色码盘面，黑色码盘面与白色码盘面用挡圈301装入采样转子的轴上热熔固定，使白色码盘面和黑色码盘面组装成一体，形成一半白色，一半黑色的码盘15。

在一些实施方式中，如图4所示，码盘15与采样转子303同轴设置，光敏元件16与采样转子303的轴线的距离为L3，满足：L1≠L3，也即，采样转子303转动带动磁钢4和码盘15转动的过程中，磁钢4不会转动至与光敏元件16相对的位置，从而避免磁钢4对光发射器502发射光线，以及光接收器503接收光线的干扰，保证光采样结果的准确性。

在一些实施方式中，码盘15的半径为R，满足：L1≥R＞L3，也即光敏元件16位于采样电路板5的与反射介质区14相对的位置，以确保光发射器502发射的光信号能到达反射面，反射面反射的光信号能准确地被光接收器503接收。示例性的，参照图5，光敏元件16设置于第一反射区141或第二反射区142半圆形码盘面的中间位置。码盘15的径向的两侧设有两个磁钢卡扣306，磁取样计量时用于安装磁钢4。

在一些实施方式中，如图1-图4所示，采样控制单元包括主控电路板7，主控电路板7与采样电路板5信号连接。在一示例中，参照图4，采样电路板5和主控电路板7上设有与信号连接线6对插的第一插座504和第二插座701，信号连接线6两端的插头与第一插座504和第二插座701对插，采样电路板5通过信号连接线6将采样信号传输到主控电路板7，主控电路板7对采样信号进行信号处理、记录和远程通信。

在一些实施方式中，如图1-图3所示，计量仪表还包括基表1，采样转子单元3设置于基表1，基表1内设置机芯(图中未示出)，采样转子单元3还包括内磁环305，内磁环305固定于采样转子303，基表1的与内磁环305对应的位置设置外磁环103，外磁环103与机芯传动连接，机芯配置为带动外磁环103转动，外磁环103在磁耦合作用下带动采样转子单元3转动。在一示例中，参照图6，计量仪表包括内磁钢固定套304，采样转子303的远离磁敏元件501的一端与内磁钢固定套304的孔过盈配合，内磁环305固定在采样转子303的轴与内磁钢固定套304之间，基表1内部的外磁钢套拔轮102和外磁环103通过外磁钢前套101固定为一体，计量通气时，基表1内部机芯运转带动外磁钢套拔轮102转动从而带动外磁环103转动，外磁环103通过磁耦合带动内磁环305转动，从而带动采样转子303转动。

以下结合具体示例对本实施方式的技术方案进行详细阐述：

如图1-图6所示，采样转子单元3设置于基表1上，控制器座2通过控制器座紧固螺钉13固定于基表1，控制器盖9通过壳体紧固螺钉10与控制器座2相连，并通过在壳体紧固螺钉10上设置铅封帽11以防他人擅自打开。采样电路板5和主控电路板7位于控制器座2与控制器盖9之间的空间内，采样电路板5通过两个固定卡扣201固定安装在控制器座2与采样转子单元3相对的位置，主控电路板7位于采样电路板5背离采样转子单元3的一侧，主控电路板7与采样电路板5之间通过信号连接线6相连。控制器座2上设有对采样电路板5和主控电路板7供电的电池12，主控电路板7背离采样电路板5的一侧设有铭牌支架8，控制器盖9与铭牌支架8对应的位置设置观察窗。

采样电路板5上设有三个磁阻传感器，圆周上呈均匀分布在两个磁钢4的外圈位置，磁钢4安装在采样转子303径向的两端，当采样转子303转动时带动安装在其上的磁钢4转动。当磁钢4转动至靠近磁阻传感器时产生高电平，远离磁阻传感器时产生低电平从而产生脉冲波形，通过分析脉冲波形进行计量，当安装1个磁钢4时，采样转子单元3运转一周产生3个周期的脉冲。一个脉冲周期波形为一个计量单位，转换流量值为1/3V_C(V_C：基表的回转体积)，当安装2个磁钢4时，采样转子单元3运转一周产生6个周期的脉冲。一个脉冲周期波形为一个计量单位，转换流量值为1/6V_C。磁钢4位于采样转子303径向的两端，磁阻传感器布置在磁钢4旋转圈外围的磁感线范围内，这一设计，使各磁阻传感器的距离拉开，有更大的空间布置多个磁阻传感器，且相邻磁阻传感器与磁钢4之间产生的脉冲不会发生干扰，通过改变磁钢4或磁阻传感器的安装数量，从而提升磁取样的计量精度，通常用于微小流计量或精度要求高的市场需求。

采样电路板5上同时设有光发射器502和光接收器503，采样转子303上设有黑白反射面，半圆白反射面及半圆黑反射面交替对光线进行反射，且两者的反光强度不同，这样就可以通过分析光电接收器接收到光信号强度实现计数脉冲信号的采集。光发射器502和光接收器503设置在扇形黑白反射面的中间位置，以确保光发射器502发射的光信号能到达反射面，反射面反射的光信号能准确地被光接收器503接收，且磁钢4不会对光发射器502和光接收器503产生干扰，当采样转子303转动时，黑白反射面交替转到光发射器502和光接收器503的下方，光敏元件16采集到固定周期的脉冲波形，通过能脉冲波形分析计算得出计量值。采样转子303转动一圈，产生1个周期的脉冲波形，转换为流量值为V_C。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种计量仪表，其特征在于，所述计量仪表包括：

采样转子单元，包括采样转子和至少一个磁钢，所述磁钢固定于所述采样转子，所述采样转子的转动能够带动所述磁钢转动，所述磁钢与所述采样转子的轴线的距离为L1；

采样控制单元，包括采样电路板和至少一个磁敏元件，所述采样电路板与所述采样转子轴向的第一端相对设置，所述磁敏元件设置于所述采样电路板的朝向所述第一端的一侧，所述磁敏元件与所述采样转子的轴线的距离为L2，满足：0＜L1＜L2。

2.根据权利要求1所述的计量仪表，其特征在于，所述采样控制单元包括多个磁敏元件，所述多个磁敏元件均布于同一圆周上，且所述多个磁敏元件中的各磁敏元件与所述采样转子的轴线的距离相同。

3.根据权利要求1所述的计量仪表，其特征在于，所述至少一个磁钢包括第一磁钢和第二磁钢，所述第一磁钢和所述第二磁钢位于所述采样转子的径向方向的两侧。

4.根据权利要求1所述的计量仪表，其特征在于，所述采样控制单元包括光敏元件，所述光敏元件设置于所述采样电路板的朝向所述第一端的一侧，所述第一端设有码盘，所述码盘设有与所述光敏元件配合的反射介质区；

所述反射介质区包括第一反射区和第二反射区，所述第一反射区与所述第二反射区沿所述码盘的直径对半分布，所述第一反射区与所述第二反射区对光的反射率不同。

5.根据权利要求4所述的计量仪表，其特征在于，所述码盘与所述采样转子同轴设置，所述光敏元件与所述采样转子的轴线的距离为L3，满足：L1≠L3。

6.根据权利要求5所述的计量仪表，其特征在于，所述码盘的半径为R，满足：L1≥R＞L3。

7.根据权利要求4所述的计量仪表，其特征在于，所述磁敏元件包括磁阻传感器；

和/或，所述光敏元件包括光接收器和光发射器，所述光发射器发射的光线经所述反射介质区反射后被所述光接收器接收。

8.根据权利要求1所述的计量仪表，其特征在于，所述采样控制单元包括主控电路板，所述主控电路板与所述采样电路板信号连接。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的计量仪表，其特征在于，所述计量仪表还包括基表，所述基表内设置机芯，所述采样转子单元设置于所述基表，所述采样转子单元还包括内磁环，所述内磁环固定于所述采样转子，所述基表的与所述内磁环对应的位置设置外磁环，所述外磁环与所述机芯传动连接，所述机芯配置为带动所述外磁环转动，所述外磁环在磁耦合作用下带动所述采样转子单元转动。

10.根据权利要求9所述的计量仪表，其特征在于，所述计量仪表包括内磁钢固定套，所述采样转子的远离所述磁敏元件的一端与所述内磁钢固定套的孔过盈配合，所述内磁环固定在所述采样转子的轴与所述内磁钢固定套之间。