[实用新型]采用巨霍尔效应磁性传感器的智能流量计

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种流量计，尤其是一种采用巨霍尔效应(GHE，Giant HallEffect)磁性传感器的智能流量计。

背景技术

通常流量计信号采集所选用的传感器，主要是干簧管，半导体霍尔元件和韦根传感器。

由磁体和干簧管作为提取信号的传感系统，当磁体靠近干簧管簧片时，磁力大到能克服簧片的弹力时，簧片就吸合短接；当磁体远离簧片，吸引力小于弹力时簧片就分开，即一个脉冲发出。干簧管具有使用方便、价格低廉、安装简单等特点。但作为触点开关，它又具有脉冲波形差、维护性差、触点易抖动、易受外磁场及震动(如水锤现象)干扰等固有缺陷。

应用于智能流量计中的半导体霍尔传感器主要是低功耗开关型霍尔集成元件，该传感器利用霍尔效应，实现磁电转换，从而可将智能流量计中计量元件的转动转化为磁场的周期性变化，从而将磁场的变化转化为高、低电平的输出。它具有结构牢固、体积小、寿命长、安装方便、功耗小、耐震动、输出波形清晰、无抖动、位置重复精度高等优点。但是从霍尔元件的降耗原理来看，对于功耗数十微瓦的霍尔传感器，其响应频率一般为20Hz～30Hz，而智能流量计，特别是智能水表的初级计量元件的转动频率通常为30Hz，因此低功耗霍尔元件一般应用于次级计量元件的流量信号采集，这限制了霍尔元件在智能水表领域的应用范围，同时霍尔器件的制造工艺比较复杂。

韦根传感器的工作原理是，传感器中的双稳态功能合金材料在交变外磁场的激励下，磁化方向瞬间发生翻转，而当外磁场撤离后，它瞬间恢复到原有的磁化方向，由此在合金材料周围的检测线圈中会感生电信号，从而实现磁电转换。这种传感器的最大特点是无须使用外加电源(零功耗)、无机械触点、无震动影响等，适用于微功耗仪表。它的缺点是输出幅值低，只有1V左右，脉宽也只有30几个微秒。不利于信号远传，只能用于近距离采集、处理。

异常霍尔效应是一种很久以前就发现，但由于通常的金属材料中反常霍尔效应较小而未引起足够注意。最近几年由于磁性多层膜的研究，发现在磁性金属多层膜中的异常霍尔效应比通常的金属中要高几个数量级。因而仿照巨磁电阻效应而称其为巨霍尔效应。由于磁性多层膜中的巨霍尔效应具有灵敏度高，高温度稳定性，低电阻率，制作工艺简单，高频响应好的特点。因而可以被用来作为智能流量计中的磁场器件并提高流量计的综合性能。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种采用巨霍尔效应(GHE)磁性传感器的智能流量计，可应用在水量，油量，气体，热能等测量领域。

按照本实用新型提供的技术方案，所述采用巨霍尔效应磁性传感器的智能流量计包括流量计外壳，所述流量计外壳被保护层分隔为流体通道和流量计传感器区域；在所述流体通道内设有与流量计外壳连接的支架，所述支架上安装旋转叶轮，旋转叶轮两端分别设置一个N极朝上的小磁体和一个S极朝上的小磁体；

在所述流量计传感器区域设置有流量计芯片，所述流量计芯片包括与GHE传感器芯片连接的无线及有线数据收发模块和数据显示面板，所述GHE传感器芯片、无线及有线数据收发模块和数据显示面板均连接系统及电源管理模块。

在所述GHE传感器芯片外包裹有磁性屏蔽层，所述磁性屏蔽层位于流量计外壳内。

所述GHE传感器芯片包括两个GHE器件，所述两个GHE器件的输出连接传感器专用ASIC芯片，再连接微型中央处理器和存储单元。

在所述保护层上固定所述GHE传感器芯片、无线及有线数据收发模块、数据显示面板、系统及电源管理模块。

本实用新型的工作原理是：当有被测量流体通过时，流体带动旋转叶轮旋转，从而带动N极朝上的小磁体和S极朝上的小磁体同时旋转，当N极朝上的小磁体经过GHE传感器芯片时，GHE传感器芯片输出高电平，当S极朝上的小磁体经过GHE传感器芯片时，GHE传感器芯片输出低电平。高低电平通过微型中央处理器进行处理后，存储到流量计数据存储单元，可通过数据显示面板显示，也可通过无线或有线数据收发模块进行数据传输。系统及电源管理模块的功能是协调控制整个GHE流量传感器系统和对系统提供低功耗控制。

本实用新型的优点是：功耗微小、工作频率范围宽、工作温度范围宽、结构牢固、体积小、寿命长、安装方便、耐震动、输出波形清晰、无抖动、位置重复精度高，电磁屏蔽结构简单，防倒转错误计算等。

附图说明

图1(a)是巨霍尔效应(GHE)工作原理；

图1(b)是巨霍尔效应的电压输出特性示意图；

图2是GHE流量计传感器电路模块示意图；

图3是GHE流量计结构示意图；