[发明专利]一种磁自动化流量记录器

说明书

本发明公开了一种磁自动化流量记录器，包括多个同轴设置的硬磁转轮，硬磁转轮为圆形且相互之间具有预定的转动比，每个硬磁转轮对应至少一个双轴磁电阻角度传感器，双轴磁电阻角度传感器对硬磁转轮角度位置在0‑360度范围内进行测量，双轴磁电阻角度传感器包含至少两个单轴线性磁电阻传感器，单轴线性磁电阻传感器为X轴磁电阻传感器或Z轴磁电阻传感器，X轴磁电阻传感器测量硬磁转轮所在位置沿硬磁转轮圆周切线方向的磁场分量，Z轴磁电阻传感器测量硬磁转轮所在位置沿硬磁转轮径向方向的磁场分量。本发明相对于X、Y双轴角度传感器的电子水表具有安装位置灵活，受相邻硬磁转轮影响小，并具有低功耗的优点。

技术领域

本发明涉及磁性传感器技术领域，特别是涉及一种磁自动化流量记录器。

背景技术

直读式流量记录器以水表为例采用多个转轮，转轮共轴并且相邻的转轮具有固定的传动比，例如10：1即，第一个转轮转动10圈，第二个转轮才转动1圈，依次类推，而第一个转轮直接与水流驱动的螺旋体相连，水表通过记录螺旋体的旋转圈数来表征水流量，由于为10：1的传动比符合十进制的特征，因此，每个转轮实际上相当于十进制数的位数，同时将每个转轮根据角度标记成0-9多个数字，则构成了直读式水表，而实际过程中，通常采用数字技术，采用角度传感器直接监测每个转轮的0-360度范围内的旋转角度位置，常用的技术为光编码技术，通过光栅来检测旋转角度，该技术存在如下问题：

光栅技术对于环境要求较高，要求环境清洁，不存在油、烟、气、粉尘等都容易对光栅的检测造成影响；

而替代的技术在于，采用磁角度传感器技术，对于磁电阻传感器如TMR、GMR等，采用的是平面X-Y类型的磁电阻角度传感器芯片，通过对同一芯片上X、Y方向磁场分量的测量并对X磁场分量和Y磁场分量夹角进行计算，实现对永磁码盘旋转角度的测量，但其主要存在如下问题：

1)、X-Y类型的磁电阻角度传感器芯片和圆形永磁码盘一起来测量角度位置时，芯片测量平面位于在平行于圆形永磁码盘上下底面区域位置上方，其测量的敏感磁场来自于圆形永磁码盘在圆形永磁码盘上下底面上方的分布磁场，因此X-Y磁电阻角度传感器芯片的安装空间和磁场均匀区受到限制，空间灵活性较差；

2)、X-Y类型的磁电阻角度传感器芯片的圆形永磁码盘在上下底面的旋转磁场分布容易受到附近磁体如软磁材料或者永磁体的干扰，而使得角度测量区域发生改变，不能正确得到测量角度，稳定性较差。

为了解决以上问题，在专利申请号为2014104116280和2014104061428的专利申请中先后公布了两种不同的解决方案并应用于单个硬磁转轮的磁电阻角度传感器。前一个为单芯片偏轴磁电阻Z-X角度传感器，将X和Z轴磁电阻传感器集成在同一个衬底上，通过X和Z轴磁电阻传感器对于X磁场分量和Z磁场分量的测量，分别输出其电压曲线，并求出两者之间的夹角关系，从而可以实现对单个硬磁转轮角度的测量。后一个通过位于硬磁转轮圆周面上方相同距离，且跨越圆周90度弧度的两个Z轴磁电阻传感器的磁场信号的测量，并求出正交的两个磁场分量的测量，并计算出磁场的夹角，从而确定出硬磁转轮的旋转角度位置。其中X方向定义为硬磁转轮的在位于传感器位置的沿切线的方向，Z方向定义为硬磁转轮在位于传感器位置的沿直径的方向。两个专利对于Z-X角度传感器的芯片结构以及种类，Z轴磁电阻传感器以及X轴磁电阻传感器的结构进行了描述。

Z-X双轴角度传感器以及双Z轴角度传感器相对于X-Y双轴角度传感器具有更大的安装灵活性，同时Z-X双轴角度传感器和双Z轴角度传感器适用于永磁转轮角度的测量。此外，本发明还披露了使用双X轴轴磁电阻传感器测量X方向，即沿着切线方向的磁场，以实现对转轮的角度的测量。

由于流量表为多个永磁转轮之间通过共轴以及固定传动比的形式的集合体，因此，适用于单个转轮的上述Z-X双轴角度传感器以及双Z轴角度传感器、双X轴角度传感器完全可以应用于流量表的多个转轮的角度的测量。

发明内容