CN108279027A - 抗强磁干扰的无磁转动信号采集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抗强磁干扰的无磁转动信号采集装置，包括PCB线路板和半圆形钢片，PCB线路板上集成有外部电感线圈、计时器和电压比较器，外部电感线圈内圆周均布设置有四组电感线圈，半圆形钢片转动并遮挡四组电感线圈中任意相邻的两个从而产生变化的电流信号；四组线圈的输出端连接信号处理电路，信号处理电路中的计时器用于计算电压比较器电压比较值的变化周期；电压比较器和计时器的信号输出端均通过TTL输出接口连接至外部终端。本发明内部不含永磁体等磁性元器件，受内外部磁力影响小，利用LC振荡原理可以计量转数、转速和判断转动方向，测量精确。
Description
技术领域
本发明涉及计量采样技术领域，尤其是一种抗强磁干扰的无磁转动信号采集装置。
背景技术
无磁传感技术是在原有机械转动齿轮或指针上放置一个半圆形的无磁钢片，把一个LC谐振回路中的电感置于指针的上方。
现有技术中，无磁传感采集方式有通过两个绕置的线圈来实现的，此技术是在转动轴上设置半圆形抗磁不锈钢片，利用两个电感在不锈钢片正转、反转且转到相对于电感一和电感二的不同位置处时，产生的阻尼波形和无阻尼波形判断不锈钢片的选装方向和旋转周期，进而进行计量测数。但是，这样所带来的问题是：当有外来强磁干扰时，会对电感一和电感二收到的阻尼波形造成很大影响，从而使得计数出现错误且误差的现象。
同时，由于普通绕制线圈所使用铜丝的一致性无法得到保障，从而使得电感量的一致性无法得到保证，所以导致现有无磁采样技术的检测精度以及检测效果也同样不尽人意。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提出一种内部不含永磁体等磁性元器件，受内外部磁力影响小，利用LC振荡原理可以计量转速和判断转动方向，检测信号距离远且测量精确的抗强磁干扰的无磁转动信号采集装置。
本发明所采用的技术方案为：一种抗强磁干扰的无磁转动信号采集装置，包括信号采集传感装置以及信号处理电路；所述信号采集传感装置包括在待采集转动信号的转轴上设置半圆形钢片，并随转轴同步转动；在半圆形钢片正上方设置外部电感线圈；所述的外部电感线圈内均匀设置第一电感线圈、第二电感线圈、第三电感线圈、第四电感线圈；所述半圆形钢片转动并遮挡第一电感线圈、第二电感线圈、第三电感线圈、第四电感线圈中任意相邻的两个从而产生变化的电流信号；第一电感线圈、第二电感线圈、第三电感线圈、第四电感线圈的输出端连接信号处理电路，变化的电流信号经信号处理电路处理后输出至外部终端。
本发明所述外部电感线圈与半圆形钢片之间设置有检测间隙；所述的检测间隙大于等于10mm。
为了提高集成度，减小产品体积以及产品安装空间，本发明所述外部电感线圈、第一电感线圈、第二电感线圈、第三电感线圈、第四电感线圈以及信号处理电路均集成在线路板上；采用线路板做成的线圈，电感量基本一致，可以避免因每块水表硬件上的LC传感器的品质，带来的影响。
为了更好提高计量精度，本发明所述的半圆形钢片的直径≥外部电感线圈的内圈直径。
本发明的有益效果是：本发明将电感线圈集成在线路板上，杜绝了普通绕制线圈电感量的一致性无法得到保证的缺陷，以及普通绕制线圈检测距离小于等于6mm的局限性，大大提高了信号检测精度，利用LC振荡原理可以计量转速和判断转动方向，测量精确。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1-图4是现有技术的原理图；
图5是本发明的三维透视图；
图6是本发明的电路原理框图；
其中:1、第一电感线圈；2、第二电感线圈；3、第三电感线圈；4、第四电感线圈；5、外部电感线圈；6、半圆形钢片；7、PCB线路板；8、转轴。
具体实施方式
现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图5所示的一种抗强磁干扰的无磁转动信号采集传感装置，其包括安装于待采集转动信号的转轴上设置半圆形钢片，以及在PCB线路板上集成的外部电感线圈以及信号处理电路；半圆形钢片随转轴同步转动；外部电感线圈设置在半圆形钢片正上方；外部电感线圈内均匀设置第一电感线圈、第二电感线圈、第三电感线圈、第四电感线圈；半圆形钢片和外部电感线圈之间设有检测间隙，检测间隙≥10mm；当无磁转动信号采集传感装置用于水表计量时，检测间隙为水表表面玻璃的厚度，大约为10mm；这样的检测间隙可以使的采集装置不需要破坏水表的表面玻璃就可以做到精确采集。
第一电感线圈、第二电感线圈、第三电感线圈和第四电感线圈均与外部电感线圈之间设有感应间隙，五组电感线圈1、2、3、4、5的中心轴线均平行设置，半圆形钢片的中心、转轴的中心轴线和外部电感线圈的中心轴线均重合；半圆形钢片的直径≥外部电感线圈的内圈直径。采用PCB线路板做成的线圈，电感量基本一致，避免因每块水表硬件上的LC传感器的品质，带来的影响。而采用四线圈制成的电感采集，定位更精确，避免因急流冲击时的抖动，带来的误差；四个电感可以有效处理两电感临界点，特别是小流量的时候，四个电感凸显的有优点，基本没误差，并且可以每个角度都可以测到数据量，进行数据分析，避免出错的概率。
如图6所示，外部电感线圈利用LC振荡原理产生不断变化的磁场，内部的四个电感线圈接受外部电感线圈的磁场；四个电感线圈的输出端连接信号处理电路；信号处理电路包括信号放大单元、计时器单元以及电压比较器单元；信号放大单元的输入端分别与四个电感线圈相连接；信号放大单元的输出端连接至电压比较器单元；计时器单元用于计算电压比较器单元的电压比较值的变化周期。
当钢片转动时，钢片依次经过四个电感线圈，由于钢片具有吸收磁场的作用，四个电感线圈的磁通量会依次改变，成为周期性的变化。单片机对四个电感线圈进行持续采样，并逻辑处理，得到对应的脉冲周期变化。
本实施例中信号放大单元选用的是半导体基本元器件，计时器单元和电压比较器单元均集成在单片机中；由于信号放大单元、单片机、驱动电路I、II的具体电路结构以及连接方式不是本方案所要保护的内容，因此，此处不做描述。
以上说明书中描述的只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离本发明的实质和范围。
Claims (4)
1.一种抗强磁干扰的无磁转动信号采集装置，其特征在于：包括信号采集传感装置以及信号处理电路；所述信号采集传感装置包括在待采集转动信号的转轴上设置半圆形钢片，并随转轴同步转动；在半圆形钢片正上方设置外部电感线圈；所述的外部电感线圈内均匀设置第一电感线圈、第二电感线圈、第三电感线圈、第四电感线圈；所述半圆形钢片转动并遮挡第一电感线圈、第二电感线圈、第三电感线圈、第四电感线圈中任意相邻的两个从而产生变化的电流信号；第一电感线圈、第二电感线圈、第三电感线圈、第四电感线圈的输出端连接信号处理电路，变化的电流信号经信号处理电路处理后输出至外部终端。
2.如权利要求1所述的抗强磁干扰的无磁转动信号采集装置，其特征在于：所述外部电感线圈与半圆形钢片之间设置有检测间隙；所述的检测间隙大于等于10mm。
3.如权利要求1所述的抗强磁干扰的无磁转动信号采集传感装置，其特征在于：所述外部电感线圈、第一电感线圈、第二电感线圈、第三电感线圈、第四电感线圈以及信号处理电路均集成在线路板上。
4.如权利要求1所述的抗强磁干扰的无磁转动信号采集装置，其特征在于：所述的半圆形钢片的直径≥外部电感线圈的内圈直径。
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