一种线圈无磁式选通感应计量装置的制作方法

本实用新型涉及线圈计量技术领域，特别涉及一种线圈无磁式选通感应计量装置。

背景技术：

目前燃气表、水表等表具的读数主要采用以下几种方式：1)光电直读，装配和检测工艺复杂，生产成本高，容易受外界光干扰；2)利用干簧管或霍尔器件的脉冲直读表，容易受外界磁场干扰。

可以使用线圈式无磁传感技术解决上述问题，通过外圈线圈激励、内圈线圈感应的方式，在无磁指针片的金属片区域上方的感应电流小，非金属上方的感应电流大，经过信号处理电路来区分当前无磁指针片上金属片的位置，从而实现计量。但当前仅能检测感应线圈下方是否有金属片，不能准确的判定金属片是否刚好全部转动到感应线圈下方或只有一部分转动到感应线线圈下方，不能精确判断金属片的位置，使得计量存在误差。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于改善现有技术中所存在的不足，提供一种线圈无磁式选通感应计量装置。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型实施例提供了以下技术方案：

一种线圈无磁式选通感应计量装置，包括激励电路、外激励线圈组件、控制器、第一内置感应线圈组件、第二内置感应线圈组件、第三内置感应线圈组件；所述控制器的输出端连接激励电路，通过激励电路向外激励线圈组件发送驱动脉冲信号；所述第一内置感应线圈组件、第二内置感应线圈组件、第三内置感应线圈组件的输入端和输出端均与控制器连接。

本方案使用控制器通过激励电路向外激励线圈组件发送驱动脉冲信号，激励内置感应线圈组件，控制器控制内置感应线圈组件的选通状态，并对返回的信号进行处理，即可判断金属片的位置。

更进一步地，为了更详细说明内置感应线圈组件的排布位置，所述第一内置感应线圈组件、第二内置感应线圈组件、第三内置感应线圈组件设置于所述外激励线圈组件内部，且第一内置感应线圈组件、第三内置感应线圈组件均与第二内置感应线圈组件相邻，但第一内置感应线圈组件与第三内置感应线圈组件不相邻。

作为另一种内置感应线圈组件排布位置的实施方式，所述第一内置感应线圈组件、第二内置感应线圈组件、第三内置感应线圈组件设置于所述外激励线圈组件内部，且第一内置感应线圈组件、第二内置感应线圈组件、第三内置感应线圈组件两两相邻。

更进一步地，为了更加完善处理感应电流的电路，所述控制器为单片机，所述单片机具有比较器，所述第一内置感应线圈组件、第二内置感应线圈组件、第三内置感应线圈组件的输出端均与比较器连接。

更进一步地，所述激励电路包括电阻r1、电容c1、多路与非门电路u2，所述电阻r1的一端与单片机通过p1.0接口连接，电阻r1的另一端分别与电容c1的一端、多路与非门电路u2的输入端连接，电容c1的另一端接地，多路与非门电路u2的输出端与外激励线圈组件连接；所述单片机通过p1.0接口向激励电路发送控制信号，激励电路向外激励线圈组件发送驱动脉冲信号。

更进一步地，所述线圈无磁式选通感应计量装置还包括多路与非门电路u3；

所述第一内置感应线圈组件包括电感l2、三极管q1，所述第二内置感应线圈组件包括电感l3、三极管q3，所述第三内置感应线圈组件包括电感l4、三极管q2；

所述单片机通过p3.0接口向多路与非门电路u3发送控制信号，控制三极管q1、三极管q2、三极管q3导通，电流信号经三极管q1、三极管q2、三极管q3放大后输出至比较器。

更进一步地，所述单片机还具有定时器；

所述比较器将三极管q1和三极管q2输入的电压进行比较，若三极管q1输入的电压比三极管q2输入的电压高，则单片机通过p5.0接口向三极管q1放电，若三极管q1输入的电压比三极管q2输入的电压低，则单片机通过p4.0接口向三极管q2放电，当单片机向三极管q1或三极管q2放电后，所述定时器读取比较器输出反向时的时间t1；

单片机通过p4.0接口向三极管q3放电，当单片机向三极管q3放电后，所述定时器读取比较器输出反向时的时间t2。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型通过外圈线圈激励、内圈线圈感应的方式，将感应线圈的感应电压放大后直接作为单片机比较器的输入信号，根据比较器的输出配合定时器，经过信号处理来区分当前无磁指针片上金属片的位置，即可判断金属片转动位置，从而实现计量，可防止外界磁力和外界光等因素的干扰，计量方式简单可靠，抗干扰能力更强。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为表具计量系统结构示意图；

图2为本实用新型实施例1计量装置线圈排布示意图；

图3为本实用新型实施例1计量装置电路原理图；

图4为本实用新型实施例2计量装置线圈排布示意图；

图5为本实用新型实施例2计量装置电路原理图。

主要元件符号说明

非金属片1，金属片2，计量装置3，转轴4，外激励线圈组件5，第一内置感应线圈组件6，第二内置感应线圈组件7，第三内置感应线圈组件8。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性，或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

实施例1：

如图1所示，通常计量位于无磁指针片的上方，无磁指针片的上方还贴合有金属、非金属片，由转轴穿过计量装置、无磁指针片的中心，并带动金属-非金属片转动，计量装置监测其中金属片、非金属片的位置，从而实现计量，接下来本实用新型将详细介绍计量装置涉及的电路及原理。

本实用新型通过下述技术方案实现，一种线圈无磁式选通感应计量装置，包括激励电路、外激励线圈组件5、控制器、第一内置感应线圈组件6、第二内置感应线圈组件7、第三内置感应线圈组件8。如图2所示，本实施例中所述第一内置感应线圈组件6、第二内置感应线圈组件7、第三内置感应线圈组件8设置于所述外激励线圈组件5内部，且第一内置感应线圈组件6、第三内置感应线圈组件8均与第二内置感应线圈组件7相邻，但第一内置感应线圈组件6与第三内置感应线圈组件8不相邻。

所述控制器的输出端连接激励电路，通过激励电路向外激励线圈组件发送驱动脉冲信号；所述第一内置感应线圈组件、第二内置感应线圈组件、第三内置感应线圈组件的输入端和输出端均与控制器连接。

更详细来说，如图3所示，所述控制器为单片机，该单片机具有比较器和定时器；所述激励电路包括电阻r1、电容c1、多路与非门电路u2，单片机i/o接口中的p1.0接口与激励电路中电阻r1的一端连接，电阻r1的另一端分别与电容c1的一端、多路与非门电路u2的输入端连接，电容c1的另一端接地；所述外激励线圈组件包括电感l1、电容c2，所述多路与非门电路u2的输出端与外激励线圈组件中电容c2的一端连接，电容c2的另一端与电感l1的一端连接，电感l1的另一端接地。

所述线圈无磁式选通感应计量装置还包括多路与非门电路u3；所述第一内置感应线圈组件包括电感l2、三极管q1、电阻r2、电阻r3；所述第二内置感应线圈组件包括电感l3、三极管q3、电阻r7、电阻r10；所述第三内置感应线圈组件包括电感l4、三极管q2、电阻r4、电阻r13。所述单片机的p3.0接口连接多路与非门电路u3的输入端，多路与非门电路的输出端连接分别连接电阻r3的一端、电阻r4的一端、电阻r7的一端，电阻r3的另一端与三极管q1的发射极连接，三极管q1的基极分别与电感l2的一端、电阻r2的一端连接，电阻r2的另一端接地；电阻r4的另一端与三极管q2的发射极连接，三极管q2的基极分别与电感l4的一端、电阻r13的一端连接，电阻r13的另一端接地；电阻r7的一端与三极管q3的发射极连接，三极管q3的基极分别与电感l3的一端、电阻r10的一端连接，电阻r10的另一端接地；电感l2的另一端、电感l3的另一端分别与电感l4的另一端连接；三极管q1的集电极、三极管q2的集电极分别与单片机中比较器的正输入端c+和负输入端c-连接，三极管q3的集电极与比较求的负输入端c-连接。单片机的p4.0接口还分别与三极管q2的集电极、三极管q3的集电极连接，单片机的p5.0接口还与三极管q1的集电极连接。

以上是本实施例计量装置的电路连接方式，其工作原理为：

单片机通过p1.0接口向激励电路发送控制信号，激励电路向外激励线圈组件发送驱动脉冲信号，从而驱动第一内置感应线圈组件、第二内置感应线圈组件、第三内置感应线圈组件。同时单片机通过p3.0接口控制多路与非门电路u3使三极管q1和三极管q2导通，由于第一内置感应线圈组件和第三内置感应线圈组件不相邻，使得金属片不可能同时在第一内置感应线圈组件和第三内置感应线圈组件的下方，但当置感应线圈组件下方有金属片时，其输出的感应电流比下方没有金属片时输出的感应电流小。

那么感应电流经三极管q1和三极管q2放大后分别输入到比较器的c+脚和c-脚，通过比较器的输出可以判断三极管q1输入的电压高还是三极管q2输入的电压高。若三极管q1输入的电压比三角挂q2输入的电压高，则单片机通过p5.0接口向三极管q1放电；若三极管q2输入的电压比三极管q1输入的电压高，则单片机通过p4.0接口向三极管q2放电。放电的同时，定时器开始计时，当比较器输出反向时记录时间t1，即当高电压端放电后电压低于比较器另一端时，比较器输出反向，记录放电t1，该时间t1的大小反应了金属片相对于第一内置感应线圈组件和第三内置感应线圈组件的位置。

测量完第一内置感应线圈组件和第三内置感应线圈组件的感应电压后，单片机通过p3.0接口控制多路与非门电路u3使三极管q3导通，以测试第二内置感应线圈组件的感应电压，电流经三极管q3放大后输入到比较器的c-脚，此时比较器的c+脚的电压由单片机内部的参考电压代替，参考电压选择小于金属片在第二内置感应线圈组件下方时的电压，因此可以使得第二内置感应线圈组件的感应电压始终大于所选的内部参考电压，然后单片机通过p4.0接口对三极管q3放电，同时定时器开始计时，当比较器输入反向时记录时间t2，该时间t2反应了金属片相对于第二内置感应线圈组件的位置。根据记录的时间t1和时间t2即可判断金属片的位置及其正转或反转的方向，从而完成计量。

需要说明的是，半圆形金属片的位置决定了时间t1和时间t2的大小，当半圆形金属片在感应线圈下方转动时，t1和t2会从大到小，从小到大均匀变化，变化一个周期即金属片转动一圈，通过记录时间t1和时间t2谁先变化一个周期即可判断是金属片是正转还是反转。

需要说明的是，本实用新型可以使用单片机的其他i/o输入输出接口与线圈组件连接，实施例中仅以个别接口进行列举。

实施例2：

作为另一种可实施的方式，一种线圈无磁式选通感应计量装置，包括激励电路、外激励线圈组件5、控制器、第一内置感应线圈组件6、第二内置感应线圈组件7、第三内置感应线圈组件8。如图4所示，本实施例中所述第一内置感应线圈组件6、第二内置感应线圈组件7、第三内置感应线圈组件8设置于所述外激励线圈组件5内部，且第一内置感应线圈组件6、第二内置感应线圈组件7、第三内置感应线圈组件8两两相邻。

如图5所示，本实施例中所述单片机通过p1.0接口与激励电路连接，激励电路与外激励线圈组件连接，单片机通过p3.09接口与多路与非门电路u3的输入端连接，多路与非门电路u3的输出端分别与三极管q1的发射极、三极管q2的发射极、三极管q3的发射极连接，三极管q1的基极与电感l2的一端连接，三极管q3的基极与电感l3的一端连接，三极管q2的基极与电感l4的一端连接，电感l2的另一端、电感l3的另一端分别与电感l4的另一端连接；三极管q1的集电极、三极管q2的集电极均与比较器的c+脚连接，三极管q3的集电极与比较器的c-脚连接。单片机通过p4.0接口与三极管q3的集电极连接，单片机通过p5.0接口分别与三极管q1的集电极、三极管q2的集电极连接。

以上是本实施例计量装置的电路连接方式，其余部分与实施例1中相同，其工作原理为：

单片机通过p1.0接口向激励电路发送控制信号，激励电路向外激励线圈组件发送驱动脉冲信号，从而驱动第一内置感应线圈组件、第二内置感应线圈组件、第三内置感应线圈组件。同时单片机通过p3.0接口控制多路与非门电路u3使三极管q1和三极管q3导通，当内置感应线圈组件下方有金属片或下方金属片对应的面积比其他内置感应线圈组件下方金属片对应的面积大时，其输出的感应电流小。

感应电流经三极管q1和三极管q3放大后输入到比较器的c+脚和c-脚，通过比较器的输出可以判断三极管q1输入的电压高还是三极管q3输入的电压高。若三极管q1输入的电压比三极管q3输入的电压高，则单片机通过p5.0接口向三极管q1放电；若三极管q3输入的电压比三极管q1输入的电压高，则单片机通过p4.0接口向三极管q3放电。放电的同时，定时器开始计时，当比较器输出反向时记录时间t1，该时间t1的大小反应了金属片相对于第一内置感应线圈组件和第二内置感应线圈组件的位置。

测量完第一内置感应线圈组件和第二内置感应线圈组件的感应电压后，单片机通过p3.0接口控制多路与非门电路u3使三极管q2和三极管q3导通，以测试第二内置感应线圈组件和第三内置感应线圈组件的感应电压，电流经三极管q2和三极管q3放大后分别输入到比较器的c+脚和c-脚，通过比较器的输出可以判断三极管q2输入的电压高还是三极管q3输入的电压高。若三极管q2输入的电压比三极管q3输入的电压高，则单片机通过p5.0接口向三极管q2放电；若三极管q3输入的电压比三极管q2输入的电压高，则单片机通过p4.0接口向三极管q3放电。放电的同时，定时器开始计时，当比较器输出反向时记录时间t2，该时间t2的大小反应了金属片相对于第二内置感应线圈组件和第三内置感应线圈组件的位置。根据记录的时间t1和时间t2即可判断金属片的位置及其正转或反转的方向，从而完成计量。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。