CN111595233A - 一种无磁传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及仪表计量技术领域，尤其是一种无磁传感器，PCB线圈设在金属片的正上方，金属片固定设置在转轴上，并随转轴一起转动，PCB线圈包括激励线圈和若干感应线圈，激励线圈与感应线圈为电感耦合，感应线圈位于激励线圈内，感应线圈的一端相互连接于同一点，另一端连接到信号放大单元，信号放大单元与测量装置连接，测量装置测得的放大信号为金属片随转轴旋转对感应线圈的影响值，影响值的差值S为量化金属片与PCB线圈之间的间距L，不仅可以测量金属片旋转的方向和角度，还可以量化金属片到传感器的距离，测量速度快，在受到干扰时可以使用算法进行纠正，在设计和生产时通过检测该距离，并留有余量应对后期环境变化，保证长期运行的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及仪表计量技术领域，尤其是一种无磁传感器。
背景技术
目前在水气表计量中，液体或气体的流动带动机械部件的旋转，需要有低功耗远距离的传感器精准的将旋转运动转换为电信号并量化金属片到传感器的距离。
现有技术方案：专利号为ZL200680007522.8，感应式角位传感器的发明专利，采用对称线圈对输出给比较器的方式，不能量化金属片到PCB线圈的距离，测量距离不够远，测量速度不够快，当受到干扰时无法使用算法做纠正。
因无法量化金属片到PCB线圈的距离，出厂时可能在临界位置，后续因环境改变超出检测距离，无法保证长期运行的稳定性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种检测金属片距离和转动的无磁传感器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种无磁传感器，包括金属片、PCB线圈以及测量装置，所述PCB线圈设在金属片的正上方，金属片固定设置在转轴上，并随转轴一起转动，PCB线圈包括激励线圈和若干感应线圈，所述激励线圈与感应线圈为电感耦合，感应线圈位于激励线圈内，感应线圈的一端相互连接于同一点，另一端连接到信号放大单元，信号放大单元与测量装置连接，测量装置测得的放大信号为金属片随转轴旋转对感应线圈的影响值，从而知道金属片是否在某个感应线圈的正下方，通过若干感应线圈配合，可得到金属片旋转方向和角度，影响值的差值S为量化金属片与PCB线圈之间的间距L。
进一步的，间距L为测量装置测得金属片不在感应线圈下的最大值a与金属片在感应线圈下的最小值b之差值S，间距L在设计和生产时通过检测该距离，并留有余量应对后期环境变化，保证长期运行的稳定性。
进一步的，为了降低***功耗，提高检测转动速度和***测量准确性，测量装置为ADC测量装置，用以测量每个感应线圈经过信号放大单元后的电压信号。
进一步的，为了识别金属片旋转方向和角度的精度，感应线圈的数量为3个及以上。
进一步的，金属片为部分金属化圆盘。
本发明的有益效果是：本发明不仅可以测量金属片旋转的方向和角度，还可以量化金属片到传感器的距离，功耗低，测量速度快，在受到干扰时可以使用算法进行纠正，同时由于可以量化金属片到PCB线圈的距离，在设计和生产时通过检测该距离，并留有余量应对后期环境变化，保证长期运行的稳定性。
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是本发明的结构示意图；
图2是本发明PCB线圈的结构示意图；
图3是本发明的检测原理图；
图4是本发明旋转金属片影响感应线圈AD值的曲线图。
图中：1.金属片，2.PCB线圈，21.激励线圈，22.感应线圈，3.信号放大单元，4.测量装置。
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1～4所示的一种无磁传感器，包括金属片1、PCB线圈2以及测量装置4，金属片1为部分金属化圆盘，PCB线圈2设在金属片1的正上方，金属片1固定设置在转轴上，并随转轴一起转动，
如图2所示的PCB线圈2包括激励线圈21和若干感应线圈22，激励线圈21与感应线圈22为电感耦合，感应线圈22位于激励线圈21内，感应线圈22的数量为3个及以上,感应线圈22的一端相互连接于同一点，另一端连接到信号放大单元3，信号放大单元3与测量装置4连接，测量装置4测得的放大信号为金属片1随转轴旋转对感应线圈22的影响值，影响值的差值S为量化金属片1与PCB线圈2之间的间距L。
间距L为测量装置4测得金属片1不在感应线圈22下的最大值与金属片1在感应线圈22下的最小值之差。
测量装置为ADC测量装置，用以测量每个感应线圈22经过信号放大单元3后的电压信号。
具体的激励线圈21和若干感应线圈22均照设在PCB线圈6上，金属片1为部分金属化圆盘，工作时，金属片1随转轴转动，并对感应线圈22产生遮挡，如图3所示的激励信号5给激励线圈21脉冲信号，脉冲信号通过激励线圈21按一定周期往外辐射电磁信号，各个感应线圈22接收到感应信号，因金属片1的遮挡多少，从而改变感应线圈22的磁通量，感应信号有大小，感应信号传送到信号放大单元3，经过放大之后由ADC采样测量装置(测量装置4)得到信号AD值，由信号AD值可看出：一、由感应信号的大小知道金属片1是否在某个感应线圈的正下方，通过若干感应线圈22配合，将测得的AD值与预先设定的位置编码表进行比较，通过各状态变化关系，可得知金属片1的旋转方向和角度；
二：如图4所示，可以看出金属片1对感应线圈22影响值的差值S为用金属片1不在感应线圈22下的ADC最大值a与金属片1在感应线圈22下的ADC最小值b之间的差，该差值S为量化金属片1与PCB线圈2之间的间距L，差值越小间距L越远。
并且每次测量多次产生激励信号5，通过信号放大单元3累积每次脉冲的影响，达到放大微弱信号效果，又可以削弱单次脉冲受到外界干扰的影响。
由上可知，不仅可以测量金属片旋转的方向和角度，还可量化金属片到传感器的距离，功耗低，测量速度快，在受到干扰时可以使用算法进行纠正，同时由于可以量化金属片到PCB线圈的距离，在设计和生产时通过检测该距离，并留有余量应对后期环境变化，保证长期运行的稳定性。
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，而不背离发明的实质和范围。
Claims (5)
1.一种无磁传感器，其特征在于：包括金属片(1)、PCB线圈(2)以及测量装置(4)，所述PCB线圈(2)设在金属片(1)的正上方，金属片(1)固定设置在转轴上，并随转轴一起转动，
PCB线圈(2)包括激励线圈(21)和若干感应线圈(22)，所述激励线圈(21)与感应线圈(22)为电感耦合，感应线圈(22)位于激励线圈(21)内，感应线圈(22)的一端相互连接于同一点，另一端连接到信号放大单元(3)，信号放大单元(3)与测量装置(4)连接，测量装置(4)测得的放大信号为金属片(1)随转轴旋转对感应线圈(22)的影响值，影响值的差值S为量化金属片(1)与PCB线圈(2)之间的间距L。
2.如权利要求1所述的一种无磁传感器，其特征在于：所述的间距L为测量装置(4)测得金属片(1)不在感应线圈(22)下的最大值a与金属片(1)在感应线圈(22)下的最小值b之差值S。
3.如权利要求1所述的一种无磁传感器，其特征在于：所述的测量装置为ADC测量装置，用以测量每个感应线圈(22)经过信号放大单元(3)后的电压信号。
4.如权利要求1所述的一种无磁传感器，其特征在于：所述的感应线圈(22)的数量为3个及以上。
5.如权利要求1所述的一种无磁传感器，其特征在于：所述的金属片(1)为部分金属化圆盘。
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Publications (1)
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| CN111595233A true CN111595233A (zh) | 2020-08-28 |
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