一種測量流體方向的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于流體計量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種測量流體方向的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的用于流體計量儀表中的流量傳感設(shè)備，一般采用多磁極、單霍爾傳感器件的方式。流經(jīng)流量傳感設(shè)備的流體推動帶磁環(huán)的葉輪旋轉(zhuǎn)，當(dāng)葉輪無論向哪個方向旋轉(zhuǎn)都會有流量信號輸出，因此，現(xiàn)有的流量傳感設(shè)備存在以下不足:(I)無法判斷流體的流動方向:通常單個霍爾傳感器件，當(dāng)葉輪無論向哪個方向轉(zhuǎn)動時霍爾傳感器件只能輸出一種流量信號。(2)不能實現(xiàn)對流體雙向計量:無法判別流經(jīng)傳感器流體的流動方向，導(dǎo)致無法進(jìn)行對流體雙向計量；(3)可靠性低，當(dāng)霍爾傳感器件發(fā)生故障時流量傳感器停止計量；(4)抗干擾能力差:當(dāng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)時，由于葉輪發(fā)生抖動(所謂抖動是指未按一定方向完成360°旋轉(zhuǎn)，或在小于360°的范圍內(nèi)往復(fù)擺動)，造成對傳感設(shè)備的輸出信號占空比出現(xiàn)混亂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對目前的現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種能廣泛用于流體計量設(shè)備的具有可靠性強、能夠?qū)α黧w的方向進(jìn)行測量、能對流體進(jìn)行雙向計量、使用壽命長、能輸出理想信號的測量流體方向的裝置和測量流體方向的方法。
[0004]為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種測量流體方向的裝置，包括一個能夠隨流體的流動而旋轉(zhuǎn)的磁環(huán)，一個電源接口，還包括設(shè)置在所述磁環(huán)的側(cè)面的第一霍爾傳感芯片和第二霍爾傳感芯片，所述兩個霍爾傳感芯片之間存在夾角，所述兩個霍爾傳感芯片分別與信號特征比較電路以及所述電源接口連接。
[0005]進(jìn)一步，所述第一霍爾傳感芯片、第二霍爾傳感芯片設(shè)置在所述磁環(huán)的徑向一側(cè)。
[0006]更進(jìn)一步，所述霍爾傳感芯片之間的夾角為90度。
[0007]進(jìn)一步，所述磁環(huán)由兩對異極相對的環(huán)形磁極構(gòu)成，在所述磁環(huán)上形成第一磁極交匯點和第二磁極交匯點兩處四磁極連接點，所述第一磁極交匯點和第二磁極交匯點沿同一直徑對稱分布在所述磁環(huán)上。
[0008]進(jìn)一步，還包括與所述第一霍爾傳感芯片連接的第一信號輸出端，與所述第二霍爾傳感芯片連接的第二信號輸出端；所述第一信號輸出端、第二信號輸出端連接所述信號特征比較電路。
[0009]進(jìn)一步，所述霍爾傳感芯片包括依次連接的磁極感應(yīng)電橋、信號比較器、信號放大器、信號輸出電路，以及連接電源并對上述各部件供電的電源線路，還設(shè)置有超低壓差穩(wěn)壓器，用于通過所述霍爾傳感芯片內(nèi)部的電源線路向所述磁極感應(yīng)電橋提供穩(wěn)定的電源。
[0010]進(jìn)一步，還包括連接所述霍爾傳感芯片的電路:
[0011]所述電源接口的正極分別連接所述第一霍爾傳感器芯片、第二霍爾傳感芯片的電源端；
[0012]所述電源接口的負(fù)極分別連接所述第一霍爾傳感器芯片、第二霍爾傳感芯片的接地端；
[0013]所述第一霍爾傳感器芯片的信號端連接所述第一信號輸出端，所述第二霍爾傳感芯片的信號端連接所述第二信號輸出端；
[0014]所述第一霍爾傳感器芯片的信號端通過第一上拉電阻Rl連接所述電源接口的正極，所述第二霍爾傳感芯片的信號端通過第二上拉電阻R2連接所述電源接口的正極。
[0015]為達(dá)到以上目的，本發(fā)明還公開了一種用于以上所述裝置的測量流體方向的方法，包括以下步驟:
[0016](SI)對所述測量流體方向的裝置通電；
[0017](S2)所述第一霍爾傳感芯片感應(yīng)所述磁環(huán)的磁極變化，并輸出第一信號；所述第二霍爾傳感芯片感應(yīng)所述磁環(huán)的磁極變化，并輸出第二信號；
[0018](S3)所述第一信號、第二信號發(fā)送到所述信號特征比較電路；
[0019](S4)所述信號特征比較電路判斷所述第一信號和所述第二信號的相位差，如果第二信號的相位超前于第一信號的相位，則判斷磁環(huán)為逆時針方向轉(zhuǎn)動；如果第一信號的相位超前于第二信號的相位，則判斷磁環(huán)為順時針方向轉(zhuǎn)動。
[0020]進(jìn)一步，還包括步驟(S5):當(dāng)所述第一信號和所述第二信號沒有完成一個周期變化時，則判斷磁環(huán)沒有完成360°的旋轉(zhuǎn)，處于小于360°的往復(fù)擺動狀態(tài)。
[0021]更進(jìn)一步，所述磁環(huán)由兩對異極相對的環(huán)形磁極構(gòu)成，在所述磁環(huán)上形成第一磁極交匯點和第二磁極交匯點兩處四磁極連接點，所述第一磁極交匯點和第二磁極交匯點沿同一直徑對稱分布在所述磁環(huán)上；所述周期包括順時針周期和逆時針周期，變化狀態(tài)為:
[0022]逆時針周期:
[0023]I)當(dāng)磁環(huán)開始逆時針旋轉(zhuǎn)，第一磁極交匯點對準(zhǔn)第二霍爾傳感芯片時，第二信號的電平由低電平跳變至高電平，第一信號的電平為低電平；
[0024]2)當(dāng)磁環(huán)逆時針旋轉(zhuǎn)90°，第一磁極交匯點對準(zhǔn)第一霍爾傳感芯片時，第一信號的電平由低電平跳變至高電平，第二信號的電平維持在高電平不變；
[0025]3)當(dāng)磁環(huán)逆時針旋轉(zhuǎn)180°，第二磁極交匯點對準(zhǔn)第二霍爾傳感芯片時，第二信號的電平由高電平跳變至低電平，第一信號的電平維持在高電平不變；
[0026]4)當(dāng)磁環(huán)逆時針旋轉(zhuǎn)270°，第二磁極交匯點對準(zhǔn)第一霍爾傳感芯片時，第一信號的電平由高電平跳變至低電平，第二信號的電平維持在低電平不變；
[0027]5)當(dāng)磁環(huán)逆時針旋轉(zhuǎn)360°，第一磁極交匯點對準(zhǔn)第二霍爾傳感芯片時，第二信號的電平由低電平跳變至高電平，第一信號的電平維持在低電平不變；
[0028]順時針周期:
[0029]I)當(dāng)磁環(huán)開始順時針旋轉(zhuǎn)，第一磁極交匯點對準(zhǔn)第二霍爾傳感芯片時，第一信號的電平由低電平跳變至高電平，第二信號的電平為低電平；
[0030]2)當(dāng)磁環(huán)順時針旋轉(zhuǎn)90°，第二磁極交匯點對準(zhǔn)第一霍爾傳感芯片時，第二信號的電平由低電平跳變至高電平，第一信號的電平維持在高電平不變；
[0031]3)當(dāng)磁環(huán)順時針旋轉(zhuǎn)180°，第二磁極交匯點對準(zhǔn)第二霍爾傳感芯片時，第一信號的電平由高電平跳變至低電平，第二信號的電平維持在高電平不變；
[0032]4)當(dāng)磁環(huán)順時針旋轉(zhuǎn)270°，第一磁極交匯點對準(zhǔn)第一霍爾傳感芯片時，第二信號的電平由高電平跳變至低電平，第一信號的電平維持在低電平不變；
[0033]5)當(dāng)磁環(huán)順時針旋轉(zhuǎn)360°，第一磁極交匯點對準(zhǔn)第二霍爾傳感芯片時，第一信號的電平由低電平跳變至高電平，第二信號的電平維持在低電平不變。
[0034]本發(fā)明的效果在于:
[0035]1.可以判別經(jīng)過測量裝置的流體的流動方向；
[0036]2.通過兩個霍爾傳感芯片輸出的信號的電平變化時序，可以對正反兩個方向流經(jīng)測量裝置的流體的流量/流速進(jìn)行計量(雙向流量/流速計量)；
[0037]3.通過兩個霍爾傳感芯片輸出信號頻率的值，可以直接計算出流經(jīng)測量裝置的流體的流速；
[0038]4.通過兩個霍爾傳感芯片輸出信號的脈沖個數(shù)，可以直接計算出流經(jīng)測量裝置的流體的流量；
[0039]5.通過綜合兩個霍爾傳感芯片輸出信號頻率的值和脈沖個數(shù)，可以實現(xiàn)測量裝置的高精度計量；
[0040]6.抗干擾能力強，可以防止因為磁極來回擺動所造成的磁極虛轉(zhuǎn)的干擾。
【附圖說明】
[0041]圖1是本發(fā)明【具體實施方式】中所述測量流體方向的裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
[0042]圖2是本發(fā)明【具體實施方式】中所述霍爾傳感芯片的結(jié)構(gòu)框圖；
[0043]圖3是本發(fā)明【具體實施方式】中所述測量流體方向的裝置的電路示意圖；
[0044]圖4是本發(fā)明【具體實施方式】中所述測量流體方向的裝置的磁環(huán)逆時針方向旋轉(zhuǎn)時所輸出信號的相位圖；
[0045]圖5是本發(fā)明【具體實施方式】中所述測量流體方向的裝置的磁環(huán)順時針方向旋轉(zhuǎn)時所輸出信號的相位圖；
[0046]圖6是本發(fā)明【具體實施方式】中所述測量流體方向的裝置的磁環(huán)逆時針方向旋轉(zhuǎn)360°時所輸出信號的一個周期的相位圖；
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