一种具有精确距离测量功能的距离测量装置的制作方法

1.本实用新型涉及距离测量技术领域，特别涉及一种具有精确距离测量功能的距离测量装置。


背景技术：

2.对于水位检测，现有的检测方法主要包括如下几种：采用霍尔开关原理进行检测，即，通过在固定电位上排布霍尔开关，根据霍尔感应的位置点确认水位状态；采用电容感应原理进行检测，即，利用水与多个触摸面的触摸感应值估算水位信息；利用连通器原理进行检测，即，利用连通器作为水位计，该水位计的指示方式为读表式；
3.现有技术所存在的技术问题如下：采用霍尔开关原理进行检测，水位检测点较为固定，可作为定点测量，无法做精确测量；采用电容感应原理进行检测，与水质中的离子量有关，对不同水质检测结果会产生差异，检测精度不高；利用连通器原理进行检测，水位数据无法进行采集利用。


技术实现要素：

4.本实用新型主要解决的技术问题是提供一种具有精确距离测量功能的距离测量装置，利用高精度的磁传感器，对传感器与被测量物体之间的位置进行测量，对周围环境的要求较低，结合校准功能，使其检测精度更高。
5.为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：一种具有精确距离测量功能的距离测量装置，用于嵌入一设备中，为所述设备控制执行单元动作提供距离依据，所述距离测量装置包括检测部分、控制部分；所述控制部分与所述执行单元均设置在所述设备本体上，且所述控制部分与所述执行单元建立连接；所述检测部分包括：设置在所述设备的本体上的磁传感器、与所述设备的本体连接的距离调整组件、以及与所述距离调整组件一体的永久磁铁元件；所述磁传感器用于检测与所述永久磁铁元件之间形成的磁场强度，并将获取到的磁场强度数据传递至所述控制部分；所述控制部分包括：存储模块，用于预先存储距离
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磁场强度对照表；其中，所述距离
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磁场强度对照表记录多个与所述磁传感器保持预设距离的距离值参考点以及与每个距离值参考点对应的磁场强度值；信号输入模块，与所述磁传感器建立电连接，用于接收所述磁传感器检测的磁场强度，并进行信号处理；核心模块，与所述信号输入模块、存储模块、以及驱动模块建立电连接，用于通过所述信号输入模块接收所述磁传感器检测到的磁场强度数据，并根据所述磁场强度数据和所述距离
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磁场强度对照表确定所述磁传感器与所述永久磁铁元件之间的距离检测结果，将所述距离检测结果记录于所述存储模块，以及根据所述距离检测结果生成相应的控制指令；驱动模块，与所述执行单元建立电连接，用于响应所述核心模块生成的控制指令，驱动所述执行单元以相应地调整工作状态。
6.其中，所述距离调整组件至少包括可移动部件、连接部件，所述连接部件连接设备本体。
7.其中，所述磁传感器设置在永久磁铁元件的移动平面内。
8.其中，所述控制部分还包括：显示模块，与所述核心模块连接，用于响应所述核心模块的控制显示所述距离测量结果；通信模块，与所述核心模块建立通信连接，用于提供所述装置与其他设备的通讯连接。
9.其中，所述具有精确距离测量功能的装置为水位测量装置，所述设备为蓄水桶、所述连接部件为连通管、所述可移动部件为浮板；其中，蓄水桶与连通管彼此连通地连接；所述浮板容纳于所述连通管内，且能够浮在液面上，所述永久磁铁元件设置在浮板内部；所述磁传感器设置在连通管的正下方，且与蓄水桶底部位于同一水平面。
10.其中，所述执行单元是设置在设备本体上的加热及控制电机。
11.其中，所述执行单元是设置在设备本体上的水泵。
12.其中，所述水位测量装置包括一个距离测量装置。
13.其中，所述水位测量装置包括多个距离测量装置，且在竖直方向依次叠加设置。
14.其中，所述设备为冰箱，所述连接组件为冰箱门转轴、所述可移动部件为冰箱门、所述永久磁铁元件设置在冰箱门内部，所述磁传感器设置在冰箱本体内部，且与所述永久磁铁元件位于同一水平面。
15.本实用新型实施方式中的一种具有精确距离测量功能的距离测量装置，利用地磁场检测原理，对被测量物体之间的位置进行测量。因此，对周围环境的要求较低，被测物体与检测模块之间对中间介质无特殊的要求。对测量物体和被测量物体无需开孔等结构特殊要求，同时简化了结构体设计，美化了结构体外观设计。根据磁铁与磁传感器的选型，可使用于近距离的位置测量应用中。通过通讯控制设定传感器输出开关的距离基点，相对于普通霍尔开关传感器，本专利方案使用高精度的磁传感器，结合校准功能，使其检测精度更高。
附图说明
16.图1为本实用新型实施方式中的一种具有精确距离测量功能的距离测量装置的结构示意图；
17.图2为图1所示的控制部分与检测部分的结构示意图；
18.图3为所述距离测量装置应用于具有水位测量装置的蓄水桶的结构示意图。
具体实施方式
19.为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。
20.首先对相关的专业术语加以说明。
21.霍尔开关：一种有源磁电转换器件，它是在霍尔效应原理的基础上，利用集成封装和组装工艺制作而成，它可方便的把磁输入信号转换成实际应用中的电信号，同时又具备工业场合实际应用易操作和可靠性的要求。霍尔开关的输入端是以磁感应强度b来表征的，当b值达到一定的程度(如b1)时，霍尔开关内部的触发器翻转，霍尔开关的输出电平状态也随之翻转。输出端一般采用晶体管输出，和接近开关类似，有npn、pnp、常开型、常闭型、锁存型(双极性)、双信号输出之分。
22.毕奥
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萨伐尔定律：(英文：biot
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savart law)，描述电流元在空间任意点p处所激发的磁场。具体地，电流元id
l
在空间某点p处产生的磁感应强度db的大小与电流元id
l
的大小成正比，与电流元id
l
所在处到p点的位置矢量和电流元id
l
之间的夹角的正弦成正比，而与电流元id
l
到p点的距离的平方成反比。
23.请参阅图1，为本实用新型实施方式中一种具有精确距离测量功能的设备结构示意图。所述设备10包括具有精确距离测量功能的距离测量装置20、以及执行单元30，所述距离测量装置20为所述设备10控制所述执行单元30动作提供相应的距离依据。具体地，所述距离测量装置20嵌入所述设备10，包括：检测部分21、控制部分22。所述控制部分22与所述执行单元30均设置在所述设备10的本体上，且所述控制部分22与所述执行单元30建立连接。
24.请同时参阅图2，为图1所示的控制部分与检测部分的结构示意图。其中，所述检测部分21包括磁传感器210、距离调整组件211、永久磁铁元件212。其中，所述磁传感器210设置在所述设备10的本体上。所述永久磁铁元件212通过所述距离调整组件211与所述设备10的本体连接。
25.所述距离调整组件211至少包括可移动部件、连接部件，所述连接部件连接设备10的本体。具体地，所述连接部件可以是铰链、转轴、或连通管等组成，所述距离调整组件211的选取可以根据所述设备10的本体与所述永久磁铁元件212进行匹配选择。
26.所述永久磁铁元件212与所述距离调整组件211是一体的，可随着所述距离调整组件211的移动而改变位置。随着所述距离调整组件211的运动，带动所述永久磁铁元件212移动，从而使所述永久磁铁元件212与所述磁传感器210之间的距离发生变化。在本实施方式中，所述磁传感器210设置在所述永久磁铁元件212的移动平面内，在其他情况下，所述磁传感器210与所述永久磁铁元件212的方位关系取决于被测物体实际情况。
27.所述磁传感器210用于检测与永久磁铁元件212之间形成的磁场强度，并将获取到的磁场强度数据传递至所述控制部分22。具体地，所述磁传感器210周围的磁场强度数据会随着所述永久磁铁元件212的位置变化而发生改变。
28.所述控制部分22包括核心模块220、以及与所述核心模块220建立电连接的存储模块221、通信模块222、信号输入模块223、驱动模块224、以及显示模块225。
29.所述信号输入模块223与所述磁传感器210建立电连接，用于将所述磁传感器210输入的磁场强度进行信号处理，以将对应的磁场强度数据输出至所述核心模块220。
30.所述存储模块221，用于预先存储距离
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磁场强度对照表，所述距离
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磁场强度对照表用于记录多个与所述磁传感器210保持预设距离的距离值参考点以及与每个距离参考点对应的磁场强度值；具体地，利用毕奥
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萨法尔定律，将所述永久磁铁元件212等效成多个电流元所产生磁场的总和，可以推导出所述永久磁铁元件212外的任意一点的位置的磁场强度，由此生成多个距离值参考点与所述磁传感器210对应的磁场强度值。因此，所述距离测量装置10的测量精度取决于距离参考点选取的数量以及相邻参考点的距离差。
31.所述核心模块220，用于根据所述磁传感器210检测到的磁场强度数据和距离
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磁场强度对照表进行计算以确定所述永久磁铁原件212与所述磁传感器210(即，设备10的本体)之间的距离检测结果l，将距离检测结果记录于所述存储模块221中。
32.所述通信模块222，用于提供所述距离测量装置20与其他设备的通讯连接，以实现
距离基点的设定、磁传感器210的控制、距离检测结果的共享。
33.所述显示模块225，用于响应所述核心模块220的控制显示所述距离测量结果。
34.所述驱动模块224，与所述执行单元30建立电连接，用于响应所述核心模块220依据距离测量结果生成的控制指令，驱动所述执行单元30以相应地调整其工作状态。
35.本实用新型还包括距离校准方案，当磁传感器210与永久磁铁元件212固定在校准检测距离l1进行校准时，所述信号输入模块223将校准值l1发送到所述核心模块220。所述核心模块220通过磁传感器210获取磁场强度数值，根据距离
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磁场强度对照表确定相应的距离值l2，并判断l1是否与l2相等；当判断不相等时，所述核心模块220对距离
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磁场强度对照表进行校准、补偿直至l1＝l2。如此，位置准确值的精度也可以根据设备的要求进行调整，距离测量装置可应用于对位置精度要求较高的设备。
36.请参阅图3，为所述距离测量装置应用于具有水位测量装置的蓄水桶时的结构示意图。在本实施方式中，所述设备10为蓄水桶，所述距离测量装置20作为水位测量装置设置在所述蓄水桶，其中，所述距离调整组件211为连通管211a和浮板211b组成，具体地，所述连接部件为连通管、所述可移动部件为浮板，所述永久磁铁元件212内嵌于浮板中，浮板容纳于连通管内，且能够浮在液面上方；所述磁传感器210设置在连通管的正下方，且与蓄水桶底部位于同一平面。
37.蓄水桶与连通管彼此连通地连接，使得蓄水桶的水位与连通管的水位高度值一致。当蓄水桶内的水位发生变化时，连通管的水位也随之变化，连通管内的浮板的高度也随之变化；通过检测部分21获得位于蓄水桶底部的磁传感器210与内嵌于浮板中的永久磁铁元件212之间的磁场强度，以及通过控制部分22依据磁场强度检测出浮板所在的位置，从而确认蓄水桶内的水位高度，即，所述距离测量结果为水位高度。
38.相应地，所述执行单元30可以是设置在所述设备10本体上的加热及控制电机，所述核心模块220根据检测结果确定水位高度高于阈值时，所述驱动模块224响应所述核心模块220的控制以驱动所述执行单元30启动，以对蓄水箱中的水进行加热；进一步地，所述执行单元30还可以包含设置在所述设备10本体上的水泵，所述核心模块21还可以实时检测水位，以根据水位变化确认水泵的出水量，控制水泵调节出水量以形成闭环控制系统；同时，所述核心模块220还控制所述显示模块225显示当前测量到的水位值。
39.进一步地，根据蓄水桶的容积调整所述磁传感器210、以及永久磁铁元件212的强度，以改变水位高度的量程。在本实施方式中，所述设备10设置所述距离测量装置20的数量为1；在其他实施方式中，所述设备10还可以设置所述距离测量装置20的数量为多个，并在竖直方向依次叠加设置，以增加水位高度的量程。
40.在其他实施方式中，所述设备10为冰箱、所述距离调整组件211为冰箱门转轴和冰箱门，具体地，所述连接部件为转轴，所述可移动部件为冰箱门；所述永久磁铁元件212设置在冰箱门内部，所述磁传感器211设置在冰箱本体内部，且与所述永久磁铁元件212位于同一水平面。当冰箱门打开或关闭过程中，冰箱门与冰箱本体的距离会发生变化，通过所述检测部分21检测磁传感器210与所述永久磁铁元件212之间的磁场强度，并通过所述控制部分22依据所述磁场强度检测冰箱门与冰箱本体之间的距离，根据检测结果确认冰箱门是否完全关闭。所述执行单元30可以是冰箱的制冷压缩机，所述核心模块220根据距离检测结果确定冰箱门与冰箱本体之间的距离达到设定阈值时，则触发显示模块225显示“冰箱门未关
闭”的指示信息，同时控制冰箱制冷压缩机，以节省能耗。
41.如上所述，本实用新型实施方式中的具有精确距离测量功能的距离测量装置，利用磁场检测原理，对被测量物体之间的位置进行测量。因此，对周围环境的要求较低，被测物体与检测模块之间对中间介质无特殊的要求。对测量物体和被测量物体无需开孔等结构特殊要求，同时简化了结构体设计，美化了结构体外观设计。根据磁铁与磁传感器的选型，可使用于近距离的位置测量应用中。通过通讯控制设定传感器输出开关的距离基点，相对于普通霍尔开关传感器，本专利方案使用高精度的磁传感器，结合校准功能，使其检测精度更高。
42.以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。