一种无源传感器及其传感方法技术

一种无源传感器及其传感方法，包括外壳、敏感组件、印制板、外引线和密封材料，敏感组件设置在外壳内，敏感组件通过印制板与3根外引线电连接，3根外引线分别为传感器的两个输出端U1和U2和一个接地端G，外壳端口用环氧树脂密封材料封装；所述敏感组件包括敏感丝，漆包线绕组和骨架，所述骨架为十字形，骨架的通槽中分别埋设敏感丝，漆包线绕组分别缠绕在骨架的四个臂上，绕同一支敏感丝的漆包线串联组成所绕敏感丝的感应线圈。本发明专利技术无源传感器同时进行旋转计数和方向识别两种传感，通过电脉冲的时序特征，对脉冲进行旋转计数，并依据电脉冲的时序特征，同时进行物体旋转计数和旋转方向识别。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于传感器
，涉及磁电传感器，为， 具有旋转计数和方向识别双重功能。
技术介绍
现有旋转计数传感器有机械式、光电式、磁电式等多种方式。机械式旋转计数器由于无电信号输出，不能用于自动控制中，现已逐渐被淘汰。而光电式、磁电式旋转计数传感器一般均需使用电源，且功能单一，目前没有一种传感器能同时进行旋转计数和方向识别。并且，这些传感器工作温度范围也较窄。例如以硅材料制作的传感器极限工作温度为 150°C，当温度超过150°C时，硅材料失去半导体性能，从而使得传感器失效。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是现有传感器只能实现旋转计数单一功能，而且工作温度范围窄，对使用环境要求高。本专利技术的技术方案为一种无源传感器，包括外壳、敏感组件、印制板、外引线和密封材料，敏感组件设置在外壳内，敏感组件通过印制板与3根外引线电连接，3根外引线分别为传感器的两个输出端U1和U2和一个接地端G，外壳端口用环氧树脂密封材料封装；所述敏感组件包括2支敏感丝，4个漆包线绕组，和1个用作敏感丝和漆包线绕组载体的骨架， 所述骨架为由X轴和Y轴两根枝干交叉组成的骨架，交叉的枝干形成四个臂，骨架为非磁性材料，在X轴和Y轴上各设有一个通槽，两个通槽开口朝向相背，2支敏感丝分别埋设在X轴和Y轴的通槽中，4个漆包线绕组分别缠绕在骨架的四个臂上，绕同一支敏感丝的2个漆包线绕组串联组成所绕敏感丝的感应线圈。2支敏感丝在通槽中相隔小于0.3mm。优选骨架为正十字形。两支敏感丝的感应线圈的四个端，取相邻的两端连接后通过印制板与外引线的接地端G电连接，另外两端分别通过印制板与外引线的输出端U1和U2电连接。上述无源传感器的传感方法为同时进行旋转计数和方向识别两种传感在待测旋转物体上安装磁钢，当磁钢随待测物体旋转时产生交变磁场；所述敏感组件中的敏感丝为磁双稳态合金，ZL200610086134. 5专利文献中有详细介绍，在交变磁场激励下，敏感丝内芯的磁化方向将随外磁场极性的变化而发生瞬间翻转，并在敏感丝外围的感应线圈中感生出正负电脉冲；在连续交变磁场的激励下，所述无源传感器的两个输出端U1和U2输出的电信号以4个正负脉冲为一周期循环发生变化，对脉冲进行计数，并对正负脉冲时序特征进行分析，即可同时实现旋转计数和方向识别两种传感识别。旋转计数传感为在交变磁场的激励下，敏感丝磁化方向瞬间发生翻转，进而在感应线圈中感生出电脉冲，交变磁场每变化一周，敏感丝磁化方向各发生一次正、反向翻转， 感应线圈则感生出一对正、负电脉冲，当待测旋转物体连续旋转时，传感器的两个输出端U1和U2分别输出一系列正、负电脉冲信号，对其中一路或同时对两路电脉冲信号的正负变化进行计数，即可检测出磁钢旋转次数；方向识别传感为交变磁场作用在传感器的敏感丝上，传感器输出端U1和U2分别产生一组正、负电脉冲，两组电脉冲信号时序的特征与磁钢旋转方向直接关联，根据这两组电脉冲信号时序特征，即可分析识别出磁钢的旋转方向。进行方向识别传感时，磁钢顺时针旋转时，传感器输出电脉冲信号时序为 ；磁钢逆时针旋转时，传感器输出电脉冲信号时序为；磁钢由丨幌时针旋转向逆时针转换时，传感器输出电脉冲信号时序由变为； 磁钢由逆时针旋转向顺时针转换时，传感器输出电脉冲信号时序由变为 ，V1和V2分别为输出端U1和U2的输出脉冲信号，“ + ”和“-”表示脉冲信号的正负。本专利技术的有益效果(1)本专利技术同时兼具旋转计数和方向识别双重功能；工作时无须外接电源；输出幅值高达2伏以上，信号无须经过放大即可直接在现场进行处理，也可通过传输线远传至后级电路进行处理；方向识别方法简单；敏感丝居里温度大于500°C，可在-65°c +180°C 温度范围内工作；传感器结构简单，由一个交叉形骨架及设置其中的敏感丝，以及对应的漆包线绕组即可完成旋转计数和方向识别的功能，整体封装在外壳中，由于结构简单，本专利技术的传感器体积小，使用方便；(2)本专利技术传感器还适用于激励磁场分布不均勻的应用场合。在实际应用中，磁钢的磁感应强度随着距离的增加而迅速衰减。如果传感器敏感丝位于有效磁感应强度范围之外，有可能导致传感器失效。本专利技术传感器敏感组件的交叉形骨架使得用于传感的2支敏感丝相隔小于0. 3mm，确保同时位于有效磁感应强度范围内。附图说明图1为本专利技术传感器结构示意图。图2为本专利技术敏感组件的三视示意图，(a)为主视图，(b)为左视图，(C)为俯视图。图3为本专利技术敏感丝的特征曲线图。图4为本专利技术实施例中，传感器安装位置示意图。图5为本专利技术实施例中，流量计磁环磁感应强度水平分量沿磁环Z轴方向衰减图。图6为本专利技术实施例中，磁钢顺时针旋转时传感器输出波形。图7为本专利技术实施例中，磁钢逆时针旋转时传感器输出波形。图8为本专利技术实施例中，磁钢从顺时针旋转向逆时针旋转转换时传感器输出波形。图9为本专利技术实施例中，磁钢从逆时针旋转向顺时针旋转转换时传感器输出波形。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术做进一步的说明。如图1、图2所示，本专利技术双重功能无源传感器包括外壳1，外壳1内装有敏感组件 2，敏感组件2通过印制板3与3根外引线4电连接，外壳1端口用环氧树脂密封材料5封装。其中，所述外壳1为铝制圆柱形管壳，管壳直径Φ 11mm，高6mm;印制板3尺寸与管壳内径相适配，主要起到敏感组件2与外引线4之间的过渡电连接的作为；外引线4包括1 根接地线G，2根输出线U1和U2, 3根引线的间距符合单列直插式器件标准间距，便于安装使用。其中，所述敏感组件2由一号敏感丝21、二号敏感丝22，一号漆包线绕组23、二号漆包线绕组对、三号漆包线绕组25、四号漆包线绕组沈和骨架27组成。骨架27是用耐高温塑料制成的交叉形骨架，可以是任意夹角的交叉形骨架，优选正十字形。骨架27的X轴和Y轴各设有一个朝向相背的通槽，X轴通槽向上，Y轴通槽向下。一号敏感丝21埋设在十字形骨架27的X轴通槽中，一号漆包线绕组23和二号漆包线绕组M围绕一号敏感丝21 分别缠绕在十字形骨架27的X轴的两翼上；二号敏感丝22埋设在十字形骨架27的Y轴通槽中，三号漆包线绕组25和四号漆包线绕组沈围绕二号敏感丝22分别缠绕在十字形骨架 27的Y轴的两翼上。在实际应用中，磁环产生的磁场往往是不均勻的，为了使2支敏感丝处于同一磁场强度范围，要求2支敏感丝尽可能处于同一平面，本专利技术中X轴通槽底部和Y轴通槽底部相隔小于0. 3mm,使一号敏感丝21和二号敏感丝22接近处于同一平面中。4个漆包线绕组的匝数完全相同，均为2000匝。一号漆包线绕组23和二号漆包线绕组M电串联，组成一号敏感丝21的感应线圈；三号漆包线绕组23和四号漆包线绕组M电串联，组成二号敏感丝22的感应线圈；两个感应线圈的一端互相电连接，并一起通过印制板3与外引线4的接地端G电连接一号敏感丝的感应线圈的另一端通过印制板3与外引线4的输出端U1电连接，二号敏感丝的感应线圈的另一端通过印制板3与外引线4的输出端U2电连接。所述一号敏感丝21和二号敏感丝22为铁钴钒合金丝，是按照ZL200610086i;34. 5 专利技术制备的一种具有磁双稳态特性的功能合金丝，在交变磁场中，当平行于敏感丝的某极性磁场达到触发磁感应强度时，也就是激励磁场强度达到敏感丝磁场翻转阈值时，敏感丝内芯中本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种无源传感器，包括外壳（１）、敏感组件（２）、印制板（３）、外引线（４）和密封材料（５），敏感组件（２）设置在外壳（１）内，其特征是敏感组件（２）通过印制板（３）与３根外引线（４）电连接，３根外引线（４）分别为传感器的两个输出端Ｕ１和Ｕ２和一个接地端Ｇ，外壳（１）端口用环氧树脂密封材料（５）封装；所述敏感组件（２）包括２支敏感丝，４个漆包线绕组，和１个用作敏感丝和漆包线绕组载体的骨架（２７），所述骨架（２７）为由Ｘ轴和Ｙ轴两根枝干交叉组成的骨架，交叉的枝干形成四个臂，骨架（２７）为非磁性材料，在Ｘ轴和Ｙ轴上各设有一个通槽，两个通槽开口朝向相背，２支敏感丝分别埋设在Ｘ轴和Ｙ轴的通槽中，４个漆包线绕组分别缠绕在骨架（２７）的四个臂上，绕同一支敏感丝的２个漆包线绕组串联组成所绕敏感丝的感应线圈。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：崔义炜，李云方，刘玉林，凌超，潘旭东，张年容，郑主惠，
申请(专利权)人：南京艾驰电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：84