国产精品1024永久观看,大尺度欧美暖暖视频在线观看,亚洲宅男精品一区在线观看,欧美日韩一区二区三区视频,2021中文字幕在线观看

  • <option id="fbvk0"></option>
    1. <rt id="fbvk0"><tr id="fbvk0"></tr></rt>
      <center id="fbvk0"><optgroup id="fbvk0"></optgroup></center>
      <center id="fbvk0"></center>

      <li id="fbvk0"><abbr id="fbvk0"><dl id="fbvk0"></dl></abbr></li>

      基于MR的直讀字輪的制作方法

      文檔序號:12246576閱讀:187來源:國知局
      基于MR的直讀字輪的制作方法與工藝

      本實用新型涉及一種水氣煤三表用的計度器讀出技術(shù),尤其涉及一種基于MR的直讀字輪。



      背景技術(shù):

      隨著水氣煤三表集中抄表的普及,計度器的讀出一直是一個難題。常見的方案中,常規(guī)的脈沖式電子計量和機械計度器之間由于干擾等原因,會產(chǎn)生很大的誤差;另外一種方案,采用光電編碼的方式來對字輪進(jìn)行編碼讀取,其功耗大,易受外界干擾。



      技術(shù)實現(xiàn)要素:

      針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,本實用新型公開了一種屬于水氣煤三表用的計度器讀出模塊的機械及電氣硬件、嵌入式軟件結(jié)合的電路實現(xiàn)方法,具體是指一種基于MR(磁阻)的計度器讀出模塊的電路技術(shù),即一種基于MR的直讀字輪及其讀數(shù)方法。

      本實用新型的技術(shù)方案如下:

      一種基于MR的直讀字輪,包括旋轉(zhuǎn)字輪、MR全橋電路、轉(zhuǎn)換開關(guān)、信號調(diào)理電路和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路;

      所述旋轉(zhuǎn)字輪中裝有磁鐵,磁鐵的磁極方向為旋轉(zhuǎn)字輪的軸向;

      所述MR全橋電路為MR傳感器組成的惠斯通電橋;

      所述MR全橋電路固定于旋轉(zhuǎn)字輪旁側(cè),與旋轉(zhuǎn)字輪不接觸;旋轉(zhuǎn)字輪可相對于MR全橋電路旋轉(zhuǎn);

      所述轉(zhuǎn)換開關(guān)包括四個單刀雙擲開關(guān);每個單刀雙擲開關(guān)均包括上擲點和下擲點;所述轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)置有兩個檔位,第一檔位接通時,四個單刀雙擲開關(guān)中的上擲點均接通,各個下擲點均空置;第二檔位接通時,四個單刀雙擲開關(guān)中的下擲點均接通,各個上擲點均空置;

      MR全橋電路的輸出端與轉(zhuǎn)換開關(guān)相連接;當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)位于第一檔位時,MR全橋電路輸出第一正弦波;當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)位于第二檔位時,MR全橋電路;第一正弦波和第二正弦波相位相差90度;

      四個單刀雙擲開關(guān)中,第一開關(guān)刀一端連接數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路的電源端;第二開關(guān)刀和第三開關(guān)刀連接信號調(diào)理電路的兩個輸入端;第四開關(guān)刀接地;

      所述信號調(diào)理電路為低功耗運放模塊;所述信號調(diào)理電路的信號輸出端口連接數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路的信號輸入端口;所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路為內(nèi)含ADC模塊的MCU。

      其進(jìn)一步的技術(shù)方案為:所述信號調(diào)理電路是型號為AD8613的低功耗運放;所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路是型號為MSP430的MCU。

      其進(jìn)一步的技術(shù)方案為:所述MR全橋電路安裝有兩個,兩個MR全橋電路的靈敏度方向互相垂直;

      第一MR全橋電路的正向激勵端、負(fù)向激勵端、正向輸出端、負(fù)向輸出端依次分別接入第一開關(guān)刀的上擲點、第四開關(guān)刀的上擲點、第二開關(guān)刀的上擲點、第三開關(guān)刀的上擲點;

      第二MR全橋電路的正向激勵端、負(fù)向激勵端、正向輸出端、負(fù)向輸出端依次分別接入第一開關(guān)刀的下擲點、第四開關(guān)刀的下擲點、第二開關(guān)刀的下擲點、第三開關(guān)刀的下擲點。

      其進(jìn)一步的技術(shù)方案為:所述MR全橋電路安裝有一個;MR全橋電路的正向激勵端、負(fù)向激勵端、正向輸出端、負(fù)向輸出端依次分別接入第一開關(guān)刀的上擲點、第四開關(guān)刀的上擲點、第二開關(guān)刀的上擲點、第三開關(guān)刀的上擲點;

      同時,MR全橋電路的正向激勵端、負(fù)向激勵端、正向輸出端、負(fù)向輸出端還依次分別接入第二開關(guān)刀的下擲點、第四開關(guān)刀的下擲點、第三開關(guān)刀的下擲點、第一開關(guān)刀的下擲點。

      其進(jìn)一步的技術(shù)方案為:所述MR傳感器為AMR傳感器。

      其進(jìn)一步的技術(shù)方案為:所述MR傳感器為GMR傳感器。

      其進(jìn)一步的技術(shù)方案為:所述MR傳感器為TMR傳感器。

      本實用新型的有益技術(shù)效果是:

      本實用新型成本低廉,而又低功耗,能夠滿足三表集中抄表的計度器讀出需求。且線路穩(wěn)定,不易被干擾,適合家庭及工業(yè)各個場合的使用。

      通常MR的阻值可以設(shè)計達(dá)到幾百千歐姆,而當(dāng)用3.3V的激勵去驅(qū)動此MR全橋時,其功耗才幾十微安,外加MCU信號調(diào)理等部分,總的電流消耗也在一個毫安以下。所以,本實用新型的功耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于光電直讀類型的方案。

      附圖說明

      圖1是本實用新型的電路架構(gòu)示意圖。

      圖2是MR全橋電路的示意圖。

      圖3是旋轉(zhuǎn)字輪的機械結(jié)構(gòu)圖。

      圖4是MR全橋電路和旋轉(zhuǎn)字輪的相對位置側(cè)視圖。

      圖5是圓形磁鐵和MR全橋電路芯片的相對位置示意圖。

      圖6是柱形磁鐵和MR全橋電路芯片的相對位置示意圖。

      圖7是實施例1的電路示意圖。

      圖8是實施例2的電路示意圖。

      圖9是MR全橋電路的輸出曲線示意圖。

      具體實施方式

      圖1是本實用新型的電路架構(gòu)示意圖。如圖1所示,本實用新型包括包括旋轉(zhuǎn)字輪1、MR全橋電路2、轉(zhuǎn)換開關(guān)3、信號調(diào)理電路4、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路5。還包括通訊接口,用于輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路的輸出信號。

      旋轉(zhuǎn)字輪1中裝有磁鐵,磁鐵的磁極方向與旋轉(zhuǎn)字輪的徑向方向相同。磁鐵是嵌入到字輪中的,其磁場方向和MR橋靈敏度方向成水平面平行。圖2是旋轉(zhuǎn)字輪的機械結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示,旋轉(zhuǎn)字輪外側(cè)面設(shè)置有讀數(shù),當(dāng)其參照方向確定之后,旋轉(zhuǎn)字輪的旋轉(zhuǎn)角度與其參照方向上的讀數(shù)是一一對應(yīng)的,可以事先確定一個對應(yīng)表。

      MR全橋電路2是MR傳感器組成的惠斯通電橋。MR(Magneto Resistance,磁阻)傳感器廣泛用于現(xiàn)代工業(yè)和電子產(chǎn)品中以感應(yīng)磁場強度來測量電流、位置、方向等物理參數(shù)。圖3是MR全橋電路的示意圖。圖3中的元件R1~R4均為MR器件,其電路的連接方式與電阻組成的惠斯通電橋電路相同。

      MR橋的激勵信號需要適當(dāng)?shù)姆€(wěn)壓和去除紋波,以保證MR橋輸出信號的穩(wěn)定。所以,信號調(diào)理電路4穩(wěn)壓和濾波后,輸出激勵電壓給MR橋。而MR橋的輸出信號進(jìn)信號調(diào)理電路4中的放大器濾波和放大后,達(dá)到合理的電平幅值輸出到后續(xù)電路中。

      在具體的實施例中,MR傳感器可以使用AMR傳感器時,當(dāng)使用AMR傳感器時,可以采用市售的AMR傳感器,例如:Murata MRSS29DR,由于其為單Sensor,所以要采用4個組成全橋電路。

      MR傳感器還可以使用GMR傳感器,當(dāng)使用GMR傳感器時,通??梢圆捎檬惺鄣腉MR傳感器,例如:NVE AA006。

      MR傳感器還可以使用TMR傳感器時,通??梢圆捎檬惺鄣腡MR傳感器,例如:NVE AAT001。

      MR全橋電路2固定于旋轉(zhuǎn)字輪旁側(cè),與旋轉(zhuǎn)字輪1不接觸。旋轉(zhuǎn)字輪1可相對于MR全橋電路2旋轉(zhuǎn)。在旋轉(zhuǎn)時,MR全橋電路2的方向固定不變。圖4是MR全橋電路和旋轉(zhuǎn)字輪的相對位置側(cè)視圖。如圖4所示,當(dāng)旋轉(zhuǎn)字輪1旋轉(zhuǎn)時,MR全橋電路2固定,則以MR全橋電路2作為參照,旋轉(zhuǎn)字輪1與MR全橋電路2的靈敏度方向的夾角是與旋轉(zhuǎn)字輪2外側(cè)面的讀數(shù)對應(yīng)的。

      圖5是圓形磁鐵和MR全橋電路芯片的相對位置示意圖。圖6是柱形磁鐵和MR全橋電路芯片的相對位置示意圖。磁鐵是固定在旋轉(zhuǎn)字輪1內(nèi)部的??蓮膱D5和圖6中看到,無論使用何種形狀的磁鐵,當(dāng)旋轉(zhuǎn)字輪相對于MR全橋電路旋轉(zhuǎn)時,磁鐵的磁感線方向旋轉(zhuǎn),MR全橋電路輸出的信號幅值隨著變化。

      MR全橋電路2包括正向激勵端Ex+、負(fù)向激勵端Ex-、正向輸出端V0+、負(fù)向輸出端V0-。MR全橋電路的靈敏度方向定義為由負(fù)向激勵端Ex-指向正向激勵端Ex+的方向。

      MR全橋電路2的激勵源由后端電路提供,其輸出信號通過切換開關(guān)輸入到信號調(diào)理電路4。

      轉(zhuǎn)換開關(guān)3包括四個單刀雙擲開關(guān)S1~S4。每個單刀雙擲開關(guān)均包括一個開關(guān)刀和兩個擲點:上擲點和下擲點。轉(zhuǎn)換開關(guān)3設(shè)置有兩個檔位,第一檔位接通時,四個單刀雙擲開關(guān)S1~S4中的上擲點均接通,各個下擲點均空置;第二檔位接通時,四個單刀雙擲開關(guān)S1~S4中的下擲點均接通,各個上擲點均空置;

      MR全橋電路2的輸出端與轉(zhuǎn)換開關(guān)3相連接。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)3位于第一檔位時,MR全橋電路2輸出第一正弦波;當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)3位于第二檔位時,MR全橋電路輸出第二正弦波;第一正弦波和第二正弦波的相位相差90度。

      四個單刀雙擲開關(guān)中,第一開關(guān)刀S11一端連接MCU的電源端;第二開關(guān)刀S21和第三開關(guān)刀S31連接信號調(diào)理電路4的兩個輸入端;第四開關(guān)刀S41接地。

      信號調(diào)理電路4主要用于將差分信號轉(zhuǎn)換成單端信號,以便輸入至后續(xù)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路5。信號調(diào)理電路4可使用市售的低功耗運放模塊實現(xiàn),例如可使用型號為AD8613的低功耗運放。

      數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路通常由內(nèi)含ADC的MCU完成,比如可使用型號為MSP430的MCU。

      具體的引腳連接方法,可以參照市售的各型號模塊所配有的技術(shù)手冊,不在詳述。

      為了使得第一正弦波和第二正弦波的相位相差90度,可通過改變四個單刀雙擲開關(guān)S1~S4中八個擲點的連接方法來改變,本實用新型包括兩種實施方式如下:

      實施例1:MR全橋電路有兩組。圖7是實施例1的電路示意圖。如圖7所示:

      MR全橋電路安裝有兩個,兩個MR全橋電路的靈敏度方向互相垂直。

      第一MR全橋電路的正向激勵端Ex1+、負(fù)向激勵端Ex1-、正向輸出端V01+、負(fù)向輸出端V01-依次分別接入第一開關(guān)刀的上擲點S12、第四開關(guān)刀的上擲點S42、第二開關(guān)刀的上擲點S22、第三開關(guān)刀的上擲點S32;

      第二MR全橋電路的正向激勵端Ex2+、負(fù)向激勵端Ex2-、正向輸出端V02+、負(fù)向輸出端V02-依次分別接入第一開關(guān)刀的下擲點S13、第四開關(guān)刀的下擲點S43、第二開關(guān)刀的下擲點S23、第三開關(guān)刀的下擲點S33。

      在實施例1中,由于兩組MR全橋電路本身的靈敏度方向就相差90度,所以其輸入和輸出端與轉(zhuǎn)換開關(guān)的連接方式相同,但是當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)分別位于第一檔和第二檔的時候,MR全橋電路通過轉(zhuǎn)換開關(guān)所輸出的信號相位差也相差90度。

      實施例2:MR全橋電路有一個。圖4是實施例2的電路示意圖。如圖4所示:

      MR全橋電路安裝有一個。MR全橋電路的正向激勵端Ex+、負(fù)向激勵端Ex-、正向輸出端V0+、負(fù)向輸出端V0-依次分別接入第一開關(guān)刀的上擲點S12、第四開關(guān)刀的上擲點S42、第二開關(guān)刀的上擲點S22、第三開關(guān)刀的上擲點S32;

      同時,MR全橋電路的正向激勵端Ex+、負(fù)向激勵端Ex-、正向輸出端V0+、負(fù)向輸出端V0-依次分別接入第二開關(guān)刀的下擲點S23、第四開關(guān)刀的下擲點S43、第三開關(guān)刀的下擲點S33、第一開關(guān)刀的下擲點S13。

      這樣轉(zhuǎn)換開關(guān)可通過改變四個單刀雙擲開關(guān)S1~S4中八個擲點的連接方法,實現(xiàn)采樣信號是兩組互成90度夾角的MR橋的輸出信號。

      信號調(diào)理電路4的主要作用是給MR全橋電路2提供激勵及對其輸出信號進(jìn)行濾波放大。MR全橋電路2的激勵信號需要適當(dāng)?shù)姆€(wěn)壓和去除紋波,以保證MR全橋電路2的輸出信號的穩(wěn)定。信號調(diào)理電路4經(jīng)過穩(wěn)壓和濾波后,輸出激勵電壓給MR全橋電路2。而MR全橋電路2的輸出信號進(jìn)信號調(diào)理電路4中的放大器濾波和放大后,達(dá)到合理的電平幅值輸出到后續(xù)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路5。

      數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路5的目的是將MR全橋電路2的輸出電平信號最后轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,以便通過通訊端口6輸出。其輸入信號為信號調(diào)理電路4的輸出,然后其內(nèi)部電路中的ADC將會將此電平轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,而后其內(nèi)部的MCU將按照公式進(jìn)行運算和轉(zhuǎn)換,最后得到旋轉(zhuǎn)字輪1上的數(shù)字信息,而后通過通訊端口6輸出此信息。

      通訊端口的目的是將最后轉(zhuǎn)換好了的字輪數(shù)據(jù)傳遞給后續(xù)系統(tǒng)。通??梢圆捎玫耐ㄓ嵔涌诜绞接蠸PI,IIC,UART等。

      基于MR的直讀字輪的讀數(shù)方法就是根據(jù)MR全橋電路的輸出量,得知旋轉(zhuǎn)字輪外圍的字輪讀數(shù),具體步驟為:

      步驟1、旋轉(zhuǎn)字輪1相對于MR全橋電路2所旋轉(zhuǎn)的角度和旋轉(zhuǎn)字輪1的讀數(shù)一一對應(yīng),根據(jù)此對應(yīng)關(guān)系,建立對應(yīng)表格,并將此對應(yīng)表格儲存于MCU,作為計算的已知量。

      步驟2、旋轉(zhuǎn)字輪1旋轉(zhuǎn)至某一未知角度,即待測角度φx。此時旋轉(zhuǎn)字輪1的讀數(shù)也未知。

      由于MR全橋電路2固定且位置不變動,所以MR全橋電路2的靈敏度角度也不變。所以旋轉(zhuǎn)字輪1旋轉(zhuǎn)之后,待測角度φx即為旋轉(zhuǎn)字輪1的旋轉(zhuǎn)角度與MR全橋電路2的靈敏度角度之間的夾角。待測角度φx與MR全橋電路2所輸出的信號幅值Vmr之間的關(guān)系為:

      Vmr=Gain*M*Sin(φx) (1)

      式(1)中,Gain為MR全橋電路的靈敏度值,M為磁鐵場強,均為與電路本身性質(zhì)相關(guān)的已知量。圖9是MR全橋電路的輸出曲線示意圖。

      步驟3、將轉(zhuǎn)換開關(guān)3置于第一檔位,即四個單刀雙擲開關(guān)S1~S4的上擲點均接通;得到在第一檔位時,MR全橋電路2的輸出幅值為V,如圖9所示,由于所輸出的是正弦曲線,所以在同一個周期內(nèi),每個函數(shù)值對應(yīng)兩個自變量,所以可根據(jù)式(1),得到輸出幅值V所對應(yīng)的角度φ1和φ2。

      步驟4、將轉(zhuǎn)換開關(guān)置于第二檔位,即四個單刀雙擲開關(guān)中的下擲點均接通;得到在第二檔位時,MR全橋電路的輸出幅值為V1,同理根據(jù)式(1),得到輸出幅值V所對應(yīng)的角度φ3和φ4;

      步驟5、比較角度φ1、φ2、φ3和φ4;如果存在有兩個互相相等的角度,則可確定其即為旋轉(zhuǎn)字輪所旋轉(zhuǎn)的待測角度φx。

      步驟3~步驟5可用一具體的數(shù)字例子說明,例如可參見圖9,在第一檔位時,MR全橋電路2的輸出幅值為V=450,則其所對應(yīng)的角度φ1=90,φ2=360。

      在第二檔位時,MR全橋電路2的輸出幅值為V=0,則其所對應(yīng)的角度φ3=90和φ4=270。

      比較角度φ1、φ2、φ3和φ4,由于存在φ1=φ3,則可確定待測角度φx=φ1=φ3=90

      步驟6、由于待測角度φx和旋轉(zhuǎn)字輪1的讀數(shù)一一對應(yīng),根據(jù)步驟1中的對應(yīng)表格,待測角度φx已知之后,可讀出待測角度φx所對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)字輪讀數(shù)。

      在上述步驟3~步驟6中的計算和對比過程,均是MR全橋電路2通過轉(zhuǎn)換開關(guān)3之后,將所輸出的數(shù)值輸入至數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路5之后,在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路5中的MCU計算完成,并通過數(shù)據(jù)輸出端口輸出。

      以上所述的僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式,本實用新型不限于以上實施例。可以理解,本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實用新型的精神和構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其他改進(jìn)和變化,均應(yīng)認(rèn)為包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。

      當(dāng)前第1頁1 2 3 
      網(wǎng)友詢問留言 已有0條留言
      • 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊!
      1