一种测量流体方向的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于流体计量技术领域，具体涉及一种测量流体方向的装置及方法。
【背景技术】
[0002]现有的用于流体计量仪表中的流量传感设备，一般采用多磁极、单霍尔传感器件的方式。流经流量传感设备的流体推动带磁环的叶轮旋转，当叶轮无论向哪个方向旋转都会有流量信号输出，因此，现有的流量传感设备存在以下不足:(I)无法判断流体的流动方向:通常单个霍尔传感器件，当叶轮无论向哪个方向转动时霍尔传感器件只能输出一种流量信号。(2)不能实现对流体双向计量:无法判别流经传感器流体的流动方向，导致无法进行对流体双向计量；(3)可靠性低，当霍尔传感器件发生故障时流量传感器停止计量；(4)抗干扰能力差:当叶轮高速旋转时，由于叶轮发生抖动(所谓抖动是指未按一定方向完成360°旋转，或在小于360°的范围内往复摆动)，造成对传感设备的输出信号占空比出现混乱。
【发明内容】
[0003]针对目前的现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种能广泛用于流体计量设备的具有可靠性强、能够对流体的方向进行测量、能对流体进行双向计量、使用寿命长、能输出理想信号的测量流体方向的装置和测量流体方向的方法。
[0004]为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种测量流体方向的装置，包括一个能够随流体的流动而旋转的磁环，一个电源接口，还包括设置在所述磁环的侧面的第一霍尔传感芯片和第二霍尔传感芯片，所述两个霍尔传感芯片之间存在夹角，所述两个霍尔传感芯片分别与信号特征比较电路以及所述电源接口连接。
[0005]进一步，所述第一霍尔传感芯片、第二霍尔传感芯片设置在所述磁环的径向一侧。
[0006]更进一步，所述霍尔传感芯片之间的夹角为90度。
[0007]进一步，所述磁环由两对异极相对的环形磁极构成，在所述磁环上形成第一磁极交汇点和第二磁极交汇点两处四磁极连接点，所述第一磁极交汇点和第二磁极交汇点沿同一直径对称分布在所述磁环上。
[0008]进一步，还包括与所述第一霍尔传感芯片连接的第一信号输出端，与所述第二霍尔传感芯片连接的第二信号输出端；所述第一信号输出端、第二信号输出端连接所述信号特征比较电路。
[0009]进一步，所述霍尔传感芯片包括依次连接的磁极感应电桥、信号比较器、信号放大器、信号输出电路，以及连接电源并对上述各部件供电的电源线路，还设置有超低压差稳压器，用于通过所述霍尔传感芯片内部的电源线路向所述磁极感应电桥提供稳定的电源。
[0010]进一步，还包括连接所述霍尔传感芯片的电路:
[0011]所述电源接口的正极分别连接所述第一霍尔传感器芯片、第二霍尔传感芯片的电源端；
[0012]所述电源接口的负极分别连接所述第一霍尔传感器芯片、第二霍尔传感芯片的接地端；
[0013]所述第一霍尔传感器芯片的信号端连接所述第一信号输出端，所述第二霍尔传感芯片的信号端连接所述第二信号输出端；
[0014]所述第一霍尔传感器芯片的信号端通过第一上拉电阻Rl连接所述电源接口的正极，所述第二霍尔传感芯片的信号端通过第二上拉电阻R2连接所述电源接口的正极。
[0015]为达到以上目的，本发明还公开了一种用于以上所述装置的测量流体方向的方法，包括以下步骤:
[0016](SI)对所述测量流体方向的装置通电；
[0017](S2)所述第一霍尔传感芯片感应所述磁环的磁极变化，并输出第一信号；所述第二霍尔传感芯片感应所述磁环的磁极变化，并输出第二信号；
[0018](S3)所述第一信号、第二信号发送到所述信号特征比较电路；
[0019](S4)所述信号特征比较电路判断所述第一信号和所述第二信号的相位差，如果第二信号的相位超前于第一信号的相位，则判断磁环为逆时针方向转动；如果第一信号的相位超前于第二信号的相位，则判断磁环为顺时针方向转动。
[0020]进一步，还包括步骤(S5):当所述第一信号和所述第二信号没有完成一个周期变化时，则判断磁环没有完成360°的旋转，处于小于360°的往复摆动状态。
[0021]更进一步，所述磁环由两对异极相对的环形磁极构成，在所述磁环上形成第一磁极交汇点和第二磁极交汇点两处四磁极连接点，所述第一磁极交汇点和第二磁极交汇点沿同一直径对称分布在所述磁环上；所述周期包括顺时针周期和逆时针周期，变化状态为:
[0022]逆时针周期:
[0023]I)当磁环开始逆时针旋转，第一磁极交汇点对准第二霍尔传感芯片时，第二信号的电平由低电平跳变至高电平，第一信号的电平为低电平；
[0024]2)当磁环逆时针旋转90°，第一磁极交汇点对准第一霍尔传感芯片时，第一信号的电平由低电平跳变至高电平，第二信号的电平维持在高电平不变；
[0025]3)当磁环逆时针旋转180°，第二磁极交汇点对准第二霍尔传感芯片时，第二信号的电平由高电平跳变至低电平，第一信号的电平维持在高电平不变；
[0026]4)当磁环逆时针旋转270°，第二磁极交汇点对准第一霍尔传感芯片时，第一信号的电平由高电平跳变至低电平，第二信号的电平维持在低电平不变；
[0027]5)当磁环逆时针旋转360°，第一磁极交汇点对准第二霍尔传感芯片时，第二信号的电平由低电平跳变至高电平，第一信号的电平维持在低电平不变；
[0028]顺时针周期:
[0029]I)当磁环开始顺时针旋转，第一磁极交汇点对准第二霍尔传感芯片时，第一信号的电平由低电平跳变至高电平，第二信号的电平为低电平；
[0030]2)当磁环顺时针旋转90°，第二磁极交汇点对准第一霍尔传感芯片时，第二信号的电平由低电平跳变至高电平，第一信号的电平维持在高电平不变；
[0031]3)当磁环顺时针旋转180°，第二磁极交汇点对准第二霍尔传感芯片时，第一信号的电平由高电平跳变至低电平，第二信号的电平维持在高电平不变；
[0032]4)当磁环顺时针旋转270°，第一磁极交汇点对准第一霍尔传感芯片时，第二信号的电平由高电平跳变至低电平，第一信号的电平维持在低电平不变；
[0033]5)当磁环顺时针旋转360°，第一磁极交汇点对准第二霍尔传感芯片时，第一信号的电平由低电平跳变至高电平，第二信号的电平维持在低电平不变。
[0034]本发明的效果在于:
[0035]1.可以判别经过测量装置的流体的流动方向；
[0036]2.通过两个霍尔传感芯片输出的信号的电平变化时序，可以对正反两个方向流经测量装置的流体的流量/流速进行计量(双向流量/流速计量)；
[0037]3.通过两个霍尔传感芯片输出信号频率的值，可以直接计算出流经测量装置的流体的流速；
[0038]4.通过两个霍尔传感芯片输出信号的脉冲个数，可以直接计算出流经测量装置的流体的流量；
[0039]5.通过综合两个霍尔传感芯片输出信号频率的值和脉冲个数，可以实现测量装置的高精度计量；
[0040]6.抗干扰能力强，可以防止因为磁极来回摆动所造成的磁极虚转的干扰。
【附图说明】
[0041]图1是本发明【具体实施方式】中所述测量流体方向的装置的结构框图；
[0042]图2是本发明【具体实施方式】中所述霍尔传感芯片的结构框图；
[0043]图3是本发明【具体实施方式】中所述测量流体方向的装置的电路示意图；
[0044]图4是本发明【具体实施方式】中所述测量流体方向的装置的磁环逆时针方向旋转时所输出信号的相位图；
[0045]图5是本发明【具体实施方式】中所述测量流体方向的装置的磁环顺时针方向旋转时所输出信号的相位图；
[0046]图6是本发明【具体实施方式】中所述测量流体方向的装置的磁环逆时针方向旋转360°时所输出信号的一个周期的相位图；
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