[发明专利]具有宽动态范围以响应驱动旋转输入的传感器和/或功率采集装置

说明书

相关的交叉申请

本申请请求2012年11月21日提交的美国临时申请61/728844的优先权，在此引入其全文。

技术领域

本申请一般涉及流体计量装置，并且尤其涉及在一个相对宽的动态范围内的驱动旋转输入的感测和/或采集能量装置。

背景技术

在工业应用中以及消费应用中，经常出现一种需要，例如，测量通过管道的流动流体的数量和/或流动速率、或测量轴的旋转。例如，传统的水表的操作，是通过测量在可移动部分的所述流体流的活动而进行的，诸如章动圆盘、桨轮或涡轮。这就产生了旋转，从而可被用来驱动一个机械计数器或寄存器，它随后又记录和显示了流体在一段时间内的消费的累计值。这通常是通过定期检查各仪表并手动记录显示值的服务人员来读取。

某些改进已通过利用涉及电池供电的寄存器的流量计设备得到实现。尽管设计技术旨在最大限度地减少功耗，但电池的寿命是有限的，最终需要昂贵的和繁琐的更换。此外，这样的电池供电的寄存器的性能基本上易受环境温度变化的影响，并可能涉及危险化学品，需要在寄存器的寿命末期进行安全处置。因此，至少从上述缺点来看，一种改进的传感器和/或功率采集装置是可取的。

发明内容

通常，在一个非限制性实施方案中，本发明的目的是提供一种传感器装置，其包括一个含有响应驱动旋转输入的转子磁铁的转子组件。磁极片组件可磁耦合到转子磁铁，并可配置一个磁极片以在至少两个制动位置实现一个相应的启动转矩。当驱动旋转输入的旋转超过所述启动转矩能够克服的阈值角度，这将导致转子磁铁有角度地加速朝向所述至少两个制动位置中的另一个，而不考虑所述驱动旋转输入的相对低的旋转速率。一个线圈组件，其磁耦合到转子磁铁和磁极片组件，以产生一个信号，以响应在所述至少两个制动位置之间所述转子磁铁的旋转。一个处理器，以响应来自所述线圈组件的所述信号，以确定指示所述旋转输入的至少一个特征的数据。

在另一个非限制性实施方案中，本发明的进一步目的是提供一种功率采集装置，其包括一个含有响应驱动旋转输入的转子磁铁的转子组件。一个磁极片组件，其磁耦合到转子磁铁，并配置有一个磁极片以在至少两个制动位置实现一个相应的启动转矩。其中，当驱动旋转输入的旋转超过所述启动转矩能够克服的阈值角度，这将导致转子磁铁有角度地加速朝向所述至少两个制动位置中的另一个，而不考虑所述驱动旋转输入的相对低的旋转速率。一个线圈组件，其磁耦合到转子磁铁和磁极片组件，以产生包含脉冲流的信号，以响应所述转子磁铁的旋转。连接到线圈组件的至少一个电路元件，用于接收由线圈组件产生的脉冲流和积累从接收到的脉冲流中提取的电能。

在又一个非限制性的实施方案中，本发明的进一步目的是提供一种用于感测和/或功率采集的装置，其包括一个含有响应驱动旋转输入的转子磁铁的转子组件。一个磁极片组件，其磁耦合到转子磁铁，并配置有一个磁极片，以在至少两个制动位置实现一个相应的启动转矩。其中，当驱动旋转输入的旋转超过所述启动转矩能够克服的阈值角度，这将导致转子磁铁有角度地加速朝向所述至少两个制动位置中的另一个，而不考虑所述驱动旋转输入的相对低的旋转速率。一个线圈组件，其磁耦合到转子磁铁和磁极片组件，以产生包含脉冲流的信号，以响应所述转子磁铁的旋转。一个处理器，以确定指示所述旋转输入的至少一个特征的数据。一个响应于脉冲流的唤醒开关电路，以将所述处理器从节电状态中唤醒，来确定所述基于来自所述线圈组件的脉冲流的旋转输入的特征。连接到线圈组件的至少一个电路元件，用于进一步接收由线圈组件产生的脉冲流和积累从接收到的脉冲流中提取的电能。

在另一非限制性实施例中，一种传感器装置可包括：一个驱动磁铁，其被设置为产生响应于驱动旋转输入的旋转磁场。一个转子组件，包括一个响应来自驱动磁铁的旋转磁场的转子磁铁。其中，所述转子组件包括一个机械止动器，以阻碍转子磁铁超出转子组件的预定位置的进一步旋转，从而作为旋转磁场继续旋转。其中，磁性弹簧效应建立在停止转子磁铁和旋转磁场之间，这最终导致转子磁铁有角度地加速并从机械止动器转动离开，而不管驱动旋转输入的转动的低速率。一个磁耦合到转子磁铁的线圈组件，以产生一个信号，以响应转子磁铁远离机械止动器的旋转。一个处理器，响应来自所述线圈组件的所述信号，以确定指示所述旋转输入的至少一个特征的数据。

附图说明

本发明的各个方面可以如附图的视图所示得到理解：