[實用新型]用于機械計度器字輪定位的電感傳感器

有效

• 申請號: 201420004285.1
• 申請日: 2014-01-06
• 公開（公告）號: CN204115799U
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 曾少華
• 申請（專利權）人: 曾少華
• 主分類號: G01F15/06
• 分類號: G01F15/06;G01F15/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種將機械計度器字輪進行計算機數字轉化的領域。這種機械計度器主要用于水表、燃氣表等計量器具中，作為累積計量數據的顯示和存儲元件，必須對其進行數字化轉換，才能夠讓計算機對其顯示的數據進行識別和處理，數字化轉換的關鍵在于傳感器的選用和結構設計。對機械計度器進行數字化轉換的技術屬于物聯網當中關于建筑智能化技術的一個細分領域。?

技術背景

物聯網技術當中，智能建筑的水表、燃氣表的計算機處理技術是一個重要組成部分?，F今大量使用的水表和燃氣表，基本上以機械計度器作為累積計量數據的顯示和存儲部件，數據的顯示是由計度器字輪上印刷的數碼表現出來的，只能夠在其使用現場進行人工識別和抄讀。?

要實現計算機遠程自動管理，就必須對機械計度器上的機械指示進行數字轉換，轉換成對應的計算機可識別的數據形式，如二進制數據。?

在對機械計度器字輪的數字化轉換方面有多種方式，常見的有脈沖計數方式、光電直讀方式、電渦流感應直讀方式、視覺圖像直讀方式等，這些方式各自具有不同的技術特點，但都存在較大的自身難以克服之缺陷。?

脈沖計數方式實質上與計度器形成了二次計量，長期使用難以同步。?

光電直讀方式和視覺圖像直讀方式應用在水表時不能浸泡在水中，隔離密封成為一個麻煩問題。?

電渦流感應直讀方式實際上是金屬接近開關的工作原理，需要有較大的零件尺寸才足以產生出足夠的渦流效應，難以用在狹小的機械計度器上。?

在本發明人申請的專利號為201320134532.2的專利《一種機械計度器字輪的數字轉化及傳輸裝置》中，提出了采用電感傳感器對計度器字輪進行定位，從而實現機械計度器數字轉換的方法。?

在這個用電感傳感器對字輪進行定位的方法論述當中，對具體的傳感器形式和安裝方式沒有明確指出更具體且實際有效的做法，真正應用到批量產品生產中還要進一步細化，還必須考慮與機械計度器結構的配合問題，防水防塵密封結構問題，批量產品性能穩定一致性好的問題，工藝復雜性的問題等。?

正是基于實用化的目的，經過反復的工藝結構設計，安裝試驗，性能研究測試，終于形成了可以具體使施的傳感器組成結構和安裝方式。這種結構和安裝方式，是對電感傳感器用于字輪定位的方法的實際應用，也是對這種方法的進一步完善、補充和提升，使之更接近于實際，為生產出大批量穩定可靠產品提供了有力的保障和技術支撐。?

發明內容

為了達到前述背景技術當中提出的目標，本實用新型采用了適當的無線電電子技術原理，磁路理論，結合計度器字輪的機械結構，設計發明了一種新穎的電感傳感器組成結構及其安裝方式，以確保批量生產時，電感傳感器工作性能的穩定可靠，同時制造工藝簡單，安裝方便，容易實現，并具有很好的防水防塵密封效果。?

根據磁力線分布的規律和磁路原理：不同介質組成的空間當中，磁力線總是集中分布在導磁率最大磁阻最小的路徑當中。空氣和水的相對磁導率等于一，而導磁性能好的鐵氧體材料的相對磁導率是空氣和水的成千上萬倍。因此鐵氧體材料組成的形狀結構是磁力線分布的主要區域和路徑。?

鐵氧體材料可以制作成不同的磁芯形狀，繞上線圈就可以做成電感。?

本發明正是基于上述原理進行設計的：在電感線圈一定的情況下，通過改變電感磁芯的組成結構，就可以對電感的電感量進行調整。一種可變電感量的電感器件實際上可以當做電感傳感器來使用。?

在機械計度器的結構當中，字輪是轉動的，用于顯示不同的數碼，字輪通過轉動軸固定在字輪盒框架上。針對這種結構，把電感傳感器的繞有線圈的磁芯部分固定在框架上，而在字輪上嵌入導磁材料塊。字輪轉動時，導磁材料塊會隨之轉動，轉動的過程中，活動的導磁材料塊與固定的磁芯部分的相對位置會發生改變，形成不同的位置配合模式。?

兩者位置緊密結合在一起形成具有最小間隙的環路的時候，磁力線絕大部分集中于電感傳感器磁芯和導磁材料中，整個環路的總磁阻最小，反映在電感傳感器上，就是傳感器本身的電感量最大。?

當兩者位置分離的時候，電感傳感器中的間隙加大，大量的磁力線只能發布在相對磁導率很大的材料如塑料、空氣或水當中，整個環路的總磁阻加大，反映在電感傳感器上，就是傳感器本身的電感量最小。?

通過檢測電感傳感器電感量大小的變化，就可以間接判定活動字輪上的導磁材料塊和固定不變的電感傳感器磁芯的相對位置的變化，也就是字輪的轉動角度變化，從而得到字輪上顯示數碼的轉動位置，也就是計度器的顯示數碼。?