平面绕线线圈无磁采集位移和角速度传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种平面绕线线圈无磁采集位移和角速度传感器，属于传感器技术领域，包括电路板,电路板上设置有电源处理模块、主控MCU单元、增值业务处理MCU单元、流量/角速度MCU单元、对称性发送线圈、对称性接收线圈、快速充放电单元、金属割片，金属割片切割磁力线，对称性接收线圈用于获取所述金属割片的切割磁力线区域以及未被金属割片切割的磁力线区域的信号，对称性接收线圈将接收到的信号通过比较器比较以后，以数字信号的形式送入流量/角速度MCU单元进行分析、计算、累积，在对称接收电路部分增设了受流量/角速度MCU单元控制的快速放电电路。本发明专利技术利用磁通量变化引起的感应电动势变化差检测被检测目标的旋转的位移和角速度。

A displacement and angular velocity sensor with planar winding coil

The invention discloses a planar winding coil non-magnetic acquisition displacement and angular velocity sensor, which belongs to the technical field of sensor, including a circuit board, on which a power processing module, a main control MCU unit, a value-added service processing MCU unit, a flow / angular velocity MCU unit, a symmetrical sending coil, a symmetrical receiving coil, a fast charging and discharging unit, a metal cutting piece and a metal cutting piece are arranged The symmetrical receiving coil is used to obtain the signals of the cutting magnetic field line area of the metal cutting piece and the magnetic field line area not cut by the metal cutting piece. After comparing the received signals with the comparator, the symmetrical receiving coil sends the signals to the flow / angular speed MCU unit in the form of digital signals for analysis, calculation and accumulation. The symmetrical receiving circuit is added Fast discharge circuit controlled by MCU unit of flow / angular velocity. The invention detects the rotation displacement and angular velocity of the detected target by using the difference of the change of the induced electromotive force caused by the change of the magnetic flux.

【技术实现步骤摘要】
平面绕线线圈无磁采集位移和角速度传感器
本专利技术涉及传感器
，具体为一种平面绕线线圈无磁采集位移和角速度传感器。
技术介绍
角速度传感器可以检测线圈的角速度及角速度的公差；位移传感器主要用在流量计上。以流量计类产品水表为例，对于水表数据采集，现有技术在水表数据采集这方面是用光电直读、干簧管、霍尔器件等进行有磁采集，受周边环境影响比较大，无磁采集技术的兴起，引起了行业的极大兴趣。光电直读缺点是湿式表内，受水质影响读数；干簧管、霍尔器件的缺点是基表改动稍大,容易受环境和磁铁干扰，容易被盗水，湿式表内，时间久后，容易累积杂质，堵塞表；插针式无磁采集的缺点是不易生产，规模化量产成本高，良品率不高，且每个表对应出厂，需要校准；现有平面绕线线圈无磁采集的缺点是位移容易出现偏差，不能检测角速度。现有技术的缺点：1.现有技术只有4个对称线圈，不能检测角速度。2.4个对称线圈，只有8个状态机，精度不够高，不易消除抖动；所以在检测反流以及在正反流切换的时候，需要做出的检测以及流量不够精确。3.由于状态机比较少，对金属片的形状要求比较严格(只能是半圆或半圆环形)，对检测设备和被检测设备之间的装配尺寸公差要求更严格，对产品规模化生产工艺要求比较高。4.现有技术在感应电动势产生并对称比较后，没有采用快速放电技术，因此流量检测MCU单元运行处理时间过长，不能快速进入下一采样检测周期。导致功耗比较高，而且对高速旋转被检测设备有限制。
技术实现思路
针对
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种平面绕线线圈无磁采集位移和角速度传感器。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种平面绕线线圈无磁采集位移和角速度传感器，包括电路板,所述电路板上设置有电源处理模块、主控MCU单元、增值业务处理MCU单元、流量/角速度MCU单元、对称性发送线圈、至少8个对称性接收线圈、快速充放电单元、被检测设备：所述被检测设备为对称结构，其中一半是对磁通量变化敏感的材质，另外一半是对磁通量变化不敏感的材质，所述被检测设备切割磁力线，所述对称性接收线圈用于获取所述被检测设备的切割磁力线区域以及未被被检测设备切割的磁力线区域的信号，所述对称性接收线圈将接收到的信号通过比较器比较以后，以数字信号的形式送入流量/角速度MCU单元进行分析、计算、累积，在对称接收电路部分增设了受所述流量/角速度MCU单元控制的快速放电电路，各功能模块使用供电设备供电。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述对称性接收线圈的数量设置有16个。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述被检测设备为圆形旋转设备，金属割片位于所述圆形旋转设备上，所述金属割片以圆心点呈对称结构，且与所述圆形旋转设备同心圆设置。作为本专利技术一种优选的技术方案，还包括传输单元。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述传输单元包括NBIOT、GPRS、LORA或FSK。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述增值业务处理MCU单元包括流量检测增值业务处理和角速度检测增值业务处理。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述流量/角速度MCU单元包括正流检测、反流检测、正反流切换检测、正反流切换检测及补偿算法、角速度检测。作为本专利技术一种优选的技术方案，还包括红外可编程通讯接口模块，所述红外可编程通讯接口模块与所述主控MCU单元相连接。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述供电设备采用内置电池、外接220V电源或者通过电压转化为12V、5V、3.3V直流电压供电。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.本专利技术使得机械表盘式仪表实现低功耗，同时实时双向无线数据通讯的功能。2.增加了红外可编程通讯接口模块，可以对整个模块进行灵活设置，出厂时可以是无线功能关闭的，可以通过该接口开启激活；可以将对应连接仪表的仪表号写入，从而使模块和仪表配对，成为一个整体；可以对模块进行初始化，写入仪表的基础数值，例如仪表本身的基数；可以根据仪表的口径大小或者目标检测旋转一圈的流量大小进行当量的设置，保证输出的准确性。3.采用Nbiot/GPRS频段进行无线数据输出，可以实现内置电池供电前提下的长使用寿命。4.本专利技术能检测反向流量大小，反流和正流累积对应表基数，正流、反流切换流量补偿算法。5.本专利技术能检测角速度。同时采用快速放电技术，提高采样频率，进而提高检测角速度的速率上限。6.16个分组对称性接收线圈，提高精度及易于消除抖动，便于量产，降低对产品的装配尺寸精度、金属切割片的形状和公差精度。附图说明图1为本专利技术的流程图；图2为分组计算图；图3为被检测设备的示意图；图4为正流反流状态机切换图；图5为对称性发送线圈和对称性接收线圈的示意图；图6为对称性发送线圈、对称性接收线圈和被检测设备的结合示意图；图7为快速放电电路的电路图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术做更进一步地解释。下列实施例仅用于说明本专利技术，但并不用来限定本专利技术的实施范围。实施例：请参阅图1，本专利技术提供一种平面绕线线圈无磁采集位移和角速度传感器，包括电路板,电路板上设置有传输单元、电源处理模块、主控MCU单元、增值业务处理MCU单元、流量/角速度MCU单元、对称性发送线圈、至少8个对称性接收线圈、快速充放电单元、被检测设备。其中传输单元将流量/角速度MCU单元处理的结果数据发送到云端服务器；电源处理模块提供稳定的工作电压和电流，对对称性发送线圈和对称性接收线圈的微功耗工作模式(微电压、微电流)提供保护，防止对称性发送线圈和对称性接收线圈的微功耗工作模式受外围电路和工作环境干扰；主控MCU单元将流量/角速度MCU单元处理的结果进行加密、实现和云端的应用层通讯协议，通过协议将数据加密或者不加密，然后通过传输单元发送出去，还能够进行红外处理，和红外终端通讯，接收红外终端的配置命令和数据查询命令，并将结果返回给红外终端；流量/角速度MCU单元启动和控制对称性接收线圈、对称性发送线圈工作、启动和控制快速充放电单元工作、对接收到的对称性接收线圈的信号进行处理和匹配状态机、对匹配到的状态机进行算法处理，其中算法处理包括正流检测、反流检测、正反流切换检测及补偿、角速度检测、异常状态机处理及告警等等；对称性发送线圈受流量/角速度MCU单元控制，流量/角速度MCU单元通过对称性发送线圈发送特定激励波，根据电磁感应原理，此激励波能够使感应电动势在特定时间窗口内达到最大值；对称性接收线圈监测微功耗的电压、电流，通过差分放大后进入比较器，将比较后的信号送入流量/角速度MCU单元，受流量/角速度MCU单元及快速充放电单元控制；被检测设备用来切割磁场，产生感应电动势。被检测设备为圆形旋转设备，金属割片位于圆形旋转设备上，金属割片以圆心点呈对称结构，且与圆形旋转设备同心圆设置。其中金属割片是对磁通量变化敏感的材质，另外一半是对磁通量变化不敏感的材本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种平面绕线线圈无磁采集位移和角速度传感器，包括电路板,其特征在于：所述电路板上设置有电源处理模块、主控MCU单元、增值业务处理MCU单元、流量/角速度MCU单元、对称性发送线圈、至少8个对称性接收线圈、快速充放电单元、被检测设备：/n所述被检测设备为对称结构，其中一半是对磁通量变化敏感的材质，另外一半是对磁通量变化不敏感的材质，所述被检测设备切割磁力线，所述对称性接收线圈用于获取所述被检测设备的切割磁力线区域以及未被被检测设备切割的磁力线区域的信号，所述对称性接收线圈将接收到的信号通过比较器比较以后，以数字信号的形式送入流量/角速度MCU单元进行分析、计算、累积，在对称接收电路部分增设了受所述流量/角速度MCU单元控制的快速放电电路，各功能模块使用供电设备供电。/n

【技术特征摘要】
1.一种平面绕线线圈无磁采集位移和角速度传感器，包括电路板,其特征在于：所述电路板上设置有电源处理模块、主控MCU单元、增值业务处理MCU单元、流量/角速度MCU单元、对称性发送线圈、至少8个对称性接收线圈、快速充放电单元、被检测设备：
所述被检测设备为对称结构，其中一半是对磁通量变化敏感的材质，另外一半是对磁通量变化不敏感的材质，所述被检测设备切割磁力线，所述对称性接收线圈用于获取所述被检测设备的切割磁力线区域以及未被被检测设备切割的磁力线区域的信号，所述对称性接收线圈将接收到的信号通过比较器比较以后，以数字信号的形式送入流量/角速度MCU单元进行分析、计算、累积，在对称接收电路部分增设了受所述流量/角速度MCU单元控制的快速放电电路，各功能模块使用供电设备供电。


2.根据权利要求1所述的一种平面绕线线圈无磁采集位移和角速度传感器，其特征在于：所述对称性接收线圈的数量设置有16个。


3.根据权利要求2所述的一种平面绕线线圈无磁采集位移和角速度传感器，其特征在于：所述被检测设备为圆形旋转设备，金属割片位于所述圆形旋转设备上，所述金属割片以圆心点呈对称结构，且与所述圆形旋转设备同心圆设置。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王元西，
申请(专利权)人：王元西，
类型：发明
国别省市：上海;31