[發明專利]LC傳感器電路、控制方法及電子設備

有效

• 申請號: 202110330786.3
• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN112945279B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 周杰;周冠委;張麗;皮軍;李土源;侯曉歡;羅家帥
• 申請（專利權）人: 深圳市華奧通通信技術有限公司
• 主分類號: G01D5/20
• 分類號: G01D5/20
• 代理公司: 深圳市恒程創新知識產權代理有限公司 44542
• 代理人: 劉冰

本發明屬于傳感器技術領域，公開了一種LC傳感器電路、控制方法及電子設備。所述電路設置在被測金屬部件運動區域的下方，包括：微控制單元對模擬開關輸出開關控制信號，使其根據開關控制信號選通振蕩單元中的電感，并對激勵單元輸出脈沖信號，使電源端對振蕩單元輸入激勵電流；振蕩單元根據激勵電流與被測金屬部件生成振蕩信號；檢波單元根據振蕩信號生成檢波信號，微控制單元根據各檢波信號的周期及各檢波信號之間的相位差獲取被測金屬部件的運轉方向和圈數。本發明通過電流激勵有效提升了感應距離；利用模擬開關選通工作回路，消除互感影響；利用檢波單元將非穩態振蕩信號轉換為連續變化直流信號，縮短微控制單元處理信號所需時長。

技術領域

本發明涉及傳感器技術領域，尤其涉及一種LC傳感器電路、控制方法及電子設備。

背景技術

通過永磁體和磁感應器件的聯動，將表盤上機械運轉的計數信號進行數字化，并通過控制器和無線收發器進行聯網和監測，是民用表計領域里最基礎的做法。干簧管、霍爾和隧道磁阻傳感器等檢測永磁體的傳感器容易受到外部磁場干擾，而導致無法工作，因此，對于被測金屬部件的運轉方向和圈數信號的機電轉換方式，傾向于采用不含有永磁體的方案。

無需永磁體的無磁電感方案，采用交流電磁感應的方式，通過LC(電感-電容)振蕩電路中的工字電感產生的磁場與表盤計數器上的金屬轉動片耦合形成阻尼振蕩，以檢測表盤讀數信號。

市場上的無磁電感方案大致分為兩類，一種是由半導體廠商所提供的全集成方案，該方案開發難度低，但是技術不透明，難以針對實際使用場景進行深度優化，并且與特定的供應商綁定，無法輕易被替代；另一種是完全基于分立器件實現的方案。該方案元器件數量過多，因此，整體可靠性和一致性難以把控，容錯率低，不利于進行批量制造和長期穩定運行，過大的印制電路板(Printed Circuit Board，PCB)占用面積和器件數量也提升了制造成本。

現有無磁電感方案有如下幾個技術難點：1、感應距離，考慮到表盤玻璃厚度和結構間隙，感應距離至少需要達到6mm。對于內部壓強高的濕式表，出于耐壓考慮，表盤玻璃設置得更厚，感應距離需要達到10mm以上。市場上已有的方案感應距離通常可以達到6～8mm，僅能滿足僅能滿足最低需求，性能裕量很小。2、互感干擾，受到表盤大小和指針直徑的限制。為了能夠檢測指針的轉動方向，在表針直徑范圍內需要布置多路傳感器，而傳感器之間的互感耦合會變得非常明顯，如果不能徹底關斷非工作模塊，互感導致的波形畸變和能量損失將嚴重影響傳感器的探測效果。3、功耗控制，對LC振蕩的非穩態模擬信號進行數字化的過程中，控制器不間斷運行將會產生較大的功耗開銷。4、誤差和漂移，結構的微變形、組裝的公差以及器件的老化漂移都會造成傳感器輸出的偏差，偏差的累計將導致傳感器工作不穩定，甚至無法工作。如果不能在生產過程中實現自動校準，則需要逐一進行手動校準，導致生產效率低下；如果不能在工作過程中自動檢測傳感器本身的工作狀態，故障和失效將無法預測，由此導致的損失將難以避免。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種LC傳感器電路、控制方法及電子設備，旨在解決現有技術中LC傳感器故障無法及時檢測到的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種LC傳感器電路，應用于金屬部件檢測，所述電路包括：微控制單元、模擬開關、激勵單元、振蕩單元與檢波單元；其中，所述模擬開關的受控端與所述微控制單元的一輸出端連接，所述模擬開關的輸出端與所述振蕩單元的輸入端連接，所述微控制單元的另一輸出端與所述激勵單元的輸入端連接，所述激勵單元的一端接地，所述激勵單元的另一端與所述振蕩單元的一端連接，所述振蕩單元的輸出端與所述檢波單元的輸入端連接，所述檢波單元的輸出端與所述微控制單元的輸入端連接；所述振蕩單元中包括多個并聯的電感；所述電路設置在被測金屬部件運動區域的下方；

所述微控制單元，用于對所述模擬開關輸出開關控制信號，以使所述模擬開關根據所述開關控制信號選通所述振蕩單元中對應的電感；

所述微控制單元，還用于對所述激勵單元輸出脈沖信號，以使電源端對所述振蕩單元輸入激勵電流；