專利名稱：無源自動抄表系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種無源自動抄表系統。
背景技術：
機械字輪計數器被廣泛地應用于電表、氣表、水表、里程表以及其它累積式計量儀表上，由于其結構簡單，價格便宜，工作可靠，在很長一段時間內都是一個不可替代的計量方式。這些機械表具，由若干位字輪組成，通常為機械讀數。然而，隨著技術的發展，往往要求這些機械裝置能夠以電子化、數字化的形式輸出計量結果，以便遠程傳輸給計算機系統，便于計算和管理。
當前，已經提出了一些電子數字化的方法，其中一種是通過脈沖式計數進行數字化處理，即，對于某一轉動機械采用光、磁等效應產生脈沖式電信號。這種方法存在一些缺點(1)機械讀數和電子脈沖計量結果(電子讀數)，往往不統一，這樣會產生一些糾紛；(2)電子脈沖容易受到干擾，被干擾而產生的誤差被永久地記錄在結果中；(3)電子脈沖的測量系統往往需要電池供電，這需要微功耗設計，這也限制了一些先進測量技術的應用。
最近幾年，也有人提出了一些直接對機械字輪進行檢測識別的方法，主要有光、磁、電(電阻)等檢測方式。現有的檢測方法的特點是，(1)電阻式檢測方法是一種接觸式檢測方法，不利于產品的長期穩定和計量精度；(2)字輪徑向平面上的編碼，n位編碼就需要n道圓周，占用面積大，由于字輪安裝緊湊，不便于安裝檢測器件；(3)在一個圓周上即一條線上的編碼，至今很少有人討論如何計算絕對式循環編碼、傳感器的數目，以及如何劃分字輪和安裝傳感器。
發明內容
本實用新型的目的是提供一種無源自動抄表系統。
系統是掌上電腦、計算機管理信息系統分別經紅外接口、電話網與集抄器相接，集抄器經4線制485總線與網關式集中器1、網關式集中器2多個網關式集中器相接，網關式集中器1、網關式集中器2多個網關式集中器分別與絕對式編碼表1、絕對式編碼表2多個絕對式編碼表相接，由絕對式編碼表、網關式集中器、集抄器、4線制485總線構建一個2層網絡結構的、低功耗的無源自動抄表系統。
本實用新型的優點1)一條線上絕對式編碼方法占用面積少，容易加工，比如在字輪正面數字的旁邊印上反光膜或磁性材料即可；2)編碼的誤差容易控制和計算；3)有利于設計傳感器的安裝位置和檢測方法；4)絕對式編碼表同時具有機械讀數和電子讀數，并且保持完全一致；電子讀數裝置不影響原來一次儀表的計量精度；5)絕對式編碼表自動識別字輪位置，不是脈沖累加式計量，無需初始化，抄表系統維護工作量少；6)無源抄表系統直接傳送數碼，而非脈沖信號，即使出現誤差，也是不累計在結果中，所以在復雜的使用環境下也能穩定、準確、可靠地實現計量；7)無源抄表系統日常工作無需供電，避免了由于供電不穩定、不可靠或故障引起的計量誤差及大量的維護工作；8)由于無源抄表系統記憶的是字輪位置，而非脈沖，因此水表即使發生倒轉情況時，自動抄表數據與一次表具的讀數保持完全一致；9)采用2層網絡結構，可以降低485總線的通信電流，特別是在電池供電的情況下，也有利于故障定位和隔離，便于系統維護。
圖1是標識特殊記號及其安裝傳感器的示意圖；圖2是無源自動抄表系統結構示意圖；圖3是無源自動抄表系統中網關式集中器的電氣原理圖。
具體實施方式
機械字輪電子數字化方法的關鍵技術是在字輪同一圓周上的絕對式編碼方法，包括兩個方面，(1)機械字輪的絕對式編碼方法；(2)傳感器的安裝角度和檢測方法。
實現機械字輪電子數字化的目的是構建一個無源自動抄表系統。“無源”的含義是，平時不向表具和通信網絡供電，需要抄表時才供電。“自動”的含義是，在通信網絡的基礎上，可以由掌上電腦(手抄機、PDA)自動抄表，或者通過MODEM實現遠程自動抄表。由于一些表具，如水表、煤氣表，有時需要電池供電。因此，無源自動抄表系統的基本要求是低功耗。
為了正確無誤地識別0、1、2、3、4、5、6、7、8、9等10個數字，特別要注意低位字輪在從9到0轉動過程中時，機械讀數也處于臨界位置。所以，我們至少需要識別20個位置，包括0到9等10個數字的位置及其10個數字之間的臨界位置。識別的位置越多，精度越高，需要的傳感器也就越多，成本就越高。所以我們只要識別20個位置即可。這是以往專利所沒有考慮的問題。
如圖1，這20個位置分別叫做0、09、9、98、8、87、7、76、6、65、5、54、4、43、3、32、2、21、1、10，其中0表示數字0的位置，09表示數字9和0之間的臨界位置。這20個位置均勻分割，每個位置占18度。
用1、0表示某個位置是否涂上特殊記號，編碼0，1，0，1，1，1，0，0，1，1，1，1，1，0，1，0，0，0，0，1表示，涂上特殊記號的位置有10、21、2、32、4、54、5、65、6、7、09。這個編碼把圓周分為5段，即涂上特殊記號的弧有(1)10；(2)21、2、32；(3)4、54、5、65、6；(4)7；(5)09。
其它編碼有，(1)0，1，0，1，0，0，0，0，0，1，1，0，0，0，1，0，1，1，1，1；(2)0，1，1，1，1，0，1，0，1，0，0，0，1，1，0，0，0，0，0，1；(3)0，1，1，0，1，0，1，0，0，0，0，0，1，1，1，0，0，0，1，0；(4)0，0，0，0，0，1，0，1，0，0，1，0，0，0，1，1，0，1，1，1；(5)0，1，0，1，1，1，0，1，0，0，1，0，0，0，1，1，0，0，0，0；(6)1，0，0，1，0，1，0，1，1，0，0，0，0，0，1，0，0，1，1，1；(7)1，0，1，0，0，0，1，0，1，0，1，1，1，1，0，0，0，0，0，1；(8)0，0，0，0，1，0，1，1，0，1，0，0，1，1，1，1，0，0，1，0；(9)1，0，0，1，0，1，0，1，1，0，0，0，0，0，1，1，0，1，1，1；(10)0，1，1，1，1，0，1，0，0，0，1，0，1，0，1，1，0，0，0，0；(11)0，1，1，0，1，0，1，0，0，1，1，1，1，0，1，1，0，0，0，0；(12)1，1，1，1，0，1，0，0，1，0，1，1，0，0，0，0，0，1，1，0；(13)0，0，0，0，0，1，0，1，1，1，1，1，0，1，0，1，0，0，1，1；(14)1，0，0，1，0，1，0，1，1，0，0，0，0，1，0，0，1，1，1，1；(15)1，0，0，1，0，1，0，1，1，0，0，0，0，1，1，0，1，1，1，1；(16)1，0，0，0，0，0，1，0，1，0，1，1，1，1，1，0，0，1，1，0；(17)1，0，1，0，0，0，1，0，1，0，1，1，1，1，1，0，0，0，0，1；(18)1，0，1，0，0，0，0，1，0，1，0，1，1，1，0，0，1，1，1，1；
(19)1，1，0，1，0，0，0，1，0，1，1，0，1，1，1，0，0，1，1，1；(20)1，0，0，1，1，0，1，1，1，1，1，0，1，0，1，0，0，0，0，0；(21)1，1，1，1，1，0，1，0，0，0，1，0，1，0，1，1，0，0，0，0；(22)0，0，0，0，0，1，1，1，0，1，0，1，1，1，1，1，0，0，0，1；(23)0，1，0，0，0，0，0，1，1，1，0，1，1，1，1，1，0，0，0，1；(24)0，1，1，1，1，1，0，0，1，0，0，0，1，1，0，0，0，0，0，1；(25)0，1，1，1，1，1，0，0，0，1，1，0，0，1，0，0，0，0，0，1；等等。
這些編碼的特點是，涂上特殊標記的弧為相隔的4段或5段；連續0或1的個數不超過5。這些編碼經過取反、左右移位、左右對換等操作，其結果也是適用的。
傳感器對于涂上特殊記號的位置敏感，傳感器輸出的信號設為高電平；對于沒有涂上特殊記號的位置不敏感，傳感器輸出的信號設為低電平。一個字輪下所有傳感器的輸出決定了這個字輪的角度，也決定了視角方向看到的數字。
考慮如下3個技術條件，(1)為了保證傳感器連續輸出的相鄰編碼的漢明距離等于1。傳感器的間隔要小于18度，并且任意兩個傳感器之間的夾角不是18的整數倍，比如15.7度。(2)一個字輪的傳感器跨度要大于5個位置，即90度，這樣保證傳感器的輸出信號中既有高電平，又有低電平。(3)能夠識別20個位置。這些以往專利所沒有考慮到的技術問題。
滿足這3個技術條件的傳感器個數至少為7個，一個可以實現的例子是按照15.7度等間隔安裝。條件(1)有利于識別字輪的20個位置；條件(2)有利于取閾值，降低信號干擾；條件(3)有利于區分數字及其臨界位置。這樣，一個位置可能對應多個編碼。
由此可見，特殊記號和傳感器的角度分布決定了一個絕對式編碼。
字輪實現絕對式編碼后，可以方便地由單片機識別。發明絕對式編碼的目的是，如圖2，由表具(已經電子化)、網關式集中器、集抄器、4線制485總線(2根通信線、2根電源線)構建一個2層網絡結構的、低功耗的無源自動抄表系統。
2層網絡結構的關鍵設備是網關式集中器。如圖3，網關式集中器的工作原理是，網關式集中器通過485總線驅動器U1與集抄器通信，通過485總線驅動器U6和繼電器K2與下屬的表具通信，繼電器K2控制著通向絕對式編碼表的485總線的電源、信號回路。當網關式集中器接收到數據包屬于其下屬的表具時，合上繼電器，并且選擇SELA＝1使得單片機的RXD、TXD信號與RXDO、TXDO連通。其中U3是一個譯碼器，平時SELA＝0使得單片機的RXD、TXD信號與RXD1、TXD1連通；譯碼器U3的邏輯表達式為RXD＝SELA*RXDO+！SELA*RXD1；TXDO＝SELA*TXD；TXD1＝！SELA*TXD。
實施例1編碼是0，0，0，0，0，1，1，1，0，1，0，1，1，1，1，1，0，0，0，1。在位置32、3、43、54、65、6、76、7、87、09處涂上磁性材料，在每個字輪的下面安裝8個霍爾器件，8個霍爾器件間隔15.7度，用于檢測字輪的位置。這種方法適用于干式、濕式表。
實施例2編碼是0，1，0，1，1，1，0，0，1，1，1，1，1，0，1，0，0，0，0，1。在位置10、21、2、32、4、54、5、65、6、7、09處涂上銀白色，其它位置涂上黑色。
字輪編碼圓周設計在字輪正面的數字的旁邊。采用廉價的塑料光纖作為導光材料，每個傳感器由一對光纖、一個發射管和一個接收管組成。這對光纖的一頭盡量靠近字輪的涂(白、黑)顏色的位置處；另一頭中的一條光纖對著發射管，另一條對著接收管。當光纖的一頭對著字輪的白色區域時，發射管發出的光線經過光纖，射到字輪上后反射回來，并到達接收管，單片機判斷為高電平1。當光纖的一頭對著字輪的黑色區域時，發射管發出的光線經過光纖，射到字輪上后沒有反射回來，接收管沒有接收到光信號，單片機判斷為低電平0。字輪下光纖的間隔15.7度。
這種方法主要適用于干式表。
權利要求1.一種無源自動抄表系統，其特征在于掌上電腦、計算機管理信息系統分別經紅外接口、電話網與集抄器相接，集抄器經(4)線制485總線與網關式集中器(1)、網關式集中器(2)多個網關式集中器相接，網關式集中器(1)、網關式集中器(2)多個網關式集中器分別與絕對式編碼表(1)、絕對式編碼表(2)多個絕對式編碼表相接，由絕對式編碼表、網關式集中器、集抄器、4線制485總線構建一個2層網絡結構的、低功耗的無源自動抄表系統。
專利摘要本實用新型公開了一種無源自動抄表系統。它公開了在機械字輪的同一圓周上即同一條線上進行0、1絕對式編碼，公開了在同一圓周上傳感器的排列方法及其檢測裝置。由絕對式編碼表、網關式集中器、集抄器、4線制485總線(其中2根為電源線，2根為485信號線)等設備構建一個2層網絡結構的、低功耗的無源自動抄表系統。系統平常停電，在抄表時才供電。一條線上絕對式編碼方法占用面積很少，容易加工，傳感器的安裝方便。2層結構無源自動抄表系統維護工作少，功耗低，機械讀數與電子讀數完成一致，可靠性高等特點。
文檔編號G01D1/00GK2694234SQ20032010882
公開日2005年4月20日 申請日期2003年10月8日 優先權日2003年10月8日
發明者戴華平, 李志明 申請人:浙江大學