[實(shí)用新型]一種磁自動(dòng)化流量記錄器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520080403.1
• 申請(qǐng)日: 2015-02-04
• 公開（公告）號(hào): CN204535800U
• 公開（公告）日: 2015-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 詹姆斯·G·迪克;郭海平;程曉峰;周志敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇多維科技有限公司
• 主分類號(hào): G01F15/06
• 分類號(hào): G01F15/06
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及磁性傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種磁自動(dòng)化流量記錄器。

背景技術(shù)

直讀式流量記錄器以水表為例采用多個(gè)轉(zhuǎn)輪，轉(zhuǎn)輪共軸并且相鄰的轉(zhuǎn)輪具有固定的傳動(dòng)比，例如10：1即，第一個(gè)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)10圈，第二個(gè)轉(zhuǎn)輪才轉(zhuǎn)動(dòng)1圈，依次類推，而第一個(gè)轉(zhuǎn)輪直接與水流驅(qū)動(dòng)的螺旋體相連，水表通過記錄螺旋體的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)來表征水流量，由于為10：1的傳動(dòng)比符合十進(jìn)制的特征，因此，每個(gè)轉(zhuǎn)輪實(shí)際上相當(dāng)于十進(jìn)制數(shù)的位數(shù)，同時(shí)將每個(gè)轉(zhuǎn)輪根據(jù)角度標(biāo)記成0-9多個(gè)數(shù)字，則構(gòu)成了直讀式水表，而實(shí)際過程中，通常采用數(shù)字技術(shù)，采用角度傳感器直接監(jiān)測每個(gè)轉(zhuǎn)輪的0-360度范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角度位置，常用的技術(shù)為光編碼技術(shù)，通過光柵來檢測旋轉(zhuǎn)角度，該技術(shù)存在如下問題：

光柵技術(shù)對(duì)于環(huán)境要求較高，要求環(huán)境清潔，不存在油、煙、氣、粉塵等都容易對(duì)光柵的檢測造成影響；

而替代的技術(shù)在于，采用磁角度傳感器技術(shù)，對(duì)于磁電阻傳感器如TMR、GMR等，采用的是平面X-Y類型的磁電阻角度傳感器芯片，通過對(duì)同一芯片上X、Y方向磁場分量的測量并對(duì)X磁場分量和Y磁場分量夾角進(jìn)行計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)永磁碼盤旋轉(zhuǎn)角度的測量，但其主要存在如下問題：

1)、X-Y類型的磁電阻角度傳感器芯片和圓形永磁碼盤一起來測量角度位置時(shí)，芯片測量平面位于在平行于圓形永磁碼盤上下底面區(qū)域位置上方，其測量的敏感磁場來自于圓形永磁碼盤在圓形永磁碼盤上下底面上方的分布磁場，因此X-Y磁電阻角度傳感器芯片的安裝空間和磁場均勻區(qū)受到限制，空間靈活性較差；

2)、X-Y類型的磁電阻角度傳感器芯片的圓形永磁碼盤在上下底面的旋轉(zhuǎn)磁場分布容易受到附近磁體如軟磁材料或者永磁體的干擾，而使得角度測量區(qū)域發(fā)生改變，不能正確得到測量角度，穩(wěn)定性較差。

為了解決以上問題，在專利申請(qǐng)?zhí)枮?014104116280和2014104061428的專利申請(qǐng)中先后公布了兩種不同的解決方案并應(yīng)用于單個(gè)硬磁轉(zhuǎn)輪的磁電阻角度傳感器。前一個(gè)為單芯片偏軸磁電阻Z-X角度傳感器，將X和Z軸磁電阻傳感器集成在同一個(gè)襯底上，通過X和Z軸磁電阻傳感器對(duì)于X磁場分量和Z磁場分量的測量，分別輸出其電壓曲線，并求出兩者之間的夾角關(guān)系，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)硬磁轉(zhuǎn)輪角度的測量。后一個(gè)通過位于硬磁轉(zhuǎn)輪圓周面上方相同距離，且跨越圓周90度弧度的兩個(gè)Z軸磁電阻傳感器的磁場信號(hào)的測量，并求出正交的兩個(gè)磁場分量的測量，并計(jì)算出磁場的夾角，從而確定出硬磁轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)角度位置。其中X方向定義為硬磁轉(zhuǎn)輪的在位于傳感器位置的沿切線的方向，Z方向定義為硬磁轉(zhuǎn)輪在位于傳感器位置的沿直徑的方向。兩個(gè)專利對(duì)于Z-X角度傳感器的芯片結(jié)構(gòu)以及種類，Z軸磁電阻傳感器以及X軸磁電阻傳感器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了描述。

Z-X雙軸角度傳感器以及雙Z軸角度傳感器相對(duì)于X-Y雙軸角度傳感器具有更大的安裝靈活性，同時(shí)Z-X雙軸角度傳感器和雙Z軸角度傳感器適用于永磁轉(zhuǎn)輪角度的測量。此外，本實(shí)用新型還披露了使用雙X軸軸磁電阻傳感器測量X方向，即沿著切線方向的磁場，以實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)輪的角度的測量。

由于流量表為多個(gè)永磁轉(zhuǎn)輪之間通過共軸以及固定傳動(dòng)比的形式的集合體，因此，適用于單個(gè)轉(zhuǎn)輪的上述Z-X雙軸角度傳感器以及雙Z軸角度傳感器、雙X軸角度傳感器完全可以應(yīng)用于流量表的多個(gè)轉(zhuǎn)輪的角度的測量。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)以上問題，本實(shí)用新型提出了一種磁自動(dòng)化流量記錄器，來取代X-Y磁電阻角度傳感器，通過測量圓形永磁轉(zhuǎn)輪圓面邊緣外側(cè)所產(chǎn)生的徑向旋轉(zhuǎn)磁場來取代位于圓形永磁碼盤上下低面上方的旋轉(zhuǎn)磁場，并采用兩個(gè)相差90度相位的分立的Z軸或者X軸磁電阻傳感器芯片、或者單芯片X-Z雙軸磁電阻角度傳感器來取代單一的X-Y磁電阻傳感器芯片，由于磁電阻傳感器芯片位于圓形永磁碼盤圓面外側(cè)，所以其安裝空間靈活性大大增加。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的技術(shù)方案如下：