基于线性磁传感器的流量表高分辨率计数转换装置

摘要

本发明涉及一种基于线性磁传感器的流量表高分辨率计数转换装置。其特征在于包括计数架、计数器、驱动齿轮和线性磁传感器，计数器和驱动齿轮均设置在计数架上，驱动齿轮驱动计数器的头轮，头轮上设置有两个极性相反的磁钢，两个磁钢与头轮的圆心位于同一直线上，头轮下方的切线上设置一采集电路板，采集电路板设置在计数架上，线性磁传感器设置在采集电路板上，线性磁传感器与两个磁钢相配合。本发明能提高实时采集的分辨率，同时该装置能对字轮的数字定位，具备抗磁干扰能力强，成本低，结构简单的特点，尤其适用于切断型膜式流量表对微小流量的采集需求。

权利要求

1.基于线性磁传感器的流量表高分辨率计数转换装置采集数据的方法，所述基于线性磁传感器的流量表高分辨率计数转换装置包括计数架、计数器、驱动齿轮和线性磁传感器，计数器和驱动齿轮均设置在计数架上，驱动齿轮驱动计数器的头轮，头轮上设置有两个极性相反的磁钢，两个磁钢与头轮的圆心位于同一直线上，头轮下方的切线上设置一采集电路板，采集电路板设置在计数架上，线性磁传感器设置在采集电路板上，线性磁传感器与两个磁钢相配合；所述线性磁传感器连接设置一AD转换单元，AD转换单元设置在显示控制电路板上；

其特征在于：AD转换单元间隔50ms对当前磁场进行采集，对采集的数据A与上次采集的数据M0进行比较，如果采集数据大于AD转换器及磁传感器的总误差，认为数据有效，计入M1；否则丢弃，如此类推记录磁钢数据表MN，其中N极数据为负值，S极为正；

所述磁钢数据表MN用于以下步骤：

步骤1：判断采集数据是否大于该磁钢极值的1.5倍，大于则判为磁干扰，小于则执行步骤2；

步骤2：判断当前采集值与上次采集值变化趋势，连续多次采集值为增大，则字轮处于上半圈即1‑5，波形图中为上升曲线段；连续多次采集值为减小，则字轮处于下半圈即6‑0，波形图中为下降曲线段；

当字轮处于上半圈，当前采集数据比上次采集小，随后连续多次减小时，判断字轮转过S极磁场极大值MAXS，即波形图中峰值，则当前字轮为5，同样的，当字轮处于下半圈，当前采集数据比上次采集大，随后连续多次增大时，判断字轮转过N极磁场极大值MINN，即波形图中谷值，则当前字轮为0；

步骤3：通过上次转动一圈两极磁场极大值MAXS、MINN，其差值QM为磁场量程范围，此范围作为本次转动一圈的参考区间，用来确定其它数字；当处于上半圈时：采集值处于以下区间时对应数字1,2,3,4，[MINN+30%QM，MINN+46%QM，MINN+54%QM，MINN+70%QM，MINN+QM]同样处于下半圈时：采集值处于以下区间时对应数字6,7,8,9，

[MAXS‑30%QM，MAXS‑46%QM，MAXS‑54%QM，MAXS‑70%QM，MAXS‑QM]通过差别比较以上8个数字，这几个数字由于是查表得出，能与字轮不同步，可作为微小流量识别计算使用，而0,5数字的识别能够作为实时计量数据。

说明书

基于线性磁传感器的流量表高分辨率计数转换装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种基于线性磁传感器的流量表高分辨率计数转换装置。

背景技术

[0002] 当前市场上大量在使用的切断型流量表，一般通过对表用计数器进行机电改造，读取表用计数器的字轮计数值。常见的方式有：（1）在计数器第二轮增加一个磁钢，使用干黄管或磁开关进行计数，计数分辨率为第三轮单位示值；如果磁钢安装在计数器头轮，计数分辨率为第二轮单位示值；（2）改造第二轮到第八轮字轮使用光电原理直读；（3）使用图像直读识别第二轮到第八轮。以上（2）（3）方法一般避开头轮，因为头轮静止时会处于任意角度，字轮上的数值一般不会处于正显示位置，而其他字轮静止时都会处于显示正中，便于光电或图像进行处理。以上3种方法对计数器的采集分辨率最高只能到第二位示值单位值，例如一般民用流量表计数器示值末位为0.001方，而以上方法最高仅能达到0.01方，实际上多数厂家智能读表分辨率一般为0.1方，对于燃气持续微小流量泄露的异常状况，以上结构无法满足采集需求。

发明内容

[0003] 针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于线性磁传感器的流量表高分辨率计数转换装置的技术方案。

[0004] 所述的基于线性磁传感器的流量表高分辨率计数转换装置，其特征在于包括计数架、计数器、驱动齿轮和线性磁传感器，计数器和驱动齿轮均设置在计数架上，驱动齿轮驱动计数器的头轮，头轮上设置有两个极性相反的磁钢，两个磁钢与头轮的圆心位于同一直线上，头轮下方的切线上设置一采集电路板，采集电路板设置在计数架上，线性磁传感器设置在采集电路板上，线性磁传感器与两个磁钢相配合。

[0005] 所述的基于线性磁传感器的流量表高分辨率计数转换装置，其特征在于所述线性磁传感器连接设置一AD转换单元，AD转换单元设置在显示控制电路板上。

[0006] 所述的基于线性磁传感器的流量表高分辨率计数转换装置，其特征在于所述两个磁钢分别设置在头轮的数字位置。

[0007] 所述的基于线性磁传感器的流量表高分辨率计数转换装置，其特征在于所述两个磁钢分别设置在头轮的2和7两个数字位置。

[0008] 所述的基于线性磁传感器的流量表高分辨率计数转换装置，其特征在于所述两个磁钢分别设置在头轮的3和8两个数字位置。

[0009] 所述的基于线性磁传感器的流量表高分辨率计数转换装置采集数据的方法，其特征在于：AD转换单元间隔50ms对当前磁场进行采集，对采集的数据A与上次采集的数据M0进行比较，如果采集数据大于AD转换器及磁传感器的总误差，认为数据有效，计入M1；否则丢弃，如此类推记录磁钢数据表MN，其中N极数据为负值，S极为正；

[0010] 所述数据表MN采取以下步骤构建：

[0011] 步骤1：判断采集数据是否大于该磁铁极值的1.5倍，大于则判为磁干扰，小于则执行步骤2；

[0012] 步骤2：判断当前采集值与上次采集值变化趋势，连续多次采集值为增大，则字轮处于上半圈即1‑5，波形图中为上升曲线段；连续多次采集值为减小，则字轮处于下半圈即6‑0，波形图中为下降曲线段；

[0013] 当字轮处于上半圈，当前采集数据比上次采集小，随后连续多次减小时，判断字轮转过S极磁场极大值MAXS，即波形图中峰值，则当前字轮为5，

[0014] 同样的，当字轮处于下半圈，当前采集数据比上次采集大，随后连续多次增大时，判断字轮转过N极磁场极大值MINN，即波形图中谷值，则当前字轮为0；

[0015] 步骤3：通过上次转动一圈两极磁场极大值MAXS、MINN，其差值QM为磁场量程范围，此范围作为本次转动一圈的参考区间，用来确定其它数字；当处于上半圈时：采集值处于以下区间时对应数字1,2,3,4，

[0016] [MINN+30%QM，MINN+46%QM，MINN+54%QM，MINN+70%QM，MINN+QM][0017] 同样处于下半圈时：采集值处于以下区间时对应数字6,7,8,9，

[0018] [MAXS‑30%QM，MAXS‑46%QM，MAXS‑54%QM，MAXS‑70%QM，MAXS‑QM][0019] 通过差别比较以上8个数字，这几个数字由于是查表得出，能够能与字轮不同步，可作为微小流量识别计算使用，而0,5数字的识别能够作为实时计量数据。

[0020] 本发明在头轮上设置有两个极性相反的磁钢，两个磁钢与头轮的圆心位于同一直线上，头轮下方的切线上设置一采集电路板，采集电路板设置在计数架上，线性磁传感器设置在采集电路板上，线性磁传感器与两个磁钢相配合，两个磁钢分别设置在头轮的数字位置（如2和7），两个磁钢放置的位置可随意选取，由采集到的信号处理后得到与字轮的数字关系，能增强切断型流量表在持续小流量泄露时的安全保障能力。

[0021] 本发明能提高实时采集的分辨率，同时该装置能对字轮的数字定位，具备抗磁干扰能力强，成本低，结构简单的特点，尤其适用于切断型膜式燃气表对微小流量的采集需求。

附图说明

[0022] 图1为计数器结构示意图；

[0023] 图2为计数器侧面结构示意图；

[0024] 图3为磁钢安装示意图；

[0025] 图4为字轮转动磁场波形；

[0026] 图中：1‑计数架，2‑计数器，3‑驱动齿轮，4‑采集电路板，5‑头轮，6‑磁钢。

具体实施方式

[0027] 下面结合说明书附图对本发明作进一步说明：

[0028] 基于线性磁传感器的流量表高分辨率计数转换装置，包括计数架1、计数器2、驱动齿轮3和线性磁传感器，计数器2和驱动齿轮3均设置在计数架1上，驱动齿轮3驱动计数器的头轮5，头轮5上设置有两个极性相反的磁钢6，采用2个极性相反的磁钢有最佳的采集识别效果，两个磁钢6与头轮5的圆心位于同一直线上，跟随头轮转动，头轮下方的切线上设置一采集电路板4，采集电路板4设置在计数架1上，线性磁传感器设置在采集电路板4上，线性磁传感器与两个磁钢相配合。

[0029] 线性磁传感器连接设置一AD转换单元，AD转换单元设置在显示控制电路板上，显示控制电路板上是每个流量表的基本构成，在此不再赘述。

[0030] 具体地，两个磁钢分别设置在头轮的数字位置，2个磁钢放置的位置可随意选取，由采集到的信号处理后得到与字轮的数字关系。

[0031] 作为优选，两个磁钢分别设置在头轮的2和7两个数字位置，此时采集电路板设置在数字2的下方切线上。当数字2位置采集到最强单极磁信号时，计数器正前面显示的数字正好为0，此过程称为数字0定位，采集到最强相反极性磁场时，计数器正面显示的数字正好为5。

[0032] 作为优选，两个磁钢分别设置在头轮的3和8两个数字位置，此时采集电路板设置在数字3的下方切线上。

[0033] 本方案采集方法的原理如下：出厂设置时将液晶累计示数设为与机械计数器的示数相同，当流量表正常用气时，计数器头轮带动内部2个磁钢转动，线性磁传感器采集到最强N极磁场，N极磁钢逐渐减弱到0，计数器正面显示的数字为2与3的中点，随后S极磁场逐渐增加，达到最大值时显示的数字为5，随后S极磁场逐渐减弱到0，显示的数字为7与8的中点，由于2个磁钢距离线性磁传感器距离不同，采集到的磁场强度和方向不同，通过定时采集磁场大小及方向，判断前后2次采集的磁场变化，通过比较查表法，可判断出当前字轮的显示位置；为便于识别，定时采集的定时时间应小于头轮转动半周的时间。

[0034] 实施例：如图2所示，在头轮（图2）内侧外壁对应2、7的数字位置放置轴向且磁极相反的磁钢，在2号数字下方靠近字轮边沿处放置采集电路板，采集电路板上设置线性磁传感器，当正常通气时，字轮沿顺时针方向转动，当2号数字处的磁钢接近下方采集电路板时，线性磁传感器采集到最强N极磁场，对应计数器头轮的示值为‘0’，继续通气时，3号数字的扫过下方的采集电路板，由于磁钢远离，线性磁传感器采集到的N极磁场呈线性衰减，当运行到4、5号数字扫过采集电路板时，磁场为0；随后S极磁场由于距离7号位置磁钢越来越近，S极磁场逐渐增强到极值，对应计数器头轮的示值为‘5’，当运行到9、0号数字扫过采集电路板时，S极磁场逐渐减弱到0。如此重复计数，如果检测到的不是这个序列，则存在磁干扰。这样大大提高了抗干扰能力，对于0.001方的计数器，微小流量采集分辨率细分可达0.001方，通过判断2个方向的最强磁场进行一次计量，实时准确性为0.01方。

[0035] 由于2个磁钢根据目前市场通用标准其磁场强度误差可达30%，因此不宜直接使用采集数据进行查表得出字轮位置，这样生产需要单台校准，工艺复杂不实用。因此需要算法对采集数据进行分析且避免使用绝对数据值。

[0036] 具体算法如下：

[0037] AD转换单元间隔50ms对当前磁场进行采集，对采集的数据A与上次采集的数据M0进行比较，如果采集数据大于AD转换器及磁传感器的总误差，认为数据有效，计入M1；否则丢弃，如此类推记录磁钢数据表MN，其中N极数据为负值，S极为正。

[0038] 数据表MN采取以下步骤构建：

[0039] 步骤1：判断采集数据是否大于该磁铁极值的1.5倍，大于则判为磁干扰，小于则执行步骤2；

[0040] 步骤2：判断当前采集值与上次采集值变化趋势，连续多次采集值为增大，则字轮处于上半圈即1‑5，波形图中为上升曲线段；连续多次采集值为减小，则字轮处于下半圈即6‑0，波形图中为下降曲线段；

[0041] 当字轮处于上半圈，当前采集数据比上次采集小，随后连续多次减小时，判断字轮转过S极磁场极大值MAXS，即波形图中峰值，则当前字轮为5，

[0042] 同样的，当字轮处于下半圈，当前采集数据比上次采集大，随后连续多次增大时，判断字轮转过N极磁场极大值MINN，即波形图中谷值，则当前字轮为0；

[0043] 步骤3：通过上次转动一圈两极磁场极大值MAXS、MINN，其差值QM为磁场量程范围，此范围作为本次转动一圈的参考区间，用来确定其它数字；当处于上半圈时：采集值处于以下区间时对应数字1,2,3,4，

[0044] [MINN+30%QM，MINN+46%QM，MINN+54%QM，MINN+70%QM，MINN+QM][0045] 同样处于下半圈时：采集值处于以下区间时对应数字6,7,8,9，

[0046] [MAXS‑30%QM，MAXS‑46%QM，MAXS‑54%QM，MAXS‑70%QM，MAXS‑QM][0047] 通过差别比较以上8个数字，这几个数字由于是查表得出，能够能与字轮不同步，可作为微小流量识别计算使用，而0,5数字的识别能够作为实时计量数据。