一种用于检测金属物转动的装置的制作方法

本实用新型涉及金属物转动检测技术领域，特别是一种用于检测金属物转动的装置。

背景技术：

隔着一定距离检测金属物（如金属片）旋转圈数和旋转方向的方法有很多种，本申请主要是对比采用pcb线圈采样的方法，尤其是线圈布局方法。目前市面上主要采用以下两种方法：①一个主线圈绕组和四个次级线圈绕组的方法，如cn208736342u公开的一种非金属物旋转装置及检测系统，其采用的pcb线圈结构就是一个主线圈和与四个次级线圈的方式；②一个主线圈绕组和三个次级线圈绕组的方法。不管采用哪种方式，都是在解决一个问题，那就是既要检测金属物的旋转圈数，又要检测金属物的旋转方向。

由于在同样的面积下，次级线圈的数量越少，单个线圈所占据的面积就越大，检测信号就越强，信噪比就越高，感应的距离就越远，抗干扰的能力也就越强。但上述方法均是在有限的单位面积内进行检测，那么同样的空间平面内就无法容纳更多的线圈，同时受到pcb制造工艺的限制，即pcb线圈的线径和间距无法做到更加细密，所以信噪比就被限制在一个范围内无法再优化。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种结构简单，接收信号强度和信噪比高的用于检测金属物转动的装置。

本实用新型的技术方案是：一种用于检测金属物转动的装置，包括pcb线圈，所述pcb线圈包括主线圈和次级线圈；所述次级线圈包括多个感应线圈；各感应线圈分布于多层pcb的至少两层内，多层pcb的其中一层设有主线圈，至少一个感应线圈设于主线圈内。

进一步，所述pcb每层的次级线圈的数量为1~2个。

进一步，所述pcb包括至少两层，每层设有两个相关联的感应线圈，相邻层的感应线圈之间呈90°布置。

进一步，所述次级线圈包括至少三个感应线圈。

进一步，所述次级线圈包括3~4个感应线圈。

进一步，所述感应线圈设置于pcb的顶层或中间层；相邻层的感应线圈之间通过过孔耦合信号；又或者各个层的感应线圈独立设置，分别连接控制电路。

进一步，所述各感应线圈排布形成平衡桥式电路结构，次级线圈接收主线圈发送的高频电磁波，且在没有金属物干扰的情况下，各感应线圈处于相对平衡状态。

进一步，所述pcb线圈连接控制电路，所述控制电路包括：

感应线圈检测电路，用于采集次级线圈发送的信号电平；

微处理器，用于对信号电平处理分析，通过检测电平的变化来获得金属物位置，从而检测出金属物的旋转方向和圈数；

脉冲输出电路，与微处理器的输出端连接，用于对外输出脉冲信号；

主线圈驱动电路，与微处理器的输出端连接，用于控制主线圈的输出驱动信号。

进一步，所述pcb线圈还包括放大整形电路，用于将感应线圈接收到的高频电磁波整形放大成稳定和平衡的感应震荡波。

进一步，所述pcb线圈与金属物之间非接触设置，所述金属物与非金属旋转物的轴心连接，pcb线圈与金属物的垂直距离为1~20mm。

本实用新型的有益效果：通过将各感应线圈布置于多层pcb的至少两层内，那么在每层有限的面积内只需要布局1~2个线圈，就可以做到单个线圈面积的最大化，从而最大程度的提升接收信号强度和信噪比；同时还能够实现隔着一定距离检测金属物旋转圈数和旋转方向的功能。

附图说明

图1是本实用新型实施例pcb顶层的主线圈与两个感应线圈的分布示意图；

图2是本实用新型实施例pcb中间第二层的两个感应线圈的分布示意图；

图3是本实用新型非金属旋转物与金属物连接的结构示意图（其中金属物为黑色部分）。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

如图1和图2所示：一种用于检测金属物转动的装置，包括pcb线圈，pcb线圈包括主线圈1和次级线圈2；次级线圈2包括多个感应线圈21；各感应线圈21分布于多层pcb3的至少两层内，多层pcb3的其中一层设有主线圈1，至少一个感应线圈21设于主线圈1内。

上述方案具有以下优点：由于现有的pcb线圈在检测金属物的旋转方向和圈数时，需要在有限的面积内最少要布局3~4个线圈，才能实现旋转方向和旋转圈数的检测，这样在有限的面积内单个线圈的面积受限制无法做到更大，造成信号检测灵敏度无法做到更强；本实施例通过将各感应线圈布置于多层pcb的至少两层内，那么在每层有限的面积内只需要布局1~2个线圈，就可以做到单个线圈面积的最大化，从而最大程度的提升接收信号强度和信噪比。

本实施例中，主线圈1和次级线圈2可根据需要布局在多层pcb3的任何一层内，如顶层或中间层；各层之间可通过过孔耦合信号，以增加线圈圈数，增加信号强度。每层的感应线圈的数量为1~2个，即每层的感应线圈既可两两形成关联，又可单独设置。

以下为本实用新型pcb线圈布置的一个优选实施方式：

本实施例的多层pcb3包括三层，感应线圈21的数量为四个，其中顶层布置有主线圈1和两个感应线圈21，中间第二层布置有另外两个感应线圈21，这样，在每层有限的面积内只需布局两个感应线圈，相比在一层上布置3-4个感应线圈而言，能够做到单个线圈面积的最大化；为了解决金属物旋转方向的判断，需要使中间第二层的感应线圈与顶层的感应线圈之间呈90°设置，通过相差90°，可解决旋转方向的判断。

具体地，主线圈1用于发出脉冲震荡信号，次级线圈2用于接收震荡信号。顶层的主线圈1在外，次级线圈2在内，次级线圈2包括两个排布在主线圈内部的感应线圈21，感应线圈21的形状优选为半圆形，且两个感应线圈21对称设置。主线圈1的形状优选为圆形，便于感应线圈21均匀排布，且排布范围较大。两个感应线圈21采用一个悬浮的公共端与主线圈连接。中间第二层的两个感应线圈21也是对称设置，且与顶层的感应线圈21之间呈90°布置，且通过过孔与顶层的感应线圈21之间进行信号耦合。四个感应线圈21之间排布形成平衡桥式电路结构，这样，在没有金属物干扰的情况下，各感应线圈就会处于相对平衡状态；而当各感应线圈不同程度受到外部金属物4的影响后，会影响震荡波的平衡，从而输出不同的信号电平，通过检测电平的变化来感知金属物的位置从而检测出金属物4的旋转方向、旋转位置和圈数。

本实施例中，pcb线圈连接控制电路，pcb线圈和控制电路可以设于同一pcb上，也可独立设置于不同的电路板上。本实施例的控制电路包括微处理器（mcu）、电源管理电路、脉冲输出电路、主线圈驱动电路和感应线圈检测电路。微处理器的输出端经主线圈驱动电路连接主线圈，次级线圈中的每个感应线圈均经过感应线圈检测电路连接微处理器的输入端；微处理器的输出端还连接脉冲输出电路。

如图3所示：本实施例中，pcb线圈与金属物4之间非接触设置，金属物4与非金属旋转物5的轴心连接，pcb线圈与金属物4的垂直距离为1~20mm。其中，非金属旋转物5优选为圆形，金属物4为金属片，金属片呈半圆形连接于非金属旋转物5的轴上。

本实施例的工作原理：主线圈1通高频脉冲电信号，从次级线圈2感应到微量的高频电磁波信号，经pcb线圈内部的放大整形电路整形放大后形成一个稳定和平衡的感应震荡波，当四个感应线圈21不同程度受到外部金属物4的影响后，会影响震荡波的平衡，从而输出不同的信号电平，通过检测电平的变化来感知金属物位置从而检测出金属物件的旋转方向以及旋转位置和圈数。本实施例对于金属物的探测距离与金属物的面积有关，与厚度无关，感应距离1~20mm左右，不受磁场干扰，不受温度变化的影响。电源功耗动态调整，分为静态模式和动态模式，静态模式降低采样频率降低功耗，动态模式增加采样频率提高采样精度。

可以理解的是，本实用新型主要保护的是pcb线圈的分布结构，具体的工作原理、控制电路的电路结构以及应用领域可与申请人在本申请日之前申请的cn208736342u公开的一种非金属物旋转装置及检测系统相同，此处不再赘述。