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      具有寬動態(tài)范圍以響應(yīng)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)輸入的傳感器和/或功率采集裝置的制造方法

      文檔序號:9204097閱讀:501來源:國知局
      具有寬動態(tài)范圍以響應(yīng)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)輸入的傳感器和/或功率采集裝置的制造方法
      【專利說明】具有寬動態(tài)范圍以響應(yīng)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)輸入的傳感器和/或功率采集裝置
      [0001]相關(guān)的交叉串請
      [0002]本申請請求2012年11月21日提交的美國臨時(shí)申請61/728844的優(yōu)先權(quán),在此引入其全文。
      技術(shù)領(lǐng)域
      [0003]本申請一般涉及流體計(jì)量裝置,并且尤其涉及在一個(gè)相對寬的動態(tài)范圍內(nèi)的驅(qū)動旋轉(zhuǎn)輸入的感測和/或采集能量裝置。
      【背景技術(shù)】
      [0004]在工業(yè)應(yīng)用中以及消費(fèi)應(yīng)用中,經(jīng)常出現(xiàn)一種需要,例如,測量通過管道的流動流體的數(shù)量和/或流動速率、或測量軸的旋轉(zhuǎn)。例如,傳統(tǒng)的水表的操作,是通過測量在可移動部分的所述流體流的活動而進(jìn)行的,諸如章動圓盤、槳輪或渦輪。這就產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn),從而可被用來驅(qū)動一個(gè)機(jī)械計(jì)數(shù)器或寄存器,它隨后又記錄和顯示了流體在一段時(shí)間內(nèi)的消費(fèi)的累計(jì)值。這通常是通過定期檢查各儀表并手動記錄顯示值的服務(wù)人員來讀取。
      [0005]某些改進(jìn)已通過利用涉及電池供電的寄存器的流量計(jì)設(shè)備得到實(shí)現(xiàn)。盡管設(shè)計(jì)技術(shù)旨在最大限度地減少功耗,但電池的壽命是有限的,最終需要昂貴的和繁瑣的更換。此夕卜,這樣的電池供電的寄存器的性能基本上易受環(huán)境溫度變化的影響,并可能涉及危險(xiǎn)化學(xué)品,需要在寄存器的壽命末期進(jìn)行安全處置。因此,至少從上述缺點(diǎn)來看,一種改進(jìn)的傳感器和/或功率采集裝置是可取的。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0006]通常,在一個(gè)非限制性實(shí)施方案中,本發(fā)明的目的是提供一種傳感器裝置,其包括一個(gè)含有響應(yīng)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)輸入的轉(zhuǎn)子磁鐵的轉(zhuǎn)子組件。磁極片組件可磁耦合到轉(zhuǎn)子磁鐵,并可配置一個(gè)磁極片以在至少兩個(gè)制動位置實(shí)現(xiàn)一個(gè)相應(yīng)的啟動轉(zhuǎn)矩。當(dāng)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)輸入的旋轉(zhuǎn)超過所述啟動轉(zhuǎn)矩能夠克服的閾值角度,這將導(dǎo)致轉(zhuǎn)子磁鐵有角度地加速朝向所述至少兩個(gè)制動位置中的另一個(gè),而不考慮所述驅(qū)動旋轉(zhuǎn)輸入的相對低的旋轉(zhuǎn)速率。一個(gè)線圈組件,其磁耦合到轉(zhuǎn)子磁鐵和磁極片組件,以產(chǎn)生一個(gè)信號,以響應(yīng)在所述至少兩個(gè)制動位置之間所述轉(zhuǎn)子磁鐵的旋轉(zhuǎn)。一個(gè)處理器,以響應(yīng)來自所述線圈組件的所述信號,以確定指示所述旋轉(zhuǎn)輸入的至少一個(gè)特征的數(shù)據(jù)。
      [0007]在另一個(gè)非限制性實(shí)施方案中,本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供一種功率采集裝置,其包括一個(gè)含有響應(yīng)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)輸入的轉(zhuǎn)子磁鐵的轉(zhuǎn)子組件。一個(gè)磁極片組件,其磁耦合到轉(zhuǎn)子磁鐵,并配置有一個(gè)磁極片以在至少兩個(gè)制動位置實(shí)現(xiàn)一個(gè)相應(yīng)的啟動轉(zhuǎn)矩。其中,當(dāng)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)輸入的旋轉(zhuǎn)超過所述啟動轉(zhuǎn)矩能夠克服的閾值角度,這將導(dǎo)致轉(zhuǎn)子磁鐵有角度地加速朝向所述至少兩個(gè)制動位置中的另一個(gè),而不考慮所述驅(qū)動旋轉(zhuǎn)輸入的相對低的旋轉(zhuǎn)速率。一個(gè)線圈組件,其磁耦合到轉(zhuǎn)子磁鐵和磁極片組件,以產(chǎn)生包含脈沖流的信號,以響應(yīng)所述轉(zhuǎn)子磁鐵的旋轉(zhuǎn)。連接到線圈組件的至少一個(gè)電路元件,用于接收由線圈組件產(chǎn)生的脈沖流和積累從接收到的脈沖流中提取的電能。
      [0008]在又一個(gè)非限制性的實(shí)施方案中,本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供一種用于感測和/或功率采集的裝置,其包括一個(gè)含有響應(yīng)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)輸入的轉(zhuǎn)子磁鐵的轉(zhuǎn)子組件。一個(gè)磁極片組件,其磁耦合到轉(zhuǎn)子磁鐵,并配置有一個(gè)磁極片,以在至少兩個(gè)制動位置實(shí)現(xiàn)一個(gè)相應(yīng)的啟動轉(zhuǎn)矩。其中,當(dāng)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)輸入的旋轉(zhuǎn)超過所述啟動轉(zhuǎn)矩能夠克服的閾值角度,這將導(dǎo)致轉(zhuǎn)子磁鐵有角度地加速朝向所述至少兩個(gè)制動位置中的另一個(gè),而不考慮所述驅(qū)動旋轉(zhuǎn)輸入的相對低的旋轉(zhuǎn)速率。一個(gè)線圈組件,其磁耦合到轉(zhuǎn)子磁鐵和磁極片組件,以產(chǎn)生包含脈沖流的信號,以響應(yīng)所述轉(zhuǎn)子磁鐵的旋轉(zhuǎn)。一個(gè)處理器,以確定指示所述旋轉(zhuǎn)輸入的至少一個(gè)特征的數(shù)據(jù)。一個(gè)響應(yīng)于脈沖流的喚醒開關(guān)電路,以將所述處理器從節(jié)電狀態(tài)中喚醒,來確定所述基于來自所述線圈組件的脈沖流的旋轉(zhuǎn)輸入的特征。連接到線圈組件的至少一個(gè)電路元件,用于進(jìn)一步接收由線圈組件產(chǎn)生的脈沖流和積累從接收到的脈沖流中提取的電能。
      [0009]在另一非限制性實(shí)施例中,一種傳感器裝置可包括:一個(gè)驅(qū)動磁鐵,其被設(shè)置為產(chǎn)生響應(yīng)于驅(qū)動旋轉(zhuǎn)輸入的旋轉(zhuǎn)磁場。一個(gè)轉(zhuǎn)子組件,包括一個(gè)響應(yīng)來自驅(qū)動磁鐵的旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)子磁鐵。其中,所述轉(zhuǎn)子組件包括一個(gè)機(jī)械止動器,以阻礙轉(zhuǎn)子磁鐵超出轉(zhuǎn)子組件的預(yù)定位置的進(jìn)一步旋轉(zhuǎn),從而作為旋轉(zhuǎn)磁場繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。其中,磁性彈簧效應(yīng)建立在停止轉(zhuǎn)子磁鐵和旋轉(zhuǎn)磁場之間,這最終導(dǎo)致轉(zhuǎn)子磁鐵有角度地加速并從機(jī)械止動器轉(zhuǎn)動離開,而不管驅(qū)動旋轉(zhuǎn)輸入的轉(zhuǎn)動的低速率。一個(gè)磁耦合到轉(zhuǎn)子磁鐵的線圈組件,以產(chǎn)生一個(gè)信號,以響應(yīng)轉(zhuǎn)子磁鐵遠(yuǎn)離機(jī)械止動器的旋轉(zhuǎn)。一個(gè)處理器,響應(yīng)來自所述線圈組件的所述信號,以確定指示所述旋轉(zhuǎn)輸入的至少一個(gè)特征的數(shù)據(jù)。
      【附圖說明】
      [0010]本發(fā)明的各個(gè)方面可以如附圖的視圖所示得到理解:
      [0011]圖1-3代表視圖的時(shí)間流程順序,用以概念性地說明一個(gè)實(shí)施例狀態(tài)下的轉(zhuǎn)子磁體,其可以是體現(xiàn)本發(fā)明的目的的轉(zhuǎn)子組件的一部分,轉(zhuǎn)子磁鐵可以相對快速的方式在所述至少兩個(gè)制動位置之間有角度地加速,而不考慮所述驅(qū)動旋轉(zhuǎn)輸入的相對低的旋轉(zhuǎn)速率。
      [0012]圖4是代表體現(xiàn)本發(fā)明的目的的傳感器和/或功率采集裝置的一個(gè)實(shí)施例的框圖。
      [0013]圖5主要示出了體現(xiàn)本發(fā)明的目的的傳感器和/或功率采集設(shè)備的實(shí)施例的示意圖。
      [0014]圖6為實(shí)施體現(xiàn)本發(fā)明目的的傳感器和/或功率采集裝置的流量計(jì)寄存器的示意圖。
      [0015]圖7-15代表視圖的時(shí)間流程順序,用以概念性地說明一個(gè)實(shí)施例狀態(tài)下的轉(zhuǎn)子磁體,其可以是體現(xiàn)本發(fā)明的其它目的的轉(zhuǎn)子組件的一部分,可以以相對快速的方式從停止?fàn)顟B(tài)有角度地加速以響應(yīng)于磁性彈簧效應(yīng),而不管驅(qū)動旋轉(zhuǎn)輸入是否包含一個(gè)相對低的轉(zhuǎn)速。
      [0016]圖16是體現(xiàn)本發(fā)明的目的的傳感器和/或功率采集設(shè)備的實(shí)施例的等距視圖,如可以通過利用磁性彈簧效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)。
      【具體實(shí)施方式】
      [0017]本發(fā)明人已巧妙地認(rèn)識到某些限制與已知的計(jì)量裝置相關(guān),計(jì)量裝置可通過流體的活動和/或軸的旋轉(zhuǎn)供電和/或致動。這些設(shè)備往往在比較低的流速條件下表現(xiàn)出有問題的操作。例如,一個(gè)響應(yīng)于流體流動的功率轉(zhuǎn)換器,在這種低流速條件下可能不產(chǎn)生足夠的電能水平,以驅(qū)動功率計(jì)量裝置和/或觸發(fā)計(jì)量設(shè)備的響應(yīng)。
      [0018]鑒于這樣的認(rèn)識,本發(fā)明人提出的創(chuàng)新型傳感裝置和技術(shù),用于實(shí)現(xiàn)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)輸入(例如,一個(gè)旋轉(zhuǎn)的刺激)的準(zhǔn)確和可靠的感測,其可以由一個(gè)傳感器來感測和/或可以通過體現(xiàn)本發(fā)明目的的功率采集裝置所使用。本發(fā)明的另外的目的是在驅(qū)動旋轉(zhuǎn)輸入的一個(gè)相對寬的動態(tài)范圍內(nèi)允許所述裝置感測和/或采集能量被裝置所感知。在一個(gè)示例實(shí)施例中,這可以通過一個(gè)電動裝置來實(shí)現(xiàn),其適于在某些轉(zhuǎn)子位置(例如,制動位置)存儲能量(例如,磁和/或機(jī)械能),并且進(jìn)一步適于當(dāng)從給定的制動位置釋放以抵達(dá)另一個(gè)制動位置時(shí),相對快速釋放這種能量和快速加速。在另一示例實(shí)施例中,這可以通過一個(gè)電動裝置來實(shí)現(xiàn),其適于在停止的轉(zhuǎn)子在預(yù)定的轉(zhuǎn)子位置期間,通過磁性彈簧效應(yīng)的存儲能量方式來實(shí)現(xiàn),并且進(jìn)一步適于當(dāng)磁性彈簧效應(yīng)使轉(zhuǎn)子迅速加速并從停止位置回掃(例如,返回)時(shí),相對快速地釋放該能量。
      [0019]在這兩種情況下,一個(gè)示例性的結(jié)果是,體現(xiàn)本發(fā)明目的的裝置可感測旋轉(zhuǎn)輸入和/或產(chǎn)生能量,即使當(dāng)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)輸入包括相對低的旋轉(zhuǎn)速率時(shí)。例如,采集效率基本上沒有降低,即使當(dāng)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)輸入可能具有幾乎接近零值的旋轉(zhuǎn)速率。
      [0020]在以下的詳細(xì)描述中,各種特定細(xì)節(jié)被闡述以便最所描繪的實(shí)施方案提供徹底的理解。然而,本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解,這些實(shí)施例可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐,該所描述的實(shí)施例是非限制性的實(shí)施例,并且,替代實(shí)施例可以實(shí)施。在其他實(shí)例中,方法、過程和組件,以避免不必要的和繁重的解釋,在沒有詳細(xì)描述的情況下,這將是由本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的。
      [0021]此外,各種操作可以被描述為以有助于理解這些實(shí)施例的方式執(zhí)行的多個(gè)不連續(xù)的步驟。然而,描述的順序不應(yīng)該被解釋為暗示這些操作需要以它們被呈現(xiàn)的順序來執(zhí)行,也不是說他們甚至依賴于順序的,除非另有如此描述。此外,“在一個(gè)實(shí)施例中”的短語的重復(fù)使用不一定指相同的實(shí)施例,盡管它可能。最后,“包括”,“包含”,“具有”和類似的術(shù)語,如在本申請中使用的,意在是同義的,除非另有如此表示。
      [0022]在一個(gè)示例實(shí)施例中,體現(xiàn)本發(fā)明目的的傳感器和/或功率采集裝置可以包括一個(gè)轉(zhuǎn)子組件,它包括一個(gè)響應(yīng)于驅(qū)動旋轉(zhuǎn)輸入的轉(zhuǎn)子磁鐵,其可通過驅(qū)動
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