一种PCB线圈结构的制作方法

一种pcb线圈结构
技术领域
1.本实用新型涉及金属物转动检测技术领域，特别是一种pcb线圈结构。


背景技术：

2.隔着一定距离检测金属物（如金属片）旋转圈数和旋转方向的方法有很多种，目前市面上主要采用以下方法：一个主线圈绕组和四个次级线圈绕组的方法，如cn 208736342u公开的一种非金属物旋转装置及检测系统，其结构为：在一个主线圈内设计四个对称结构的次级线圈，次级线圈呈扇形。由于在同样的面积下，次级线圈的数量越少，单个线圈所占据的面积就越大，检测信号就越强，信噪比就越高，感应的距离就越远，抗干扰的能力也就越强。但上述方法一方面，是在有限的单位面积内容纳四个线圈，那么每个线圈的就很小，无法实现更大化，这样就会降低接收信号强度和信噪比；另一方面，现有的主线圈与次级线圈的线距、圈数、线距设计无法保证更好的灵敏度和抗干扰性。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种结构简单，接收信号强度和信噪比高，灵敏度好的pcb线圈结构。
4.本实用新型的技术方案是：一种pcb线圈结构，包括主线圈和多个次级线圈；各次级线圈分布于多层pcb的至少两层内；至少一个次级线圈设于主线圈内；所述主线圈与次级线圈之间的线距为0.05mm
‑
0.5mm。
5.上述方案具有以下优点：一方面，通过将线圈分层布置，能够使单个线圈所占据的面积增大，进而提高信噪比；另一方面，通过将主线圈与次级线圈之间的线距设计为0.05mm
‑
0.5mm，能够保证主线圈与次级线圈的感应距离，提高灵敏度。
6.进一步，所述多层pcb的每层设有两个相关联的次级线圈，两个次级线圈的间距为0.02mm
‑
2mm；相邻层的次级线圈之间呈90
°
布置。通过设置两个次级线圈的间距为0.02mm
‑
2mm，以保证灵敏度和抗干扰能力。
7.进一步，所述主线圈的绕制圈数为1~10圈，优选为2~8圈，进一步优选为3~6圈。设置多圈能够增加辐射能量，提高抗干扰性能，但也占用了次级线圈的空间，从而降低灵敏度和感应距离。因此，主线圈的绕制圈数最多设置10圈。
8.进一步，所述次级线圈的绕制圈数为1~30圈，优选为3~20圈。次级线圈相对于主线圈而言可以绕制更多圈，从而提高灵敏度，但是对外界的干扰信号吸收能力也会变强，抗干扰性能就会下降，因此，进一步优选为8~15圈。
9.进一步，所述主线圈和次级线圈的线宽为0.05mm~0.5mm。此处所述的线宽为每个线圈自身的线径宽度。线径越窄，在同样的面积下所绕制的线圈数越多，电感量越大，信号越好，但是pcb生产加工难度也会增大，因此，线宽设为0.05mm~0.5mm，以保证在加工难度较低的基础上来增加信号强度。
10.进一步，所述次级线圈的数量为2~10个，优选为3~6个。
11.进一步，所述主线圈的数量为1~10个。多个主线圈可以与多个次级线圈配套设计，这样可以有效抗干扰，更加灵活布局。
12.进一步，所述pcb的每层次级线圈的数量为1~2个。这样，就可以做到单个次级线圈面积的最大化，从而最大程度的提升接收信号强度和信噪比。
13.进一步，相邻层的次级线圈之间连接到一公共端。这样，可以让各次级线圈之间相互影响和牵连，形成牵制效果，对金属片的感应更加灵敏有效。
14.进一步，相邻层的次级线圈之间通过过孔耦合信号；或者所述各个层的次级线圈独立设置；所述pcb线圈与金属物之间非接触设置，所述金属物与非金属旋转物的轴心连接，pcb线圈与金属物的垂直距离为1~20mm。
15.本实用新型的有益效果：一方面，能够给做到单个线圈面积的最大化，从而最大程度的提升接收信号强度和信噪比；另一方面，通过对主线圈与次级线圈的线距、圈数、线宽等参数进行设计，能够保证更好的灵敏度和抗干扰性，且能够合理灵活地进行空间布局。
附图说明
16.图1是本实用新型实施例1的pcb顶层的主线圈与两个次级线圈的分布示意图；
17.图2是本实用新型实施例1的pcb第二层的两个次级线圈的分布示意图；
18.图3是本实用新型实施例1的非金属旋转物与金属片连接的结构示意图（其中金属片为黑色部分）；
19.图4是本实用新型实施例2的电路结构示意图。
具体实施方式
20.以下将结合说明书附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。
21.实施例1
22.如图1和图2所示：一种pcb线圈结构，包括一个主线圈1和四个次级线圈2；四个次级线圈分布于两层pcb内；每层设有两个相关联的次级线圈2，其中顶层设有一主线圈1，两个次级线圈2设于主线圈内，第二层的两个次级线圈则与顶层的两个次级线圈之间呈90
°
布置。
23.这样布置的优点为：由于现有的pcb线圈在检测金属片4的旋转方向和圈数时，需要在有限的面积内最少要布局3~4个线圈，才能实现旋转方向和旋转圈数的检测，这样在有限的面积内单个线圈的面积受限制无法做到更大，造成信号检测灵敏度无法做到更强；本实施例通过在每层布局两个次级线圈，就可以做到单个次级线圈面积的最大化，从而最大程度的提升接收信号强度和信噪比。通过相差90
°
，可解决金属片旋转方向的判断。
24.其中，顶层的主线圈1与次级线圈2之间的线距为0.2mm。每层的两个次级线圈之间的间距为1mm。主线圈的绕制圈数为4圈，每个次级线圈的绕制圈数为12圈。主线圈绕制成圆形结构，便于次级线圈均匀排布，且排布范围较大；次级线圈为半圆形结构。主线圈和次级线圈线宽为0.2mm。
25.具体地，主线圈1用于发出脉冲震荡信号，次级线圈2用于接收震荡信号。顶层的主线圈1在外，次级线圈2在内，每层的两个次级线圈对称设置。两个次级线圈2采用一个悬浮的公共端与主线圈连接。第二层的两个次级线圈通过过孔与顶层的两个次级线圈之间进行
信号耦合。四个次级线圈2之间排布形成平衡桥式电路结构，这样，在没有金属片干扰的情况下，各次级线圈就会处于相对平衡状态；而当各次级线圈不同程度受到外部金属片4的影响后，会影响震荡波的平衡，从而输出不同的信号电平，通过检测电平的变化来感知金属片的位置从而检测出金属片4的旋转方向、旋转位置和圈数。本实施例中，pcb线圈控制电路已在其它专利中申请，此处不再赘述。本实用新型只保护pcb线圈的布置结构。
26.如图3所示：本实施例中，pcb线圈与金属片4之间非接触设置，金属片4与非金属旋转物3的轴心连接，pcb线圈与金属片4的垂直距离为10mm。其中，非金属旋转物3优选为圆形，金属片4呈半圆形连接于非金属旋转物3的轴上。
27.本实施例的工作原理为：主线圈1通高频脉冲电信号，从次级线圈2感应到微量的高频电磁波信号，经pcb线圈内部的放大整形电路整形放大后形成一个稳定和平衡的感应震荡波，当四个次级线圈2不同程度受到外部金属片4的影响后，会影响震荡波的平衡，从而输出不同的信号电平，通过检测电平的变化来感知金属片的位置，从而检测出金属片的旋转方向以及旋转位置和圈数。
28.实施例2
29.如图4所示：与实施例1的区别在于，主线圈l1四个次级线圈l2~l5中，各层的两个次级线圈之间串联，且上下层的四个次级线圈连接到公共端，即一层的两个次级线圈l2和l3之间的节点与另一层的两个次级线圈l4和l5之间的节点相连接，这样可以让四个次级线圈相互影响和牵连，形成牵制效果，对金属片的感应更加灵敏有效。
30.实施例3
31.与实施例1的区别在于，pcb设计成四层，第一层包括主线圈和设于主线圈内的一个次级线圈，另外三层分别布置一个次级线圈。