一种实现无接触式角度传感的直读计度器制造技术

本实用新型专利技术涉及水表、燃气表直读计度器技术领域，特别涉及一种实现无接触式角度传感的直读计度器，字轮中嵌入有两片金属片，在字轮的一侧安装有一个PCB感应片，PCB感应片上设置有4个感应线圈。本实用新型专利技术的有益效果是：本实用新型专利技术采用高频电磁场被金属片屏蔽原理实现字轮的角度检测，从而实现电磁式直读。这种实现直读的方法与其他方法相比，具有抗污能力、强角度测量准确、字轮之间的相互干扰小的优点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
一种实现无接触式角度传感的直读计度器


[0001]本技术涉及水表、燃气表直读计度器
，特别涉及一种采用高频磁场屏蔽效应实现无接触式角度传感的直读计度器，用于识读计度器字轮的转动角度，从而实现计度器直读。

技术介绍

[0002]目前智能水表、燃气表的需求量越来越大，据2022年统计数据，国内年产家用计量水表8000万台，而智能水表达到5000万台，占比超过60%，而所谓智能水表其基础计量部分仍然是机械表，因此必然存在机械水表机械数据转成电信号的问题，也就是业内著名的“机电转换”问题，比如磁性干簧管取脉冲，必然存在脉冲丢失、计数值与水表字轮示数对不起来的问题；光电直读容易受到环境光干扰，容易受到塑料老化、杂质沉淀的污染；电磁感应直读在某些角度范围内分辨率不够，电磁感应直读信号非常微弱，对字轮与PCB的距离、倾斜角度比较敏感，电磁感应直读存在被动感应导致的滞后角度，并且滞后角度随温度变化较大，并且无法修正；电磁感应直读字轮之间有较强影响，并且还很难屏蔽；磁性角位移直读的磁性角位移直读采用永磁磁体，可以被外部磁铁卡死，磁性角度传感器成本很高，不利于普遍使用，字轮之间相互有影响，加屏蔽片后效果也不好。
[0003]为此，本申请设计了一种采用高频磁场屏蔽效应实现无接触式角度传感的直读计度器，以解决上述问题。

技术实现思路

[0004]本技术为了弥补现有技术中的不足，提供了一种实现无接触式角度传感的直读计度器。
[0005]本技术是通过如下技术方案实现的：
[0006]一种实现无接触式角度传感的直读计度器，包括字轮和PCB感应片，其特征在于：
[0007]所述字轮中嵌入有两片金属片，在字轮的一侧安装有一个PCB感应片，PCB感应片上设置有4个感应线圈。
[0008]进一步地，为了更好的实现本技术，所述两片金属片分别为吸收片和屏蔽片，所述吸收片为扇形不锈钢片，所述屏蔽片为圆环状不锈钢片。
[0009]进一步地，为了更好的实现本技术，所述吸收片安装在字轮的字轮两牙侧，吸收片的扇形角度为180
°
；所述屏蔽片安装在字轮的字轮二十牙侧的字轮轮辐处，或在字轮两牙侧，但屏蔽片距离PCB感应片较远，屏蔽片与PCB感应片之间还有吸收片。
[0010]进一步地，为了更好的实现本技术，所述PCB感应片由6层板制造，其中最中间的四层板供4个感应线圈走线，最外侧的顶层和底层板没有走线，利用PCB板的最外两个绝缘层作为对内部线圈的保护
[0011]进一步地，为了更好的实现本技术，所述4个感应线圈包括最外侧的圆环状励磁线圈和呈120度分布的三个接收线圈，所述励磁线圈占用6层PCB板的内部2层走线，三个
接收线圈占用另外2层走线。
[0012]进一步地，为了更好的实现本技术，所述励磁线圈中通入有高频交流信号，采用了1
‑
4MHZ的正弦交流电作为激励源。
[0013]进一步地，为了更好的实现本技术，所述三个接收线圈的接收信号需要先整流滤波后，再放大，再通过ADC采样，然后由微处理器根据三相接收信号的ADC值计算得到字轮当前的角度值。
[0014]本技术的有益效果是：
[0015]本技术采用高频电磁场被金属片屏蔽原理实现字轮的角度检测，从而实现电磁式直 读。这种实现直读的方法与其他方法相比，具有抗污能力、强角度测量准确、字轮之间的相互干扰小的优点。
[0016]本技术检测原理准确、数学模型清晰，检测精度高，并且不受温度影响，距离与倾斜角的影响也不大。在算法上采用120度三相检测，始终有一相输出最大或者最小信号可以作为参比，其他两相信号，可以转换成与最大或最小信号之间的比值，然后再进行归一化处理，这样做的优点是：通过自参比，消除因距离、倾斜角、温度造成的误差。
[0017]本技术成本低廉，特别是与光电直读和磁性角位移直读相比，本技术的成本优势非常明显，为大面积推广使用创造了有利条件。所涉及的角度传感器有很好的抗污能力，并且没有易损器件，因此寿命有保证，特别是与光电直读相比，光电直读会存在焊接脱落、光电器件老化等各种影响寿命的问题，而在本技术中都不会存在。角度分辨率高，并且不受温度影响，受倾斜角影响小，在光电直读中，由于光线存在一定的发散角，再加上器件焊接位置和倾斜角的影响，角度精度受到限制，这会导致字轮在个别角度位置上出现识读错误；而电磁感应直读虽然克服了光电直读的抗污、器件老化、光路污染等问题，但是电磁感应直读在其反射片上采用了被动感应生成反射电流的方法，反射电流的相位角与励磁信号之间存在相差，并且这个相差与温度存在非常敏感的关系，因此，在温度变化较大时，识读会出现错误。而本技术采用矢量叠加原理，并且可以自参比，可以采用最大值归一化处理，因此可以消除温度影响，并且极大程度上消除字轮与感应PCB之间的倾斜角度影响，因此识读精度高。
附图说明
[0018]图1为本技术的字轮的立体结构示意图其一；
[0019]图2为本技术的字轮的立体结构示意图其二；
[0020]图3为本技术的字轮与感应PCB之间的安装关系示意图；
[0021]图4为本技术的剖视示意图；
[0022]图5为本技术的吸收片与三相接收线圈之间的位置关系图以及三相ABC的矢量关系图；
[0023]图6为本技术的励磁激励原理图；
[0024]图7为本技术的励磁线圈与接收线圈的空间排列关系示意图。
[0025]图中，
[0026]1、字轮，101、字轮二十牙侧，102、字轮两牙侧，103、字轮轮辐，2、吸收片，3、屏蔽片，4、PCB感应片，401、感应线圈，5、字轮轴，
具体实施方式
[0027]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0028]因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
[0029]图1
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图7为本技术的一种具体实施例，该实施例为一种采用高频磁场屏蔽效应来实现无接触式角度传感的直读计度器，在字轮1中嵌入有两片金属片，在字轮1的一侧安装有一个PCB感应片4，PCB感应片4上设置有4个感应线圈401。两片金属片分别为吸收片2和屏蔽片3，吸收片2为扇形不锈钢片，屏蔽片3为圆环状不锈钢片。吸收片2安装在字轮1的字轮两牙侧102，吸收片2的扇形角度为180
°
；屏蔽片3安装在字轮1的字轮二十牙侧101的字轮轮辐103本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实现无接触式角度传感的直读计度器，包括字轮（1）和PCB感应片（4），其特征在于：所述字轮（1）中嵌入有两片金属片，在字轮（1）的一侧安装有一个PCB感应片（4），PCB感应片（4）上设置有4个感应线圈（401）。2.根据权利要求1所述的实现无接触式角度传感的直读计度器，其特征在于：所述两片金属片分别为吸收片（2）和屏蔽片（3），所述吸收片（2）为扇形不锈钢片，所述屏蔽片（3）为圆环状不锈钢片。3.根据权利要求2所述的实现无接触式角度传感的直读计度器，其特征在于：所述吸收片（2）安装在字轮（1）的字轮两牙侧（102）并靠近PCB感应片（4），吸收片（2）的扇形角度为180
°
；所述屏蔽片（3）安装在字轮（1）的字轮二十牙侧（101）的字轮轮辐（103）处或安装在字轮两牙侧（102），安装在字轮两牙侧（102）时的屏蔽片（3）与PCB感应片（4）之间为吸收片（2）。4.根据权利要求1所述的实现无接触式角度传感的直读计度器，其特征在于：所述PCB感应片（4）由6层板制造，其中最中间的四层板供4个感应...

【专利技术属性】
技术研发人员：何其斌，
申请(专利权)人：济南新盛电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：