专利名称：流量计的制作方法
技术领域：
本发明涉及流量计。
背景技术：
流量计用于测量待测流体流(fluid flow)的消耗，如待测气体和水的消耗。所谓 的“智能仪表”另外能够将流体消耗的读数定期传送给网络的数据读出器。这样的读数必 须是精确的，消耗读数的传输仅需要定期进行。即使在仅需要定期进行测量并报告测量时，用于感应并测量流体流消耗的传感器 也可能需要持续供电，并且该传感器通常是流量计中相对较贵的部分。这样的传感器另外 消耗电力，且没有利用待机周期，在该待机周期中并不需要进行测量和传输测量结果。
发明内容
本发明的一个实施例提供了一种流量计，包括传感器元件，其接收待测流体的流 输入，并且输出所述待测流体的流输出，其中所述传感器元件包括电感元件；连接到所述 电感元件的磁性元件；以及为所述流量计供电的电池元件；其中，响应于所述待测流体的 流体压差导致的所述磁性元件相对于所述电感元件的移动，所述传感器的所述电感元件的 电感值发生变化。
附图提供了用于更加全面地描述不同的代表性的实施例的直观表示，本领域技术 人员能够利用它们更好地理解所公开的代表性的实施例及其固有的有益效果。在这些附图 中，相同的参考标号指示相应的元件。图1为根据不同的代表性实施例的流量计的结构图。图2为根据不同的代表性实施例的流量计的结构图。图3为根据不同的代表性实施例的示例性的芯片布局。图4为根据不同的代表性实施例的待测流体流测量的流程图。
具体实施例方式出于示意的目的，如图中所示，此处公开了针对流量计和待测流体如气体和水的 流量测量的方法的新技术。在能够测量并传送这样的流体流的流量计中，传感器元件接收 待测流体的流输入，并输出待测流体的流输出；电池元件给流量计供电。传感器元件具有电 感元件和与电感元件连接的磁性元件。响应于由待测流体的流体压差造成的磁性元件相对 于电感元件的移动，传感器的电感元件的电感值发生变化。如关于特定实施例所示的，流量计还包括与传感器元件连接的参考时钟元件； 与电感元件连接的时钟元件；与该参考时钟元件和该时钟元件连接的控制器元件。响应于 由待测流体的流体压差造成的磁性元件相对于电感元件的移动，传感器的电感元件的电感值发生变化，并且，控制器元件还基于参考时钟元件和由磁性元件相对于电感元件的移动 而产生的电感元件的变化的电感值，计算时钟元件的变化的频率。时钟元件的变化的频率 是流量计测量的待测流体的流体消耗体积值的表示。根据一种测量待测流体的消耗的方法，待测流体的流体流在流量计的传感器元件 的磁性元件的输入侧接收。磁性元件根据存在于磁性元件输入侧和输出侧之间的流体压 差沿磁性元件的轴相对于传感器元件的电感元件移动，从而改变电感元件的电感值和连接 到电感元件的时钟元件的频率。基于参考时钟元件和电感元件的变化电感值计算时钟元件 的变化的频率。流量计测量的待测流体的流体消耗体积值使用时钟元件的变化的频率来确 定。然后可以传送该流体消耗体积值。在以下的详细描述和附图的几个图中，相同的元件使用相同的参考标号指示。图1为根据不同实施例的流量计100的结构图。如图所示，传感器110在提供有 流体的输入流105时检测流体流，并输出流体流输出130。流体可以是水、气体或其他可通 过流量计测量其流量的流体。在流动到磁性元件125之前，输入流105被提供给传感器110 的机械结构，如旋转扇115，当流动在磁性元件125任一侧的待测流体的输入侧123和输出 侧127之间存在足够的待测流体的流体压差时，该磁性元件125能够沿支撑其的纵轴移动。 磁性元件125由所示的电感元件120之间的轴支撑，并且该磁性元件沿其轴相对于电感元 件的移动改变电感元件120的电感值。当磁性锥体沿其轴向右或向左移动时，电感元件120的电感值发生变化，该电感 值以亨为单位。晶体振荡器160与电感元件120和时钟元件165串联；与电感串联的晶体 使得时钟元件的频率随电感值的变化而变化。从而，时钟元件165的频率，通常是固定的， 但在磁性元件移动时发生变化。时钟元件165的变化的频率通过控制器元件175基于参考 时钟元件150(基准定时器)而计算。如所示的，参考时钟150和时钟元件165分别通过 串行总线155和170连接到控制器元件175。参考时钟元件150连接到晶体/振荡器元件 145。从而，响应于磁性元件125相对于电感元件120移动，传感器的电感元件120的电 感值发生变化，并促使控制器元件175基于参考时钟元件150以及由磁性元件相对于电感 元件120移动而产生的电感元件120的变化电感值来计算时钟元件165的变化的频率。时 钟元件165的变化的频率是流量计测量的待测流体的流体消耗体积值的表示。变化的频率 能够通过控制器元件175转换为流体消耗值，并通过显示元件180显示。控制器元件175计算的流体消耗体积值也能够被发送到其他测量设备。该数据通 过控制器元件175经由通信总线140发送到发射机/接收机元件135。然后发射机135能 够根据需要将流体消耗体积数据发送到外部数据读出器。例如，来自参考时钟元件150的 中断请求信号190可以促使控制器175将流体消耗值数据发送到发射机135，并且发射机 135发送该数据。中断请求信号190可以在预定的时间或以预定的时间间隔自动产生，如为 自动读表(AMR)提供自动日期唤醒。传感器110中的磁性元件125和电感元件120之间的相互作用提供了低成本、高 性能的传感器。自不需要进行持续(ongoing)测量时，通过“零功率”技术达到非常低的功 率损耗。由于时钟元件具有例如小于InA的持续功率消耗，以及由于控制器元件和发射机 元件仅在被参考时钟元件的IRQ要求时才加电，所以电池的要求低。对于精确的持续的流体消耗测量不需要昂贵的传感器。使用存在于磁性元件125任一侧123、125的待测流体的 流体压差，以相对于电感元件120移动磁性元件，导致了电感元件120的变化电感值，该变 化的电感值进而改变时钟元件165的频率。这在不需要持续功率消耗的情况下完成。控制 器元件基于参考时钟元件150和电感元件120的变化电感值计算时钟元件165的变化的频 率。如所描述的，时钟元件175的变化的频率是流量计100测量的待测流体的流体消耗体 积值的表示。该信息可以在控制器元件175的控制下通过发射机元件135发送到流量计外 部的其他测量设备。这可以根据参考时钟元件150的中断请求信号190发生，该中断请求 信号190可以通过参考时钟150定期地或基于另外的基础而产生。例如，IRQ信号190可 以导致控制器元件175通过发射机元件135每M小时、每一周、每一个月等等向外部数据 读出器发送流体流消耗数据。现在参考图2的结构图200，其示出了根据不同实施例的用于测量待测流体流105 的流量计的一个更加具体的例子。传感器210接收待测流体如气体或水的输入流体流205， 其通过旋转扇215接收。流体流经磁性锥225。磁性元件为磁性锥225，其能够当磁性锥225 的输入和输出侧223、227之间的待测流体的流体压差导致其沿其纵轴相对于电感元件220 滑动时发生滑动。传感器210的电感元件220的电感值发生变化，并且，控制器元件(此处 示为微控制器元件或MCU 275)基于参考实时时钟(RTCl)元件250和电感元件220的变化 的电感值来计算实时时钟(RTC)元件沈5的变化的频率。RTC时钟元件沈5的变化的频率 是流量计测量的待测流体的流体消耗体积值的表示。如所示的，RTCl元件250连接到晶体 /振荡器对5，同时RTC元件265连接到晶体/振荡器沈0。在图2的特定实施例中，TCP/IP技术用于允许流量计内部的通信和与流量计之外 的外部测量设备的通信。提供RTCl 250、RTC 265和MCU 275之间的通信的串行计算机总 线255和275为集成电路间(IIC)串行计算机总线。MCU通过串行外围接口(SPI)与射频 (RF)发射机/接收机元件235通信。RF收发机元件235能够使用无线射频通信链路向外 部数据读出器发送流体消耗体积值信息。RF元件235可以是移动电话、蓝牙 设备等等。 如上所述，当MCU 275控制RF发射机235向外部数据读出器发送流体消耗信息时，中断请 求信号IRQ 290可以对其进行控制。在本实施例中，待测流体的流体消耗信息在液晶显示 器280上显示。图2和图3的IRQ 190和四0能够分别唤醒发送元件和控制器元件(例如RF发 射机和MCU)以基于设定的周期向外部数据读出器发送数据。然后外部数据读出器能够向 发射机/接收机发送数据已收到的确认消息。一旦发射机/接收机接收到该确认，则通信 完成，然后RF发射机和MCU可以再次返回待机模式。图3是根据不同的代表性实施例的示例性的芯片布局300。在该布局中，示出了电 池310、LCD显示器320、MCU控制器330、调试和通信端口 ；340、RTC时钟元件350和PCB尺 寸360的示例性设置。PCB尺寸能够根据所使用的工艺而变化，但是可以例如是7.5mm或 IOmm0现在参考图4，示出了根据不同实施例的待测流体流测量的流程400。在块410 中，在流量计的传感器元件的磁性元件的输入侧接收待测流体的流体流。在块420中，磁 性元件根据磁性元件的输入侧和输出侧之间存在的流体压差，沿磁性元件的轴相对于传感 器元件的电感元件移动，从而改变电感元件的电感值以及连接到电感元件的时钟元件的频率。在块430中，时钟元件的变化的频率基于参考时钟元件和电感元件的变化的电感值而 计算。在块440中，流量计测量的待测流体的流体消耗体积值使用时钟元件的变化的频率 而确定。在块450中，传送该流体消耗体积值。传送流体消耗体积值可以包括向流量计外部的数据读出器发送流体消耗体积值。 向流量计外部的数据读出器发送流体消耗体积值可以通过参考时钟元件的中断请求信号 来控制。然后，在特定的实施例中，传送流体消耗体积值包括参考时钟元件产生中断请求 信号；流量计的控制器元件接收中断请求信号；以及，控制器元件控制发送元件向流量计 外部的数据读出器发送流体消耗体积值。参考时钟元件可以定期产生中断请求信号。传送流体消耗体积值也可以包括在流量计的显示元件上显示流体消耗体积值。如 以上所讨论和示出的，显示元件可以是LCD或其他显示元件。此处已经详细描述了代表性的实施例，其是以示例的方式而不是以限制的方式给 出。本领域技术人员应该理解，可以对所描述的实施例的形式和细节进行各种变化，产生仍 然在所附的权利要求书的保护范围之内的等同实施例。
权利要求
1.一种流量计，包括传感器元件，其接收待测流体的流输入，并且输出所述待测流体的流输出，其中所述传 感器元件包括电感元件；连接到所述电感元件的磁性元件；以及为所述流量计供电的电池元件；其中，响应于由所述待测流体的流体压差导致的所述磁性元件相对于所述电感元件的 移动，所述传感器的所述电感元件的电感值发生变化。
2.如权利要求1的流量计，还包括连接到所述传感器元件的参考时钟元件；连接到所述电感元件的时钟元件；连接到所述参考时钟元件和所述时钟元件的控制器元件；其中，响应于由所述待测流体的流体压差导致的所述磁性元件相对于所述电感元件的 移动，所述传感器的所述电感元件的电感值发生变化，并且所述控制器元件基于所述参考 时钟元件和由所述磁性元件相对于所述电感元件移动而产生的所述电感元件的变化的电 感值，计算所述时钟元件的变化的频率，其中所述时钟元件的变化的频率是所述流量计测 量的所述待测流体的流体消耗体积值的表示。
3.如权利要求2的流量计，其中所述参考时钟元件和所述时钟元件通过第一和第二串 行计算机总线连接到所述控制器元件，并且其中，所述控制器元件通过串行外围接口传送 所述待测流体的流体消耗体积值。
4.如权利要求3的流量计，其中所述第一和第二串行总线为集成电路间(IIC)总线。
5.如权利要求2的流量计，其中所述流量计还包括由所述控制器元件控制的发射机元件；以及所述参考时钟元件的中断请求特征，其中，所述参考时钟元件的中断请求特征导致所述控制器元件控制所述流量计的发射 机元件发送所述待测流体的流体消耗体积值。
6.如权利要求5的流量计，其中所述发射机元件为射频(RF)发射机元件。
7.如权利要求5的流量计，其中所述参考时钟元件的所述中断请求特征导致所述控制 器元件控制所述发射机元件以预定的时间间隔发送所述待测流体的流体消耗体积值。
8.如权利要求7的流量计，其中所述发射机元件和所述控制器元件在通过所述收发机 元件接收到所述待测流体的消耗值收到的确认消息后，进入待机模式。
9.如权利要求2的流量计，所述流量计还包括连接到所述控制器元件的显示元件，其 中所述待测流体的消耗值在所述流量计的所述显示元件上显示。
10.如权利要求9的流量计，其中所述显示元件为液晶显示器。
11.如权利要求2的流量计，其中所述电感元件与所述时钟元件串联。
12.如权利要求2的流量计，其中所述控制器元件为微控制器元件。
13.如权利要求1的流量计，其中所述磁性元件为磁性锥体元件。
14.如权利要求1的流量计，其中导致所述磁性元件移动的所述待测流体的流体压差， 存在于所述磁性元件的输入侧和所述磁性元件的输出侧之间。
15.如权利要求1的流量计，其中所述待测流体为气体和水其中之一。
16.一种测量流体消耗的方法，包括在流量计的传感器元件的磁性元件的输入侧接收待测流体的流体流； 根据存在于所述磁性元件的输入侧和输出侧之间的流体压差，沿所述磁性元件的轴相 对于所述传感器元件的电感元件移动所述磁性元件，其中相对于所述电感元件移动所述磁 性元件会改变所述电感元件的电感值和连接到所述电感元件的时钟元件的频率；基于参考时钟元件和所述电感元件的变化的电感值，计算所述时钟元件的变化的频率；使用所述时钟元件的变化的频率，确定所述流量计测量的所述待测流体的流体消耗体 积值；以及传送所述流体消耗体积值。
17.如权利要求16的方法，其中传送所述流体消耗体积值包括在所述流量计的显示元 件上显示所述流体消耗体积值。
18.如权利要求16的方法，其中传送所述流体消耗体积值包括向所述流量计外部的数 据读出器发送所述流体消耗体积值。
19.如权利要求18的方法，其中向所述流量计外部的数据读出器发送所述流体消耗体 积值由所述参考时钟元件的中断请求信号控制。
20.如权利要求16的方法，其中传送所述流体消耗体积值还包括 所述参考时钟元件产生中断请求信号；所述流量计的控制器元件接收所述中断请求信号；以及所述控制器元件控制发送元件向所述流量计外部的数据读出器发送所述流体消耗体 积值。
21.如权利要求20的方法，还包括所述参考时钟元件定期地产生所述中断请求信号。
全文摘要
一种用于测量待测流体的流量计，包括传感器元件，其接收待测流体的流输入，并输出待测流体的流输出；以及电池元件。传感器元件具有电感元件和连接到电感元件的磁性元件。响应于由待测流体的压差导致的磁性元件相对于电感元件的移动，电感元件的电感值发生变化。
文档编号G01F1/05GK102116647SQ20091026599
公开日2011年7月6日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者葛绍献 申请人:意法半导体研发(深圳)有限公司