[实用新型]用于机械计度器字轮定位的电感传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种将机械计度器字轮进行计算机数字转化的领域。这种机械计度器主要用于水表、燃气表等计量器具中，作为累积计量数据的显示和存储元件，必须对其进行数字化转换，才能够让计算机对其显示的数据进行识别和处理，数字化转换的关键在于传感器的选用和结构设计。对机械计度器进行数字化转换的技术属于物联网当中关于建筑智能化技术的一个细分领域。 

技术背景

物联网技术当中，智能建筑的水表、燃气表的计算机处理技术是一个重要组成部分。现今大量使用的水表和燃气表，基本上以机械计度器作为累积计量数据的显示和存储部件，数据的显示是由计度器字轮上印刷的数码表现出来的，只能够在其使用现场进行人工识别和抄读。 

要实现计算机远程自动管理，就必须对机械计度器上的机械指示进行数字转换，转换成对应的计算机可识别的数据形式，如二进制数据。 

在对机械计度器字轮的数字化转换方面有多种方式，常见的有脉冲计数方式、光电直读方式、电涡流感应直读方式、视觉图像直读方式等，这些方式各自具有不同的技术特点，但都存在较大的自身难以克服之缺陷。 

脉冲计数方式实质上与计度器形成了二次计量，长期使用难以同步。 

光电直读方式和视觉图像直读方式应用在水表时不能浸泡在水中，隔离密封成为一个麻烦问题。 

电涡流感应直读方式实际上是金属接近开关的工作原理，需要有较大的零件尺寸才足以产生出足够的涡流效应，难以用在狭小的机械计度器上。 

在本发明人申请的专利号为201320134532.2的专利《一种机械计度器字轮的数字转化及传输装置》中，提出了采用电感传感器对计度器字轮进行定位，从而实现机械计度器数字转换的方法。 

在这个用电感传感器对字轮进行定位的方法论述当中，对具体的传感器形式和安装方式没有明确指出更具体且实际有效的做法，真正应用到批量产品生产中还要进一步细化，还必须考虑与机械计度器结构的配合问题，防水防尘密封结构问题，批量产品性能稳定一致性好的问题，工艺复杂性的问题等。 

正是基于实用化的目的，经过反复的工艺结构设计，安装试验，性能研究测试，终于形成了可以具体使施的传感器组成结构和安装方式。这种结构和安装方式，是对电感传感器用于字轮定位的方法的实际应用，也是对这种方法的进一步完善、补充和提升，使之更接近于实际，为生产出大批量稳定可靠产品提供了有力的保障和技术支撑。 

发明内容

为了达到前述背景技术当中提出的目标，本实用新型采用了适当的无线电电子技术原理，磁路理论，结合计度器字轮的机械结构，设计发明了一种新颖的电感传感器组成结构及其安装方式，以确保批量生产时，电感传感器工作性能的稳定可靠，同时制造工艺简单，安装方便，容易实现，并具有很好的防水防尘密封效果。 

根据磁力线分布的规律和磁路原理：不同介质组成的空间当中，磁力线总是集中分布在导磁率最大磁阻最小的路径当中。空气和水的相对磁导率等于一，而导磁性能好的铁氧体材料的相对磁导率是空气和水的成千上万倍。因此铁氧体材料组成的形状结构是磁力线分布的主要区域和路径。 

铁氧体材料可以制作成不同的磁芯形状，绕上线圈就可以做成电感。 

本发明正是基于上述原理进行设计的：在电感线圈一定的情况下，通过改变电感磁芯的组成结构，就可以对电感的电感量进行调整。一种可变电感量的电感器件实际上可以当做电感传感器来使用。 

在机械计度器的结构当中，字轮是转动的，用于显示不同的数码，字轮通过转动轴固定在字轮盒框架上。针对这种结构，把电感传感器的绕有线圈的磁芯部分固定在框架上，而在字轮上嵌入导磁材料块。字轮转动时，导磁材料块会随之转动，转动的过程中，活动的导磁材料块与固定的磁芯部分的相对位置会发生改变，形成不同的位置配合模式。 

两者位置紧密结合在一起形成具有最小间隙的环路的时候，磁力线绝大部分集中于电感传感器磁芯和导磁材料中，整个环路的总磁阻最小，反映在电感传感器上，就是传感器本身的电感量最大。 

当两者位置分离的时候，电感传感器中的间隙加大，大量的磁力线只能发布在相对磁导率很大的材料如塑料、空气或水当中，整个环路的总磁阻加大，反映在电感传感器上，就是传感器本身的电感量最小。 

通过检测电感传感器电感量大小的变化，就可以间接判定活动字轮上的导磁材料块和固定不变的电感传感器磁芯的相对位置的变化，也就是字轮的转动角度变化，从而得到字轮上显示数码的转动位置，也就是计度器的显示数码。