一种LC传感器的制作方法

本实用新型涉及无磁传感技术领域，更具体地说，涉及一种lc传感器。

背景技术：

现有技术中，智能水表的计量方式有两种：脉冲计量方式和光电感应直读计量方式。其中，脉冲计数式水表包括采用lc振荡原理计量方式，将机械表齿轮转动或指针的转动转化为电脉冲信号。

关于lc无磁传感技术，现有技术中提供了一种无磁水表装置，是在水表的叶轮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，进而对水表进行计量测数。此外，现有技术还有一种抗强磁干扰的无磁远传水表，采用了呈等边三角形分布的三个绕置的线圈，其提高了检测精度和效果。

但是，采用两个电感及三个电感计量的传感器电路方案，lc振荡电路工作在相同的谐振频率，各组lc振荡电路的电感安装位置局限于金属化的圆盘内，电感间距离很近，在窄小的布局空间内，各组lc振荡电路互感耦合干扰较为严重，导致传感器采集数据不稳定，易受干扰，甚至不能正常产生阻尼振荡波形，同时，电感间耦合干扰导致阻尼振荡信号变化幅度降低，限制了lc计量传感器检测的距离，导致传感器无法在传统湿式水表的表玻璃上面直接应用。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种lc传感器，解决现有技术中多路具有相同谐振频率的lc振荡电路在有限的布局空间内相互影响较为严重的问题。

本实用新型提供了一种lc传感器，包括转盘、多组lc振荡电路及分别电性连接多组所述lc振荡电路的开关部件；

每组所述lc振荡电路均包括电感，所述转盘上设置有多个绕杆，多组所述lc振荡电路的电感分别绕制于多个所述绕杆；

其中，通过分别控制多组所述开关部件以分别获取多个谐振频率。

在本实用新型所述的lc传感器中，所述开关部件为电子开关，所述电子开关包括输入端、常闭端及多个常开端。

在本实用新型所述的lc传感器中，每组所述lc振荡电路均还包括电容及激励端；

每组所述lc振荡电路中，所述电感的一端及所述电容的一端电性连接于所述激励端，所述电感的另一端及所述电容的另一端电性连接于预设的基准电平端；

多组所述lc振荡电路的激励端还分别电性连接于所述电子开关的多个常开端，所述电子开关的常闭端电性连接于所述基准电平端，所述电子开关的输入端电性连接于预设的控制端以接收开关控制信号。

在本实用新型所述的lc传感器中，所述开关部件包括多个子开关。

在本实用新型所述的lc传感器中，每组所述lc振荡电路均还包括电容及激励端；

每组所述lc振荡电路中，所述电感的一端及所述电容的一端电性连接于所述激励端，所述电感的另一端及所述电容的另一端电性连接于预设的基准电平端；

多组所述lc振荡电路的激励端还分别电性连接于多个所述子开关的第一端，多个所述子开关的第二端电性连接于所述基准电平端，多个所述子开关的输入端分别电性连接于预设的多个控制端以分别接收开关控制信号。

在本实用新型所述的lc传感器中，

每组所述lc振荡电路均还包括第一电容、第二电容及激励端；

每组所述lc振荡电路中，所述电感的一端及所述第一电容的一端电性连接于所述激励端，所述电感的另一端及所述第一电容的另一端电性连接于预设的基准电平端；

多组所述lc振荡电路的激励端还分别电性连接于多个所述子开关的第一端，多个所述子开关的第二端分别电性连接于多组所述lc振荡电路的第二电容的一端，多组所述lc振荡电路的第二电容的另一端电性连接于所述基准电平端，多个所述子开关的输入端分别电性连接于预设的多个控制端以分别接收开关控制信号。

在本实用新型所述的lc传感器中，每组所述lc振荡电路均还包括电容及激励端；

每组所述lc振荡电路中，所述电感的一端电性连接于所述激励端，所述电感的另一端电性连接于预设的基准电平端；

多组所述lc振荡电路的激励端还分别电性连接于多个所述子开关的第一端，多个所述子开关的第二端分别电性连接于多组所述lc振荡电路的电容的一端，多组所述lc振荡电路的电容的另一端电性连接于所述基准电平端，多个所述子开关的输入端分别电性连接于预设的多个控制端以分别接收开关控制信号。

本实用新型具有以下有益效果：通过控制以切换开关状态，可以切换lc振荡电路的工作频率，实现各个lc振荡电路工作能够互不干扰，实现高稳定性，高灵敏度的信号采集。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1为本实用新型第一实施例提供的一种lc传感器的电路示意图；

图2为本实用新型第一实施例提供的两组lc振荡电路电感采样位置及转盘的结构示意图；

图3为本实用新型第二实施例提供的一种lc传感器的电路示意图；

图4为本实用新型第三实施例提供的一种lc传感器的电路示意图；

图5为本实用新型第四实施例提供的一种lc传感器的电路示意图；

图6为本实用新型第二实施例提供的三组lc振荡电路电感采样位置及转盘的结构示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

参见图1，图1为本实用新型第一实施例提供的一种lc传感器的电路示意图，该lc传感器包括转盘3、多组lc振荡电路1及分别电性连接多组所述lc振荡电路1的开关部件2；该实施例中，所述开关部件2为电子开关，所述电子开关包括输入端、常闭端及多个常开端。每组所述lc振荡电路1均包括激励端、电感及电容，每组所述lc振荡电路1中，所述电感的一端及所述电容的一端电性连接于所述激励端，所述电感的另一端及所述电容的另一端电性连接于预设的基准电平端；多组所述lc振荡电路1的激励端还分别电性连接于所述电子开关的多个常开端，所述电子开关的常闭端电性连接于所述基准电平端，所述电子开关的输入端电性连接于预设的控制端以接收开关控制信号。

该图所示的实施例中具有两组lc振荡电路1，电子开关的型号优选为ts5a4624，该电子开关的常开端个数为2。第一组lc振荡电路1包括激励端、l1及c1，l1的一端及c1的一端均连接于本组的激励端，l1的另一端及c1的另一端均连接于单片机输出的基准电平端dac，激励端通过r1连接到单片机的les_ch1，单片机的型号优选为efm32tg系列；第二组lc振荡电路1包括激励端、l2及c2，l2的一端及c2的一端均连接于本组的激励端，l2的另一端及c2的另一端均连接于单片机输出的基准电平端dac，激励端通过r3连接到单片机的les_ch3；而单片机通过脉宽时延电路m1连接至电子开关的输入端，从而控制电子开关。

该实施例的实现过程如下：模拟开关sw1的第1、2引脚与第一路lc振荡电路1并联，第1、3引脚与第二路lc振荡电路1并联，sw1的第4引脚为控制信号引脚。单片机控制器u1的les_ch1是第一路lc振荡电路1的激励信号和采样信号输入，les_ch2是开关sw1控制信号，les_ch3是第二路lc振荡电路1的激励信号和采样信号输输入，dac是lc振荡电路1的参考电压输出，接两路lc电路的公共端。其中，该实施例对应于方法中的第一状态为导通状态，则第二状态为断开状态。

传感器电路工作过程：dac输出参考电压，les_ch2控制开关sw1第1、2引脚处于断开状态，第1、3引脚处于闭合状态。les_ch1输出激励信号，激励完成后，les_ch1切换为输入状态采集阻尼振荡数据，第一组lc产生阻尼振荡，此时谐振频率同时，les_ch3为高阻状态，第二组lc振荡电路1两端并联的开关sw1第1、3引脚闭合短路，谐振频率f2远大于第一组谐振频率f1。因此，第一组lc振荡电路1产生阻尼振荡时，两组lc电路谐振频率不相等，相差很大，相互间不会产生耦合干扰。同样的，第一组lc振荡电路1完成阻尼振荡数据采集后，les_ch2控制开关sw1第1、2引脚处于闭合状态，第1、3引脚处于断开状态。les_ch3输出激励信号，激励完成后，les_ch3切换为输入状态采集阻尼振荡数据，第二组lc产生阻尼振荡，谐振频率此时les_ch1高阻状态，第一组lc振荡电路1两端并联的开关sw1第1、2引脚短路，此时谐振频率f1远大于第二组谐振频率f2。因此，第一组lc振荡电路1产生阻尼振荡时，两组lc电路谐振频率不相等，相差很大，相互间不会产生耦合干扰。其中，c1＝c2，l1＝l2。

单片机按以上工作过程，周期性的激励两组lc振荡电路1工作，部分金属化转盘3转动时，单片机采集到的lc电路阻尼振荡数据也随之变化，通过分析处理可计算出转盘3的转动方向和圈数，达到传感器准确计量的目的。

参见图2，图2为本实用新型第一实施例提供的两组lc振荡电路1电感采样位置及转盘3的结构示意图，所述转盘3上设置有多个绕杆，多组所述lc振荡电路1的电感(l1，l2)分别绕制于多个所述绕杆；其中，通过分别控制多组所述开关部件2以分别获取多个谐振频率。该实施例对应于图1所示的实施例，绕杆数为2，电感包括l1及l2，l1及l2分别绕制在两个绕杆上。

参见图3，图3为本实用新型第二实施例提供的一种lc传感器的电路示意图，该实施例不同于第一实施例之处在于，该实施例的开关部件2包括多个子开关。同时，每组所述lc振荡电路1均还包括电容及激励端；每组所述lc振荡电路1中，所述电感的一端及所述电容的一端电性连接于所述激励端，所述电感的另一端及所述电容的另一端电性连接于预设的基准电平端；多组所述lc振荡电路1的激励端还分别电性连接于多个所述子开关(sw1，sw2，sw3)的第一端，多个所述子开关(sw1，sw2，sw3)的第二端电性连接于所述基准电平端，多个所述子开关的输入端分别电性连接于预设的多个控制端以分别接收开关控制信号。

图中具有三组lc振荡电路1，子开关的个数为3，第一组lc振荡电路1包括激励端、l1及c1，l1的一端及c1的一端均连接于本组的激励端，l1的另一端及c1的另一端均连接于单片机输出的基准电平端i/o7，激励端通过r1连接到单片机的i/o1，第一个子开关sw1的第一端连接于本组的激励端，第二端连接于基准电平端，输入端连接于单片机的i/o2；第二组lc振荡电路1包括激励端、l2及c2，l2的一端及c2的一端均连接于本组的激励端，l2的另一端及c2的另一端均连接于单片机输出的基准电平端i/o7，激励端通过r2连接到单片机的i/o3，第二个子开关sw2的第一端连接于本组的激励端，第二端连接于基准电平端，输入端连接于单片机的i/o4；第三组lc振荡电路1包括激励端、l3及c3，l3的一端及c3的一端均连接于本组的激励端，l3的另一端及c3的另一端均连接于单片机输出的基准电平端i/o7，激励端通过r3连接到单片机的i/o5，第三个子开关sw3的第一端连接于本组的激励端，第二端连接于基准电平端，输入端连接于单片机的i/o6。

该实施例的工作过程和第一实施例大体相同，初始状态，单片机控制器u1第i/o7输出参考电平，i/o2控制开关sw1断开，i/o4控制开关sw2闭合，i/o6控制开关sw3闭合。此时，i/o1输出激励信号，第一组lc振荡电路1产生阻尼振荡，此时谐振频率第二、三组lc电路由于振荡电路两端并联的开关sw2、sw3闭合短路，此时谐振频率f2、f3远大于f1。同样的，i/o2控制开关sw1闭合，i/o4控制开关sw2断开，i/o6控制开关sw3闭合，i/o3输出激励信号，第二组lc振荡电路1产生阻尼振荡，此时谐振频率i/o2控制开关sw1闭合，i/o4控制开关sw2闭合，i/o6控制开关sw3断开，i/o5输出激励信号，第三组lc振荡电路1产生阻尼振荡，此时谐振频率因此，每一组lc振荡电路1产生阻尼振荡时，谐振频率都与另外两组lc电路谐振频率不相等，相差很大，相互间不会产生耦合干扰。

参见图4，图4为本实用新型第三实施例提供的一种lc传感器的电路示意图，该实施例不同于第二实施例之处在于，每组所述lc振荡电路1均还包括第二电容；第二电容连接于子开关的第二端及基准电平端之间。图中，第一组lc振荡电路1还包括c5，c5连接于sw1及基准电平端之间，第二组lc振荡电路1还包括c6，c6连接于sw2及基准电平端之间，第三组lc振荡电路1还包括c7，c7连接于sw3及基准电平端之间。

该实施例的工作过程和第一实施例大体相同：初始状态，单片机控制器u1第i/o7输出参考电平，i/o2控制开关sw1断开，i/o4控制开关sw2闭合，i/o6控制开关sw3闭合。此时，i/o1输出激励信号，第一组lc振荡电路1产生阻尼振荡，此时谐振频率第二、三组lc振荡电路1由于开关sw2、sw3闭合，此时第二组谐振频率第三组谐振频率f1≠f2，f1≠f3。同样的，i/o2控制开关sw1闭合，i/o4控制开关sw2断开，i/o6控制开关sw3闭合，i/o3输出激励信号，第二组lc振荡电路1产生阻尼振荡，此时谐振频率此时第一组谐振频率第三组谐振频率f2≠f1，f2≠f3。同样的，i/o2控制开关sw1闭合，i/o4控制开关sw2闭合，i/o6控制开关sw3断开，i/o5输出激励信号，第三组lc振荡电路1产生阻尼振荡，此时谐振频率此时第一组谐振频率第二组谐振频率f3≠f1，f3≠f1。因此，每一组lc振荡电路1产生阻尼振荡时，谐振频率都与另外两组lc电路谐振频率不相等，两者频率偏差大小由电容c5、c6、c7值大小决定，所以，各组lc电路相互间不会产生耦合干扰。

参见图5，图5为本实用新型第四实施例提供的一种lc传感器的电路示意图，该实施例不同于第二实施例之处在于，子开关与电容串联。具体的，每组所述lc振荡电路1均包括电感、电容及激励端；每组所述lc振荡电路1中，所述电感的一端电性连接于所述激励端，所述电感的另一端电性连接于预设的基准电平端；多组所述lc振荡电路1的激励端还分别电性连接于多个所述子开关的第一端，多个所述子开关的第二端分别电性连接于多组所述lc振荡电路1的电容的一端，多组所述lc振荡电路1的电容的另一端电性连接于所述基准电平端，多个所述子开关的输入端分别电性连接于预设的多个控制端以分别接收开关控制信号。

图5中，第一组lc振荡电路1包括激励端、l1及c1，l1的一端连接于本组的激励端，激励端连接于第一个子开关sw1的第一端，sw1的第二端连接于c1的一端，l1的另一端及c1的另一端均连接于单片机输出的基准电平端i/o7，激励端通过r1连接到单片机的i/o1，第一个子开关sw1的输入端连接于单片机的i/o2；第二组lc振荡电路1包括激励端、l2及c2，l2的一端连接于本组的激励端，激励端连接于第二个子开关sw2的第一端，sw2的第二端连接于c2的一端，l2的另一端及c2的另一端均连接于单片机输出的基准电平端i/o7，激励端通过r2连接到单片机的i/o3，第二个子开关sw2的输入端连接于单片机的i/o4；第三组lc振荡电路1包括激励端、l3及c3，l3的一端连接于本组的激励端，激励端连接于第三个子开关sw3的第一端，sw3的第二端连接于c3的一端，l3的另一端及c3的另一端均连接于单片机输出的基准电平端i/o7，激励端通过r3连接到单片机的i/o5，第三个子开关sw3的输入端连接于单片机的i/o6。该实施例的工作过程：初始状态，单片机控制器u1第i/o7输出参考电平，i/o2控制开关sw1闭合，i/o4控制开关sw2断开，i/o6控制开关sw3断开，其中，该第四实施例与前面三个实施例不同，开关处于闭合状态lc电路才能正常产生阻尼，即第一状态为断开状态，第二状态为导通状态。此时，i/o1输出激励信号，第一组lc振荡电路1产生阻尼振荡，此时谐振频率第二、三组lc振荡电路1由于串联的开关sw2、sw3断开，第二、三组lc电路不形成阻尼振荡回路，不产生阻尼振荡，因此不会与第一组lc振荡电路1形成耦合干扰。同样的，i/o2控制开关sw1断开，i/o4控制开关sw2闭合，i/o6控制开关sw3断开，i/o3输出激励信号，第二组lc振荡电路1产生阻尼振荡，此时谐振频率第一、三组lc振荡电路1由于串联的开关sw1、sw3断开，第一、三组lc电路不形成阻尼振荡回路，不产生阻尼振荡，因此不会与第一组lc振荡电路1形成耦合干扰。同样的，i/o2控制开关sw1断开，i/o4控制开关sw2断开，i/o6控制开关sw3闭合，i/o5输出激励信号，第三组lc振荡电路1产生阻尼振荡，此时谐振频率此时第一、二组lc振荡电路1由于串联的开关sw1、sw2断开，第一、二组lc电路不形成阻尼振荡回路，不产生阻尼振荡，因此不会与第三组lc振荡电路1形成耦合干扰。因此，同一时间段只有一组lc振荡电路1形成回路产生阻尼振荡，另外两组lc电路断开，不形成阻尼振荡，所以，各组lc电路相互间不会产生耦合干扰。

参见图6，图6为本实用新型第二实施例提供的三组lc振荡电路1电感采样位置及转盘3的结构示意图，该实施例的为图3-图5所示的lc传感器中三组lc振荡电路1电感采样位置及转盘3的结构示意图。

本实用新型还提供一种lc传感器的控制方法，采用如上所述的lc传感器实现，包括如下步骤s1-s4：

s1、控制多组lc振荡电路1所连接的开关部件2的状态，以将多组所述lc振荡电路1均设置为第一状态，具体的，各路激励i/o设置为高阻，开关控制i/o控制各路开关处于第一状态，即各组lc振荡电路1的激励端设置为高阻，各路开关的输入端接收单片机的导通控制信号；其中，若第一状态为导通状态，则第二状态为断开状态，反之第一状态为断开状态，则第二状态为导通状态，具体依据实施例而定。优选的，步骤s1之前，优选还包括步骤s0：

s0、单片机初始化，输出电压基准以使lc振荡电路1的公共端的电平稳定在一个稳定值。

s2、依次改变多组lc振荡电路1所连接的开关部件2的状态，以分别将多组所述lc振荡电路1处于第二状态；步骤s2包括步骤s21-s22：

s21、当改变多组lc振荡电路1的其中之一所连接的开关部件2的状态时，处于第二状态的lc振荡电路1产生第一谐振频率，处于第一状态的lc振荡电路1保持第一状态以产生第二谐振频率；其中，所述第一谐振频率不等于所述第二谐振频率。

参见图1所示的lc传感器的第一实施例，处于断开状态的lc振荡电路1产生第一谐振频率为第二谐振频率由于开关sw1的1、3引脚闭合短路，此时第二谐振频率f2远大于第一谐振频率f1。

参见图3所示的lc传感器的第二实施例，同样的，处于断开状态的lc振荡电路1产生第一谐振频率为第二谐振频率由于振荡电路两端并联的开关sw2、sw3闭合短路，此时第二谐振频率f2、f3远大于第一谐振频率f1。

参见图4所示的lc传感器的第三实施例，处于断开状态的lc振荡电路1产生第一谐振频率为第二谐振频率由于开关sw2、sw3闭合，此时第二谐振频率f1≠f2，f1≠f3。

参见图5所示的lc传感器的第四实施例，处于导通状态的lc振荡电路1产生第一谐振频率为第二、三组lc振荡电路1由于串联的开关sw2、sw3断开，第二、三组lc电路不形成阻尼振荡回路，不产生阻尼振荡，因此第二谐振频率可记为0。

s22、当处于第二状态的lc振荡电路1切换为第一状态后，依次改变所述保持第一状态的lc振荡电路1的其中之一所连接的开关部件2的状态以使所述lc振荡电路切换为第二状态。

s3、通过激励端向处于第二状态的lc震荡电路输入激励信号以产生阻尼震荡，并将所述激励端切换为输入状态以采集所述阻尼震荡的数据。

s4、采集完所述阻尼震荡的数据后，改变处于第二状态的lc振荡电路1所连接的开关部件2的状态，从而将处于第二状态的lc振荡电路1切换为第一状态。

上述步骤s1-s4循坏，从而依次切换每一个开关部件，以图3所示的lc传感器的第二实施例为例，第二实施例的完整流程包括步骤s101-110：

s101、各路激励i/o设置为高阻，通过控制i/o以控制各路开关部件保持导通状态。

s102、i/o2输出控制信号开关sw1切换到断开状态。

s103、i/o1输出激励信号，第一组lc振荡电路产生阻尼振荡，i/o1切换为输入状态，采集阻尼振荡数据。

s104、第一组lc振荡电路数据采集完成，i/o1切换为高阻状态，i/o2控制开关sw1切换到导通状态。

s105、i/o4输出控制信号开关sw2切换到断开状态。

s106、i/o3输出激励信号，第二组lc振荡电路产生阻尼振荡，i/o3切换为输入状态，采集阻尼数据。

s107、第二组lc振荡电路数据采集完成，i/o3切换为高阻状态，i/o4控制开关sw2切换到导通状态。

s108、i/o6输出控制信号开关sw3切换到断开状态。

s109、i/o5输出激励信号，第三组lc振荡电路产生阻尼振荡，i/o5切换为输入状态，采集阻尼振荡数据。

s110、第三组lc振荡电路数据采集完成，i/o5切换为高阻状态，i/o6控制开关sw2切换到导通状态。

以上步骤s101-110完成一个周期采样，单片机处理完成后可进入下一个采样周期，即再次执行步骤s101-110。

此外，在执行步骤s101-110之前，还可执行以下步骤s100：

s100、初始化单片机，i/o7输出电压基准，lc振荡电路公共端电平维持在一个稳定值。

针对于上述方法的实现方式，本实用新型还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现如上所述的控制方法。

综上所述，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：在每组lc振荡电路1中增加一个与lc振荡电路1相连接可控的开关电路，通过单片机控制器控制开关器件分别处于闭合和断开状态，使得lc振荡电路1的谐振频率在两个不同的值间切换。例如，参见本说明书附图图1所示的实施例，单片机控制开关处于断开状态，lc振荡电路1谐振频率电感值l0，电容值c0；控制开关处于闭合状态，lc振荡电路1参数发生变化，谐振频率f0≠f1。通过单片机控制器控制各组lc振荡电路1分时产生阻尼振荡：单片机控制器控制与一组lc振荡相连开关的状态，使该路lc振荡电路1谐振频率为f0，激励其产生阻尼振荡；同时控制与其他组lc振荡电路1相连的开关状态，使其他组lc振荡电路1谐振频率为f1，f0≠f1。产生阻尼振荡的一组lc振荡电路1和其他各组lc振荡电路1的谐振频率不相等，谐振频率值相差很大，可以实现在有限空间内多路lc振荡电路1互不干扰。

本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果：

在现有lc传感器电路应用中，一种方案是：各组器件参数一样，lc振荡电路1工作频率相同，相互耦合干扰很大，传感器的灵敏度；另一种方案是各组lc振荡电路1电感电容值配置不一样，使各lc振荡频率不相等，但该方案各组lc振荡电路1输出的信号差异很大，影响一致性，后续数据处理算法会很复杂，同时谐振频率差异不大，不能完全消除干扰，影响电路采集数据的稳定性。

本实用新型的传感器电路方案，各个lc振荡电路1可以在两种谐振频率下切换，需要产生阻尼振荡时谐振频率为f0，不产生阻尼振荡谐振频率为f1，两种状态谐振频率值差异很大，可以使各组lc振荡电路1电感电容参数配置一样，工作在相同的谐振频率，同时各组lc振荡电路1相互不影响，完全消除相互耦合干扰，各组lc电路输出数据的准确、一致、稳定，增从而提高了传感器的灵敏度，感应距离可以达到10mm。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。