一種磁自動化流量記錄器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及磁性傳感器技術領域，特別是涉及一種磁自動化流量記錄器。
【背景技術】
[0002]直讀式流量記錄器以水表為例采用多個轉輪，轉輪共軸并且相鄰的轉輪具有固定的傳動比，例如10:1即，第一個轉輪轉動10圈，第二個轉輪才轉動I圈，依次類推，而第一個轉輪直接與水流驅動的螺旋體相連，水表通過記錄螺旋體的旋轉圈數來表征水流量，由于為10:1的傳動比符合十進制的特征，因此，每個轉輪實際上相當于十進制數的位數，同時將每個轉輪根據角度標記成0-9多個數字，則構成了直讀式水表，而實際過程中，通常采用數字技術，采用角度傳感器直接監測每個轉輪的0-360度范圍內的旋轉角度位置，常用的技術為光編碼技術，通過光柵來檢測旋轉角度，該技術存在如下問題:
[0003]光柵技術對于環境要求較高，要求環境清潔，不存在油、煙、氣、粉塵等都容易對光柵的檢測造成影響；
[0004]而替代的技術在于，采用磁角度傳感器技術，對于磁電阻傳感器如TMR、GMR等，采用的是平面X-Y類型的磁電阻角度傳感器芯片，通過對同一芯片上X、Y方向磁場分量的測量并對X磁場分量和Y磁場分量夾角進行計算，實現對永磁碼盤旋轉角度的測量，但其主要存在如下冋題:
[0005]I)、X-Y類型的磁電阻角度傳感器芯片和圓形永磁碼盤一起來測量角度位置時，芯片測量平面位于在平行于圓形永磁碼盤上下底面區域位置上方，其測量的敏感磁場來自于圓形永磁碼盤在圓形永磁碼盤上下底面上方的分布磁場，因此X-Y磁電阻角度傳感器芯片的安裝空間和磁場均勻區受到限制，空間靈活性較差；
[0006]2)、X-Y類型的磁電阻角度傳感器芯片的圓形永磁碼盤在上下底面的旋轉磁場分布容易受到附近磁體如軟磁材料或者永磁體的干擾，而使得角度測量區域發生改變，不能正確得到測量角度，穩定性較差。
[0007]為了解決以上問題，在專利申請號為2014104116280和2014104061428的專利申請中先后公布了兩種不同的解決方案并應用于單個硬磁轉輪的磁電阻角度傳感器。前一個為單芯片偏軸磁電阻Z-X角度傳感器，將X和Z軸磁電阻傳感器集成在同一個襯底上，通過X和Z軸磁電阻傳感器對于X磁場分量和Z磁場分量的測量，分別輸出其電壓曲線，并求出兩者之間的夾角關系，從而可以實現對單個硬磁轉輪角度的測量。后一個通過位于硬磁轉輪圓周面上方相同距離，且跨越圓周90度弧度的兩個Z軸磁電阻傳感器的磁場信號的測量，并求出正交的兩個磁場分量的測量，并計算出磁場的夾角，從而確定出硬磁轉輪的旋轉角度位置。其中X方向定義為硬磁轉輪的在位于傳感器位置的沿切線的方向，Z方向定義為硬磁轉輪在位于傳感器位置的沿直徑的方向。兩個專利對于Z-X角度傳感器的芯片結構以及種類，Z軸磁電阻傳感器以及X軸磁電阻傳感器的結構進行了描述。
[0008]Z-X雙軸角度傳感器以及雙Z軸角度傳感器相對于X-Y雙軸角度傳感器具有更大的安裝靈活性，同時Z-X雙軸角度傳感器和雙Z軸角度傳感器適用于永磁轉輪角度的測量。此外，本實用新型還披露了使用雙X軸軸磁電阻傳感器測量X方向，即沿著切線方向的磁場，以實現對轉輪的角度的測量。
[0009]由于流量表為多個永磁轉輪之間通過共軸以及固定傳動比的形式的集合體，因此，適用于單個轉輪的上述Z-X雙軸角度傳感器以及雙Z軸角度傳感器、雙X軸角度傳感器完全可以應用于流量表的多個轉輪的角度的測量。
【實用新型內容】
[0010]針對以上問題，本實用新型提出了一種磁自動化流量記錄器，來取代X-Y磁電阻角度傳感器，通過測量圓形永磁轉輪圓面邊緣外側所產生的徑向旋轉磁場來取代位于圓形永磁碼盤上下低面上方的旋轉磁場，并采用兩個相差90度相位的分立的Z軸或者X軸磁電阻傳感器芯片、或者單芯片X-Z雙軸磁電阻角度傳感器來取代單一的X-Y磁電阻傳感器芯片，由于磁電阻傳感器芯片位于圓形永磁碼盤圓面外側，所以其安裝空間靈活性大大增加。
[0011]為了實現上述目的，本實用新型實施例提供的技術方案如下:
[0012]一種磁自動化流量記錄器，所述磁自動化流量記錄器包括多個同軸設置的硬磁轉輪，所述硬磁轉輪為圓形且相互之間具有預定的轉動比，每個所述硬磁轉輪對應至少一個雙軸磁電阻角度傳感器，所述雙軸磁電阻角度傳感器對所述硬磁轉輪角度位置在0-360度范圍內進行測量，所述雙軸磁電阻角度傳感器包含至少兩個單軸線性磁電阻傳感器，所述單軸線性磁電阻傳感器為X軸磁電阻傳感器或Z軸磁電阻傳感器，所述硬磁轉輪具有平行于過直徑方向的磁化方向，所述雙軸磁電阻角度傳感器位于對應的所述硬磁轉輪圓柱側面之外的位置，且所述X軸磁電阻傳感器測量所述硬磁轉輪所在位置沿所述硬磁轉輪圓周切線方向的磁場分量，所述Z軸磁電阻傳感器測量所述硬磁轉輪所在位置沿所述硬磁轉輪徑向方向的磁場分量。
[0013]作為本實用新型的進一步改進，所述雙軸磁電阻角度傳感器包括X軸磁電阻傳感器芯片、或Z軸磁電阻傳感器芯片、或單芯片Z-X雙軸磁電阻角度傳感器，其中所述X軸磁電阻傳感器芯片、或Z軸磁電阻傳感器芯片、或單芯片Z-X雙軸磁電阻角度傳感器位于所對應的永磁轉輪的沿高度方向的磁場均勻區。
[0014]作為本實用新型的進一步改進，所述雙軸磁電阻角度傳感器包括兩個X軸磁電阻傳感器芯片、或兩個Z軸磁電阻傳感器芯片、或一個X-Z雙軸磁電阻傳感器，X軸磁電阻傳感器芯片或Z軸軸磁電阻傳感器芯片均具有相同的磁場靈敏度。
[0015]作為本實用新型的進一步改進，所述雙軸磁電阻角度傳感器為雙Z軸磁電阻角度傳感器，包括兩個Z軸磁電阻傳感器芯片，所述Z軸磁電阻傳感器芯片包括至少一個Z軸磁電阻傳感器，兩個所述Z軸磁電阻傳感器芯片分別位于對應的所述硬磁轉輪圓周上方跨越90度圓弧相位的兩個位置，且距離所述硬磁轉輪圓周相同距離。
[0016]作為本實用新型的進一步改進，所述雙軸磁電阻角度傳感器為雙X軸磁電阻角度傳感器，包含兩個X軸磁電阻傳感器芯片，所述X軸磁電阻傳感器芯片包括至少一個X軸磁電阻傳感器，兩個所述X軸磁電阻傳感器芯片分別位于對應的所述硬磁轉輪圓周上方跨越90度圓弧相位的兩個位置，且距離所述硬磁轉輪圓周相同距離。
[0017]作為本實用新型的進一步改進，所述雙軸磁電阻角度傳感器為單芯片X-Z雙軸磁電阻角度傳感器，包含集成在同一襯底上的X軸磁電阻傳感器和Z軸磁電阻傳感器，所述單芯片X-Z雙軸磁電阻角度傳感器位于對應的所述硬磁轉輪圓周上方的一個位置。
[0018]作為本實用新型的進一步改進，所述硬磁轉輪之間包括用于進行磁屏蔽的軟磁材料，以降低硬磁轉輪相互之間的磁場干擾。
[0019]作為本實用新型的進一步改進，所述磁自動化流量記錄器還包括PCB，X軸磁電阻傳感器芯片、或Z軸磁電阻傳感器芯片、或單芯片Z-X雙軸磁電阻角度傳感器直接連接到所述PCB上。
[0020]作為本實用新型的進一步改進，所述磁自動化流量記錄器還包括開關選擇電路，所述開關選擇電路控制各個所述雙軸磁電阻角度傳感器電源輸入端與電源的連接通斷；當讀取某一個所述硬磁轉輪的信息時，需要通過所述開關選擇電路使得該硬磁轉輪所對應的所述雙軸磁電阻角度傳感器處于工作狀態，當不需要讀取該硬磁轉輪時，所述開關電路使該硬磁轉輪對應的所述雙軸磁電阻角度傳感器處于斷電狀態。
[0021]作為本實用新型的進一步改進，所述磁自動化流量記錄器還包括微處理器，所述雙軸磁電阻角度傳感器的輸出信號通過A/D轉換連接到所述微處理器來計算角度。
[0022]作為本實用新型的進一步改進，每個所述硬磁轉輪沿著圓面有0-n個數字刻度，所述η為整數，將360度等分成η份，每份圓弧對應360/η度，所述微處理器根據對應的所述雙軸磁電阻角度傳感器記錄的旋轉角度計算出該所述硬磁轉輪所對應的所述數字刻度。
[0023]作為本實用新型的進一步改進，所述磁自動化流量記錄器還包括I/O模塊，I/O模塊為電子線路系統、近場通訊系統或射頻系統中任意一種，各個所述雙軸磁電阻角度傳感器的輸出信號經過所述微處理器之后，通過所述I/o模塊輸出磁自動化流量記錄器所記錄的流量信息。
[0024]作為本實用新型的進一步改進，所述磁自動化流量記錄器還包括電池，所述電池為所述