TWM529155U - 流量計非接觸且連續式感測裝置 - Google Patents

Description

流量計非接觸且連續式感測裝置

本新型創作係關於一種流量計非接觸且連續式感測裝置，特別是指一種不受外在磁性體影響，且可感測流體流動狀況之流量計非接觸式感測裝置。

按，流量計係一種裝設於流體管路內，對於流體量偵測之器具。習知流量計係藉由流體驅動裝設於內部之計量裝置中的轉動件轉動，以使計量裝置產生累計所流經流量之作用。早期流量計內部之計量裝置本身組件間相互帶動轉動之作用係以接觸式(機械式)帶動為主，因此在使用日久後，會因機械因素及流體中所含雜質因素影響，使得組件間之驅動作用產生誤差或故障，進而影響到計量之靈敏度及精準度，後來遂有利用磁性感應之非接觸式流量計產生。惟上述習知磁性感應之非接觸式流量計在實際使用上仍存在著。一、習知磁性感應之非接觸式流量計之磁性體容易受到外在強力磁性之磁吸或干擾，而使計量結果變得不準確。二、習知流量計都僅適用於計量流量多寡，而無法用以感測流體流動之流向。實際上，在現今水資源嚴重缺乏及不平衡之情況下，擁有水資源的管理單位常有互相支援或交易的可能及必要，此時設於管路間之流量計若可感測流體流向，則能在支援或交易之情況中提供相當程度之方便性等問題。

後來本案申請人基於前述之問題，申請一台灣發明專利I418767 號「流量計非接觸式感測裝置及方法」，主要係一種流量計非接觸式感測裝置及方法，流量計內部可動件接設一作用件，該可動件受流體帶動時連動該作用件作出位移運動，該作用件上方裝設有一投射器，可對該作用件投射訊號，該作用件面對該投射器區分出至少二區域，且至少有一區域會對投射至之訊號加以反射，使該投射器與作用件間之空間在作用件通過時發生訊號密度變化，致影響該投射器之投射功率，藉此感測該作用件之運動狀況，並對應得知流體之流動狀況。

然而，該投射器對於該作用件之投射訊號，往往係以間隔一段時間進行，因此所偵測之流量狀態，在時間為橫軸之情況下，往往呈現一種間斷式之偵測結果。而對於偵測結果之精密度仍有待加強。

基於前述台灣發明專利I418767號「流量計非接觸式感測裝置及方法」之進一步創作，本新型創作人認為應以研發不輟之動機而為更進一步之再創作。

本新型創作提供一種流量計非接觸且連續式感測裝置，流量計具有一本體及一感測裝置，該本體二端各為一開口端，內部為中空供裝設一可動件，可因流體驅動而運動，該可動件之軸心植立於本體內部，該本體外有一容室，供該感測裝置容設於其內，該感測裝置包括一作用件及一投射器，該作用件由該可動件之軸心穿出本體後接設，該可動件受流體驅動轉動時，該作用件即受該可動件之軸心連動作出位移運動，該投射器裝設於該作用件上方，可對該作用件投射訊號，該作用件面對該投射器區分出至少二區 域，且至少有一區域具有金屬材質，以對投射至之訊號加以反射，另一區域則為非金屬，以形成反射性之區隔。

該投射器包括一震盪及感測元件，該投射器包括一微功耗驅動及感測電路，該微功耗驅動及感測電路連接一微功耗震盪電路；且該微功耗驅動及感測電路連接一微功耗訊號濾波電路，該微功耗訊號濾波電路連接一微功耗訊號放大電路，該微功耗訊號放大電路連接一微功耗訊號強度檢測電路，以供偵測輸出訊號，使該投射器與作用件間之空間在作用件之至少二區域通過時發生連續訊號密度不同之變化，致影響該投射器之投射功率，藉此連續感測該作用件之運動狀況，並對應得知流體之流動狀況。

以完成不受外在磁性影響，且可以非接觸且連續式偵測流量之感測裝置。

本新型創作之另一主要目的則在提供一種可感測流體流向之流量計非接觸式感測裝置。

在上述流量計非接觸式感測裝置中，該作用件受該可動件之軸心連動時所作之位移運動係圓周運動。

在上述流量計非接觸式感測裝置中，該作用件受該可動件之軸心連動時所作之位移運動係往復運動。

在上述流量計非接觸式感測裝置中，該作用件面對該投射器可以有二以上之區域具有金屬材質，而二金屬材質之間則為一非金屬材質，以形成反射性之區隔。

在上述流量計非接觸式感測裝置中，該作用件二以上之區域上的金屬材質係作寬度相同或不同。

在上述流量計非接觸式感測裝置中，該作用件二以上之區域上的金屬材質係作塗佈密度相同或不同。

本新型創作之流量計非接觸且連續式感測方法，流量計具有一本體及一感測裝置，該本體二端各為一開口端，內部為中空供裝設一可動件，以受流體驅動而運動，該可動件之軸心植立於本體內部，該本體外有一容室，供該感測裝置容設於其內，該感測裝置包括一作用件及一投射器，該作用件由該可動件之軸心穿出本體後接設，以受該可動件之軸心連動作出位移運動，該投射器可對該作用件投射連續訊號；該作用件面對該投射器區分出至少二區域，其中，該作用件面對該投射器至少有一區域為金屬材質，另一區域具有非金屬，以形成反射性之區隔，感測方法在於：該投射器與作用件間之空間在作用件通過時發生訊號密度變化，致影響該投射器之投射功率，藉此感測該作用件之運動狀況，並對應得知流體之流動狀況，且該投射器包括一震盪及感測元件，該投射器包括一微功耗驅動及感測電路，該微功耗驅動及感測電路連接一微功耗震盪電路；且該微功耗驅動及感測電路連接一微功耗訊號濾波電路，該微功耗訊號濾波電路連接一微功耗訊號放大電路，該微功耗訊號放大電路連接一微功耗訊號強度檢測電路，以供連續偵測輸出訊號。

(20)‧‧‧流量計

(21)‧‧‧本體

(22)‧‧‧開口端

(23)‧‧‧可動件

(231)‧‧‧軸心

(232)‧‧‧軸承

(233)‧‧‧轉動件

(234)‧‧‧軸心

(235)‧‧‧連桿

(236)‧‧‧軸心

(237)‧‧‧限位件

(24)‧‧‧作用件

(24’)‧‧‧作用件

(241)‧‧‧區域

(242)‧‧‧區域

(243)‧‧‧區域

(244)‧‧‧區域

(241’)‧‧‧區域

(242’)‧‧‧區域

(243’)‧‧‧區域

(244’)‧‧‧區域

(25)‧‧‧容室

(26)‧‧‧空間

(27)‧‧‧投射器

(271)‧‧‧連接線

(272)‧‧‧震盪及感測元件

(273)‧‧‧微功耗驅動及感測電路

(274)‧‧‧微功耗震盪電路

(275)‧‧‧微功耗訊號濾波電路

(276)‧‧‧微功耗訊號放大電路

(277)‧‧‧微功耗訊號強度檢測電路

(28)‧‧‧運算部

(29)‧‧‧顯示部

(A)‧‧‧感測裝置

第一圖所示係本新型創作第一實施例之構造示意圖

第二圖所示係本新型創作第一實施例之部份構造放大示意圖

第三圖所示係本新型創作第一實施例中作用件之俯視圖

第四~七圖所示係本新型創作第一實施例之連續作用示意圖

第八圖所示係本新型創作第二實施例之構造示意圖

第九圖所示係本新型創作第二實施例之部份構造放大示意圖

第十圖所示係本新型創作第二實施例中作用件之俯視圖

第十一~十六圖所示係本新型創作第二實施例之連續作用示意圖

第十七圖所示係本新型創作投射器與作用件對應狀態下之單元示意圖

以下藉由圖式之輔助，說明本新型創作之構造、特點與實施例，俾使貴審查人員對於本新型創作有更進一步之瞭解。

請參閱第一圖所示：

本新型創作第一實施例整體係為一流量計(20)，主要包括一本體(21)及一感測裝置(A)，該感測裝置(A)包括一作用件(24)(以及後述第九及十一圖所示實施例之作用件(24’))及一投射器(27)，其二端各為一開口端(22)(皆可選擇作為進水或出水用)，本體(21)之內部為中空，裝設有一可動件(23)(例如：葉輪)，可因流體驅動而作轉動之運動，該可動件(23)之軸心(231)藉由軸承(232)支撐而植立於本體(21)內部作上下直立狀態，該軸心(231)之上端更向上穿出本體(21)後接設一呈盤狀之該作用件(24)。

因此該軸心(231)轉動時即會帶動該作用件(24)同步轉動，且係作圓周運動；該本體(21)之頂上為一容室(25)，該作用件(24)即係存在於該容室(25)內，該作用件(24)的上方一側間隔一空間(26)後有該投射器(27)被定位固定裝設住，並由一連接線(271)與一運算部(28)連接；該容室(25)的頂面為一顯示部(29)，可接受該運算部(28)所傳送運算後之結果，以作直接顯示，或更可將該運算後之結果另藉由有線或無線傳輸至遠距之顯示部作顯示。請配合第十七圖所示，本新型創作之該投射器(27)包括一震盪及 感測元件(272)，該投射器(27)包括一微功耗驅動及感測電路(273)，該微功耗驅動及感測電路(273)連接一微功耗震盪電路(274)；且該微功耗驅動及感測電路(273)連接一微功耗訊號濾波電路(275)，該微功耗訊號濾波電路(275)連接一微功耗訊號放大電路(276)，該微功耗訊號放大電路(276)連接一微功耗訊號強度檢測電路(277)，以供偵測輸出訊號。該震盪及感測元件(272)做不間斷的連續偵測，以助於在後述該作用件(24)之特定條件下可以連續偵測該作用件(24)任何時刻之位置狀態。

請配合參閱第二圖所示：

該投射器(27)係可面對該作用件(24)，由該震盪及感測元件(272)做不間斷而持續發出訊號，並對作用件(24)之一側作直接投射，因此該空間(26)之距離必須確保該投射器(27)之訊號可以到達作用件(24)上，且該作用件(24)可以真確隨著軸心(231)轉動。

接著，請配合參閱第三圖與第十七圖所示：

該作用件(24)在接受(面對)該投射器(27)直接投射訊號以軸心(231)為中心區分出若干呈散射狀之區域(241)、(242)、(243)、(244)(第三圖中以四個區域為例，惟不受此拘限)，其中，不相鄰的二區域(242)、(244)有相同的散射角度(例如相同為b°，轉換而言，即其有相同的寬度)，及不相鄰的二區域(241)、(243)有不相同的散射角度(例如一為a°，一為c°，轉換而言，即其寬度不相同)，且在該等不相同寬度的二區域(241)、(243)具有金屬材質(圖中以灑點表示)，其作用係為將該投射器(27)所投射之訊號加以反射用；相對而言，相同寬度的二區域(242)、(244)則不會將投射至之訊號加以反射。

當作用件(24)具有金屬材質之區域在該投射器(27)之該震盪及感測元件(272)偵測範圍內時，由於該震盪及感測元件(272)之發射能量被作用件(24)吸收，使接收到之訊號強度低於一設定之閾值，便產生偵測到物體之輸出訊號。

當作用件(24)有金屬材質之區域不在該投射器(27)之該震盪及感測元件(272)偵測範圍內時，由於該震盪及感測元件(272)之發射能量沒有被作用件(24)吸收，使接收到之訊號強度高於一設定之閾值，便產生偵測不到物體之輸出訊號。

本新型創作第一實施例在操作使用上，當流體自不同開口端(22)流入時，該可動件(23)及其軸心(231)係會有不同之轉向；例如假設流體自第一圖所示之左側開口端(22)流入時，該可動件(23)及其軸心(231)係會作逆時針之轉動；而當流體自右側開口端(22)流入時，該可動件(23)及其軸心(231)即作順時針之轉動。因此，當該可動件(23)及其軸心(231)作逆時針轉動時，即會帶動該作用件(24)亦作逆時針轉動，使得該投射器(27)所持續發射之訊號會依序投射至區域(241)、(244)、(243)、(242)(如第四、五、六、七圖所示之順序)，並依續繞行；相同道理，當該可動件(23)及其軸心(231)作順時針轉動時，即會帶動該作用件(24)亦作順時針轉動，使得該投射器(27)所持續發射之訊號會依序投射至區域(241)、(242)、(243)、(244)(即如第四、七、六、五圖所示之順序)，並同樣依續繞行。

茲舉作用件(24)作逆時針轉動為例，說明該投射器(27)與作用件(24)間所產生之反應。首先，當作用件(24)在該投射器(27)之該震盪及感測元件(272)偵測範圍內時，當該投射器(27)之該震盪及感測元件(272)之發射能量投射至該區域(241)時(第四圖所示) ，因該區域(241)為金屬材質，因此該投射器(27)之該震盪及感測元件(272)之發射能量被吸收，而該投射器(27)被感應到訊號強度低於一設定之閾值(因為相對能量被偵測到之物體吸收)。因此該投射器(27)會感應到發射訊號之不順暢，而必須相對增加投射功率，並且計算此段不順暢之時間長度(與區域之寬度對應)。接著，投射器(27)所發射之訊號轉而投射至區域(244)時(第五圖所示)，因該區域(244)未有金屬材質，故訊號可以順利通過，因此該空間(26)所區隔之範圍內是正常(不混雜擁擠)的，所以投射器(27)會感應到發射訊號之動作是順暢。

繼續則轉投射至區域(243)時(第六圖所示)，因該區域(243)同樣有金屬材質，因此該投射器(27)之該震盪及感測元件(272)之發射能量被吸收，而該投射器(27)被感應到訊號強度低於一設定之閾值(因為相對能量被偵測到之物體吸收)。因此該投射器(27)會感應到發射訊號之不順暢，而必須相對增加投射功率，並且計算此段不順暢之時間長度(與區域之寬度對應)。並且計算到不順暢之時間長度(與區域241比較)。

接著，投射器(27)所發射之訊號係轉投射至區域(242)時(第七圖所示)，因該區域(242)同樣未有金屬材質，故訊號可以順利通過，因此該空間(26)所區隔之範圍內恢復正常(不混雜擁擠)，使投射器(27)感應到發射訊號之動作很順暢。繼續則再依序轉投射至區域(241)、(244)、(243)、(242)，如此繞行，並重複呈現前述之感應作用。

因此，該投射器(27)只要感應偵測本身發射訊號之功率變化，並依循不同變化之先後順序，即可判別出該作用件(24)之轉動方向，進而對應出流體方向；同時，因投射器(27)可以感應偵測該作 用件(24)之轉數及轉速，所以可以對應測得流體流量及流速。

接著請參閱第八圖所示，本新型創作第二實施例有絕大多數構造與第一實施例相同，故相同之構造部位即採相同之元件編號。第二實施例係一流量計(20)，構造上包括一本體(21)，其二端各為一開口端(22)，本體(21)之內部為中空，裝設有一可動件(23)(例如：葉輪)，可因流體驅動而作轉動之運動，該可動件(23)之軸心(231)藉由軸承(232)支撐而植立於本體(21)內部作上下直立狀態；該本體(21)之頂上為一容室(25)，該軸心(231)之上端向上穿出本體(21)後即於該容室(25)內接設一偏心之轉動件(233)，故該軸心(231)轉動時即會帶動該轉動件(233)同步轉動，且係作圓周運動；接著，請配合參閱第九及十一圖所示，該轉動件(233)於遠離該軸心(231)之端由一軸心(234)接設一連桿(235)，該連桿(235)則於遠離該軸心(234)之端由一軸心(236)接設一作用件(24’)，該作用件(24’)係介於一組限位件(237)之間；該作用件(24’)的上方一側間隔一空間(26)後有一投射器(27)被定位固定裝設住，該投射器(27)係可面對該作用件(24’)持續發出訊號。

且配合第十七圖所示，該投射器(27)包括一震盪及感測元件(272)，該投射器(27)包括一微功耗驅動及感測電路(273)，該微功耗驅動及感測電路(273)連接一微功耗震盪電路(274)；且該微功耗驅動及感測電路(273)連接一微功耗訊號濾波電路(275)，該微功耗訊號濾波電路(275)連接一微功耗訊號放大電路(276)，該微功耗訊號放大電路(276)連接一微功耗訊號強度檢測電路(277)，以供偵測輸出訊號。該震盪及感測元件(272)做不間斷的連續偵測，以助於在後述該作用件(24)之特定條件下可以偵測該作用 件(24)任何時刻之位置狀態。

且該投射器(27)由一連接線(271)與一運算部(28)連接；該容室(25)的頂面為一顯示部(29)，可接受該運算部(28)所傳送運算後之結果，以作直接顯示，或更可將該運算後之結果另藉由有線或無線傳輸至遠距之顯示部作顯示。

請配合參閱第十圖所示，該作用件(24’)在接受該投射器(27)投射訊號區分出若干區域(241’)、(242’)、(243’)、(244’)(第十圖中以四個區域為例，惟不受此拘限)，其中，有二區域(241’)、(243’)上有金屬材質(此所指之金屬材質，其定義與第一實施例所界定者相同)，且二區域(241’)、(243’)上所具有之金屬材質之密度係為不同(亦可為相同)；而另二區域(242’)、(244’)上則未有金屬材質。

本新型創作第二實施例在操作使用上，當流體自不同開口端(22)流入時，該可動件(23)及其軸心(231)與第一實施例相同會有不同之轉向，並即帶動該轉動件(233)作相同轉向之圓周運動，進而由該連桿(235)的連動，以及由該組限位件(237)(形同軌道)之限制作用，致使該作用件(24’)作出直線往復運動，因此該投射器(27)所發射之訊號會依序在區域(241’)、(242’)、(243’)、(244’)、(243’)、(242’)、(241’)---上往復投射。

經由該轉動件(233)及該連桿(235)的帶動，以及該組限位件237之限制作用，致使該作用件(24’)作出直線往復運動之經過茲配合第十一~十六圖所示說明如下。當該轉動件(233)的軸心(234)轉動至圓周運動的最左邊位置點時，如第十一圖所示，該作用件(24’)會位在直線往復運動的最左邊位置；然後當該轉動件(233)的軸心(234)向上(以圖中方向而言，以下皆同)轉動90°至 最高點位置時，如第十二圖所示，該作用件(24’)經由該連桿(235)拉動向右邊移動；然後如第十三圖所示，該軸心(234)向右轉動45°度時，該作用件(24’)會處於更右邊位置；接著如第十四圖所示，該軸心(234)向下轉動至水平(最右邊)位置時，該作用件(24’)已被往左邊推動一小段；然後如第十五圖所示，該軸心(234)向下轉動至最低點位置時，該作用件(24’)已更被往左邊推動；接著如第十六圖所示，該軸心(234)向左轉動45°度時，該作用件(24’)會處於更左邊位置；接著即恢復到第十一圖所示之狀態。因此在該轉動件(233)及該連桿(235)的帶動作用，以及在該組限位件(237)之限制作用下，該作用件(24’)會作出直線往復運動，所以經過精確之尺寸設計，使該作用件(24’)的往復行程恰通過該投射器(27)的訊號投射區域，使得該投射器(27)在二區域(241’)、(243’)通過時感應有增加投射功率之必要，且所增加之投射功率不同，因此而可判別出流體方向。

由以上說明可知，本新型創作係設計使作用件面對投射器區分出至少二區域，且至少有一區域會對投射至之訊號加以反射，因此藉由投射器對進行位移運動(可為圓周運動或直線往復運動)之作用件作持續發射訊號之動作，使該投射器與作用件間之空間在作用件通過時發生訊號密度變化(空間範圍內混雜擁擠)，使該投射器改變投射功率，因此而能感應測得流體之流動狀況。因此，本新型創作具備如下優異特性：(一)、該投射器所負責之動作係持續發射訊號，而所要達成之作用係對自身發射訊號之順暢度作感應，除此與其他組件間完全無任何牽連性之關係，故該投射器完全不受外物或外力影響；同樣道理，該作用件就只負責進行位移運動而已，與其他組件間亦無任何牽連性之關係，所以該作用 件同樣不受外物或外力影響；(二)、本新型創作藉由投射器與作用件間之非接觸性作用，達成在流量計中可以測知流體狀況之作用功效。(三)、該投射器(27)震盪及感測元件(272)做不間斷的連續偵測，以助於在後述該作用件(24)之特定條件下可以連續偵測該作用件(24)任何時刻之位置狀態。

綜上所述，本新型創作確實符合產業利用性，且未於申請前見於刊物或公開使用，亦未為公眾所知悉，且具有非顯而易知性，符合可專利之要件，爰依法提出專利申請。

惟上述所陳，為本新型創作在產業上一較佳實施例，舉凡依本新型創作申請專利範圍所作之均等變化，皆屬本案訴求標的之範疇。

(21)‧‧‧本體

(24)‧‧‧作用件

(26)‧‧‧空間

(27)‧‧‧投射器

(271)‧‧‧連接線

(272)‧‧‧震盪及感測元件

(A)‧‧‧感測裝置

Claims (6)

1. 一種流量計非接觸且連續式感測裝置，流量計具有一本體及一感測裝置，該本體二端各為一開口端，內部為中空供裝設一可動件，可因流體驅動而運動，該可動件之軸心植立於本體內部，該本體外有一容室，供該感測裝置容設於其內，該感測裝置包括一作用件及一投射器，該作用件由該可動件之軸心穿出本體後接設，該可動件受流體驅動轉動時，該作用件即受該可動件之軸心連動作出位移運動，該投射器裝設於該作用件上方，可對該作用件投射訊號，該作用件面對該投射器區分出至少二區域，且至少有一區域具有金屬材質，以對投射至之訊號加以反射，另一區域則為非金屬；該投射器包括一震盪及感測元件，該投射器包括一微功耗驅動及感測電路，該微功耗驅動及感測電路連接一微功耗震盪電路；且該微功耗驅動及感測電路連接一微功耗訊號濾波電路，該微功耗訊號濾波電路連接一微功耗訊號放大電路，該微功耗訊號放大電路連接一微功耗訊號強度檢測電路，以供偵測輸出訊號，使該投射器與作用件間之空間在作用件之至少二區域通過時發生訊號密度不同之變化，致影響該投射器之投射功率，藉此感測該作用件之運動狀況，並連續對應得知流體之流動狀況。
2. 如申請專利範圍第1項所述之流量計非接觸且連續式感測裝置，其中，該作用件受該可動件之軸心連動時所作之位移運動係圓周運動。
3. 如申請專利範圍第1項所述之流量計非接觸且連續式感測裝置， 其中，該作用件受該可動件之軸心連動時所作之位移運動係直線往復運動。
4. 如申請專利範圍第1項所述之流量計非接觸且連續式感測裝置，其中，該作用件面對該投射器有二以上之區域為金屬材質，而二金屬材質之間則為一非金屬材質，以形成反射性之區隔。
5. 如申請專利範圍第1項所述之流量計非接觸且連續式感測裝置，其中，該作用件二以上之區域上的金屬材質係作寬度相同或不同。
6. 如申請專利範圍第1項所述之流量計非接觸且連續式感測裝置，其中，該作用件二以上之區域上的金屬材質係作塗佈密度相同或不同。