一种磁计量芯片与计量方法与流程

本发明涉及磁计量，具体而言，涉及一种磁计量芯片与计量方法，是集成计量、识别正反转、防拆和防强磁攻击多功能于一体的磁计量芯片与计量方法。

背景技术：

1、在水表、气表、流量计需要计量的应用场景，目前广泛采用的磁计量方法有如下三种形式：

2、第一种类型是采用一颗轴向充磁的磁铁绕转轴转动，使用两颗全极磁开关间隔配置，通过磁铁靠近依次触发磁开关的脉冲计数来达到计量的目的。通过在正常工作状态时两颗全极磁开关不能同时开启的特性来实现对强磁攻击的检测，但是不能识别正反转，此外还需要配一颗额外的磁开关来检测表壳是否被拆。整体来说，此方法需要3颗磁开关来计量、防拆和防强磁攻击，但是不能识别正反转；

3、第二种类型是采用一颗轴向充磁的磁铁绕转轴转动，使用三颗全极磁开关均匀间隔配置，通过磁铁靠近依次触发磁开关的脉冲计数来达到计量的目的。通过三颗全极磁开关的开启先后顺序，识别出正反转，通过在正常工作状态时任意两颗全极磁开关不能同时开启的特性来实现对强磁攻击的检测。此外，还需要配一颗额外的磁开关来检测表壳是否被拆。整体来说，此方法需要4颗磁开关来完成计量、识别正反转、防拆和防强磁攻击的功能。

4、第三种方法是采用两颗轴向充磁的磁铁间隔180度放置，并且充磁方向相反，同时两颗磁铁共同绕转轴转动，使用两颗双极锁存磁开关间隔放置，通过磁铁的转动先后开启和关闭磁开关，并通过两颗双极锁存磁开关的开启相位关系达到计量和检测正反转的目的。此外，还需要额外的两颗磁开关来分别实现防拆和防强磁攻击的检测。整体来说，此方法也需要4颗磁开关来完成计量、识别正反转、防拆和防强磁攻击的功能。

5、如上所述，现有广泛使用的磁计量方法存在着所需磁开关芯片数量多（3~4颗）、安装复杂和整体成本偏高的缺点。为了解决以上问题，本发明提供了一种集成计量、识别正反转、防拆和防强磁攻击功能于一体的磁计量芯片与实施方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种磁计量芯片与计量方法，是一种集成计量、识别正反转、防拆和防强磁攻击功能于一体的磁计量芯片与实施方法，以解决现有磁计量方法中的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方法：

3、一种磁计量芯片，其特征在于包括感应磁头与信号处理电路；

4、所述磁计量芯片有两个管脚，用来输出两路存在相位差的方波信号，用于实现计量与识别正反转；

5、所述磁计量芯片还有另外两个特定的输出管脚，其中一个管脚指示表壳是否被拆的信息，另一个管脚指示是否遭遇强磁攻击的信息，在正常状态时，这两个特定管脚都输出默认的电平状态，当遭遇表壳被拆或者强磁攻击需要提示报警信息时，则输出的电平状态发生改变。

6、所述感应磁头由两路垂直霍尔感应单元组成，所述两路垂直霍尔感应单元的结构相似，并且相互旋转90度；所述两路垂直霍尔感应单元分别感应平面内两个方向的磁场。

7、所述感应磁头由两路惠斯通电桥组成，所述两路惠斯通电桥的结构相似，并且相互旋转一定角度放置；

8、所述两路惠斯通电桥由amr感应单元或者gmr感应单元或者tmr单元组成。

9、所述两路惠斯通电桥根据感应单元的不同而相互旋转不同的角度，如采用amr感应单元，则两路惠斯通电桥相互旋转45度，如采用gmr/tmr感应单元，则两路惠斯通电桥相互旋转90度或者两路惠斯通电桥的钉扎层磁矩方向相互旋转90度。

10、所述信号处理电路包括运算放大器、滤波器、比较器、施密特触发器、数字电路中的一种或多种。

11、所述感应磁头在外部磁性机构旋转时，输出两路存在相位差的模拟电压信号至所述信号处理电路；

12、所述模拟电压信号经过所述信号处理电路的处理，由所述磁计量芯片输出两路存在相位差的方波信号，用于计量与识别正反转；

13、所述模拟电压信号经过所述信号处理电路的处理，与信号处理电路内部的阈值做比较，用于判定是否处于表壳被拆或者遭遇强磁攻击的状态。

14、一种磁计量方法，其特征在于包括如下步骤：

15、主要利用磁计量芯片、pcb板与磁性机构；

16、所述磁性机构在水流、气流的推动下绕轴心转动。

17、所述磁性机构为永磁材料，在绕轴心转动的过程中用于为磁计量芯片提供周期性的磁场信号；

18、所述磁性机构为径向充磁的磁铁，磁铁的轴心与转动的轴心重合。

19、所述磁计量芯片具有两个管脚，在磁性机构旋转时，分别输出两路存在相位差的方波信号，用于计量与正反转识别。

20、所述磁计量芯片还具有两个特定的管脚，当表壳被拆导致磁计量芯片远离磁性机构时，则其中一个特定管脚输出表壳被拆的报警信息；当遭遇强磁攻击时，磁计量芯片感应到很大的磁场，则另一个特定管脚输出遭遇强磁攻击的报警信息；

21、所述磁计量芯片放置于pcb板上，调整pcb板的位置使得磁计量芯片位于磁性机构的正上方；

22、所述磁计量芯片放置于pcb板上，调整pcb板的位置使得磁计量芯片位于磁性机构的侧边；

23、所述pcb板上包括mcu、外围电路，将磁计量芯片的输出信号传送至mcu处理，实现计量、识别正反转、防拆和防强磁攻击的功能。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

25、1、本发明提出的一种集成计量、识别正反转、防拆和防强磁攻击功能于一体的磁计量芯片与磁计量方法，用1颗芯片来实现以往需要3~4颗芯片才能完成的功能，安装简便，成本显著降低；

26、2、本发明提出的磁计量芯片与磁计量方法只需要径向充磁的磁铁，不需要在安装时区分n/s极的朝向，避免了操作错误，提高了生产效率。

技术特征：

1.一种磁计量芯片，其特征在于包括感应磁头与信号处理电路；

2.根据权利要求1所述的磁计量芯片，其特征在于所述感应磁头由两路垂直霍尔感应单元组成，所述两路垂直霍尔感应单元的结构相似，并且相互旋转90度；所述两路垂直霍尔感应单元分别感应平面内两个方向的磁场。

3.根据权利要求1所述的磁计量芯片，其特征在于所述感应磁头由两路惠斯通电桥组成，所述两路惠斯通电桥的结构相似，并且相互旋转一定角度放置；

4.根据权利要求1所述的磁计量芯片，其特征在于所述两路惠斯通电桥根据感应单元的不同而相互旋转不同的角度，如采用amr感应单元，则两路惠斯通电桥相互旋转45度，如采用gmr/tmr感应单元，则两路惠斯通电桥相互旋转90度或者两路惠斯通电桥的钉扎层磁矩方向相互旋转90度。

5.根据权利要求1所述的磁计量芯片，其特征在于所述信号处理电路包括运算放大器、滤波器、比较器、施密特触发器、数字电路中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的磁计量芯片，其特征在于所述感应磁头在外部磁性机构旋转时，输出两路存在相位差的模拟电压信号至所述信号处理电路；

7.一种磁计量方法，其特征在于包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的磁计量方法，其特征在于所述磁计量芯片具有两个管脚，在磁性机构旋转时，分别输出两路存在相位差的方波信号，用于计量与正反转识别。

9.根据权利要求7所述的磁计量方法，其特征在于所述磁计量芯片还具有两个特定的管脚，当表壳被拆导致磁计量芯片远离磁性机构时，则其中一个特定管脚输出表壳被拆的报警信息；当遭遇强磁攻击时，磁计量芯片感应到很大的磁场，则另一个特定管脚输出遭遇强磁攻击的报警信息。

10.根据权利要求7所述的磁计量方法，其特征在于所述磁计量芯片放置于pcb板上，调整pcb板的位置使得磁计量芯片位于磁性机构的正上方；

技术总结一种磁计量芯片，包括感应磁头与信号处理电路；所述磁计量芯片有两个管脚，用来输出两路存在相位差的方波信号，用于实现计量与识别正反转；所述磁计量芯片还有另外两个特定的输出管脚，其中一个管脚指示表壳是否被拆的信息，另一个管脚指示是否遭遇强磁攻击的信息。本发明提出的一种集成计量、识别正反转、防拆和防强磁攻击功能于一体的磁计量芯片与磁计量方法，用1颗芯片来实现以往需要3~4颗芯片才能完成的功能，安装简便，成本显著降低。技术研发人员：邱鹏,肖雄,许英华,郎君,王卫华受保护的技术使用者：微传智能科技（常州）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20