專利名稱：直讀式水表用光電同軸編碼計(jì)數(shù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種水表，具體涉及將表內(nèi)機(jī)械計(jì)數(shù)器上的字輪讀數(shù)轉(zhuǎn)化為電子讀數(shù)的計(jì)數(shù)器。
背景技術(shù)：
目前將機(jī)械字輪讀數(shù)轉(zhuǎn)換為電子讀數(shù)主要有以下傳感方法1、采用電感、干簧管、霍爾等傳感器這幾種方式主要采用累計(jì)計(jì)數(shù)的方式來(lái)計(jì)量機(jī)械計(jì)數(shù)；主要優(yōu)點(diǎn)有機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工實(shí)現(xiàn)容易，成本低廉；但存在致命的缺點(diǎn)累計(jì)計(jì)量方式會(huì)產(chǎn)生累計(jì)誤差，且累計(jì)誤差不容易發(fā)現(xiàn)，此類傳感器工作需要時(shí)時(shí)供電，傳感器的準(zhǔn)確工作環(huán)境難以保證；2、攝像直讀傳感器該方案成本高，數(shù)據(jù)傳輸量大，圖像傳感器器件復(fù)雜，在批量生產(chǎn)上難以保證其品質(zhì)的一致性，同時(shí)由于成本高，因此用戶接受困難，在戶表工程的推廣中難度非常大；3、紅外線直讀方案目前采用字輪打孔定位或設(shè)置條碼的方法實(shí)現(xiàn)數(shù)字轉(zhuǎn)換功能，也有在計(jì)量表字輪的圓周邊上按一定規(guī)律分布吸光與反光材料、用光電感應(yīng)方法識(shí)別字輪顯示窗口所對(duì)應(yīng)的數(shù)字的技術(shù)。這些技術(shù)實(shí)現(xiàn)的方法是將字輪圓周面按寬度方向分成兩部分一部分用于刻寫數(shù)字、一部分用于打孔或設(shè)置條碼或設(shè)置反光吸光材料。由于計(jì)量表內(nèi)空間位置的限制，一方面字輪上數(shù)字的字號(hào)小，給人工讀數(shù)造成困難，另一方面字輪位置識(shí)別碼的設(shè)置也局限在小范圍內(nèi)，感應(yīng)器件必須精確定位方可達(dá)到效果，批量加工較為困難。雖然也有在字輪圓周面上直接刻寫條碼或打孔供感應(yīng)器件識(shí)別，但無(wú)法在字輪上另外標(biāo)記數(shù)字或標(biāo)記的數(shù)字過(guò)小，不易被人們識(shí)讀。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于設(shè)計(jì)一種無(wú)需備用電源、讀數(shù)容易、識(shí)別準(zhǔn)確、加工簡(jiǎn)單的直讀式水表用光電同軸編碼計(jì)數(shù)器。
本實(shí)用新型的目的由以下方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種直讀式水表用光電同軸編碼計(jì)數(shù)器，它由外殼、4個(gè)同軸編碼字輪、四八牙輪、電路板和光電傳感器構(gòu)成，每一字輪的兩側(cè)均設(shè)置安裝光電傳感器的同軸圓盤，圓盤上端與電路板連為一體，最右邊字輪與殼外的傳動(dòng)齒輪聯(lián)接，最右位字輪每轉(zhuǎn)一周，經(jīng)進(jìn)位齒輪驅(qū)動(dòng)相鄰字輪轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，依次逐級(jí)向高位字輪傳遞，實(shí)現(xiàn)水表累計(jì)計(jì)量的功能。其中每個(gè)字輪的端面被30組編碼等分為30個(gè)等角度扇面，字輪柱面上印刷有0～9個(gè)數(shù)字，每個(gè)數(shù)字占3個(gè)等角度扇面，每組編碼由5位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成。每一字輪上分布有3段圓弧孔，在一個(gè)同心圓上，圓弧角度分別為24°、96°和60°。在字輪兩側(cè)的圓盤上安裝有5個(gè)光電傳感器，5個(gè)光電傳感器在一個(gè)同心圓均勻分布，該同心圓與字輪上的3段圓弧孔所處的同心圓半徑相同。光電傳感器由紅外線發(fā)射和紅外接收傳感器構(gòu)成，分別相對(duì)設(shè)置在字輪兩側(cè)的圓盤上。
所述二進(jìn)制編碼采用格雷碼，格雷碼屬于可靠性編碼，是一種錯(cuò)誤最小化的編碼方式。
可見，本實(shí)用新型的關(guān)鍵是在設(shè)計(jì)一種用于計(jì)量表內(nèi)計(jì)數(shù)器上的字輪，該字輪的柱面(即環(huán)形圓周面)上依次分布有供人工讀數(shù)用的0～9十個(gè)數(shù)字，字輪圓周面分設(shè)一定角度的同心圓弧孔，再通過(guò)透射型的紅外線傳感器對(duì)字輪位置進(jìn)行5位格雷編碼，進(jìn)行準(zhǔn)確的字窗數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。這種方案僅需在讀數(shù)時(shí)對(duì)傳感器進(jìn)行加電，通過(guò)引線可以將轉(zhuǎn)為電子讀數(shù)的機(jī)械讀數(shù)準(zhǔn)確讀出。采用了上述結(jié)構(gòu)的直讀字輪，由于每個(gè)扇面都設(shè)有與之對(duì)應(yīng)的編碼，而編碼又可通過(guò)編碼讀取探頭及讀取電路讀出并傳送到數(shù)據(jù)采集器，可隨時(shí)得到計(jì)數(shù)器字輪數(shù)值；讀取電路只需在讀取時(shí)提供電源，而字輪計(jì)數(shù)無(wú)需電源，因此不必長(zhǎng)期接通電源；該讀數(shù)探頭不會(huì)受外界磁場(chǎng)影響而計(jì)量失誤，克服了現(xiàn)有計(jì)數(shù)器的缺陷。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比1、字輪在一個(gè)同心圓實(shí)現(xiàn)了5個(gè)傳感器的30組編碼，不同于傳統(tǒng)的5個(gè)同心圓上實(shí)現(xiàn)5個(gè)傳感器的30組編碼，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于加工，有利于批量生產(chǎn)。
2、本專利方案字輪的扇面劃分僅一個(gè)同心圓扇面，劃分的扇面數(shù)僅6個(gè)，簡(jiǎn)單、可靠；傳感器安裝位置間隔角度為72°，安裝方便。
3、字輪采用標(biāo)準(zhǔn)字輪，字輪外觀未做任何改動(dòng)(如附圖1中的1所示)；本字輪可用于任何標(biāo)準(zhǔn)水表上，適應(yīng)范圍寬。
4、解決了機(jī)械式字輪計(jì)數(shù)器的一個(gè)缺陷，即進(jìn)位臨界讀數(shù)問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題的求解完全克服了機(jī)械計(jì)數(shù)向電子計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)化可能出現(xiàn)錯(cuò)誤的難題。
圖1是本實(shí)用新型實(shí)施的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是字輪編碼示意圖；圖3是傳感器安裝示意圖；圖4是電路原理圖具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的解釋本實(shí)用新型解決了將機(jī)械讀數(shù)轉(zhuǎn)化為電子讀數(shù)的問(wèn)題，更為重要的是本實(shí)用新型還解決了機(jī)械式字輪計(jì)數(shù)器的一個(gè)缺陷，即進(jìn)位臨界讀數(shù)問(wèn)題，所謂進(jìn)位臨界讀數(shù)問(wèn)題就是由于機(jī)械式字輪計(jì)數(shù)器進(jìn)位不是瞬間進(jìn)位，而是在將要進(jìn)位時(shí)，低位字輪驅(qū)動(dòng)進(jìn)位齒輪帶動(dòng)高位字輪一起轉(zhuǎn)，而齒輪之間的配合又不可避免地存在著一定的間隙，這樣很容易出現(xiàn)字輪之間的數(shù)碼略有錯(cuò)位而出現(xiàn)誤讀的情況，如將“09”誤認(rèn)為“19 “或者“00”，為了解決上述問(wèn)題，圖1給出了本計(jì)數(shù)器涉及改進(jìn)部分的結(jié)構(gòu)(未改進(jìn)的部分如四八牙輪、外殼等未在圖中給出)，它有4個(gè)同軸編碼字輪，每一字輪的兩側(cè)均設(shè)置安裝光電傳感器的同軸圓盤，圓盤上端與電路板連為一體，字輪柱面上印刷有0～9個(gè)數(shù)字。
結(jié)合圖2可見，在本計(jì)數(shù)器將字輪的端面等均分成30個(gè)等角度扇面，使每個(gè)數(shù)字對(duì)應(yīng)3個(gè)等角度扇面，我們將這3個(gè)扇面分別稱為“上格’、“中格’、“下格”，這樣，我們?cè)O(shè)計(jì)一種數(shù)字識(shí)別算法，數(shù)據(jù)識(shí)別算法根據(jù)個(gè)位字輪的位置和字輪實(shí)際進(jìn)位的情況準(zhǔn)確推斷出機(jī)械讀數(shù)，做到機(jī)械讀數(shù)準(zhǔn)確轉(zhuǎn)化為電子讀數(shù)。同時(shí)，在字輪的一個(gè)同心圓上上設(shè)計(jì)了3個(gè)圓弧孔，作為絕對(duì)編碼器。圓弧孔2的圓弧角度為24°，圓弧孔3的圓弧角度為96°，圓弧孔4的圓弧角度為60°。
圖3所示，計(jì)數(shù)器的光電傳感器安裝在字輪兩側(cè)的圓盤上，每一圓盤上安裝5個(gè)，5個(gè)傳感器均勻地分布在一個(gè)同心圓上，傳感器的間隔角度為72°，該同心圓與字輪上圓弧孔所處的同心圓半徑相同。
圖4是本計(jì)數(shù)器的電路原理圖，由圖可以看出數(shù)字讀取電路由單片機(jī)LPC915、紅外發(fā)射管T11-T45及紅外接收管R11-R45構(gòu)成的電阻網(wǎng)絡(luò)等構(gòu)成，外部通訊采用標(biāo)準(zhǔn)串行口將紅外線傳感器產(chǎn)生的編碼輸出，上位機(jī)根據(jù)輸出編碼即可判別水表的機(jī)械讀數(shù)。
權(quán)利要求1.一種直讀式水表用光電同軸編碼計(jì)數(shù)器，它由外殼、4個(gè)同軸編碼字輪、四八牙輪、電路板和光電傳感器構(gòu)成，每一字輪的兩側(cè)均設(shè)置有安裝光電傳感器的同軸圓盤，圓盤上端與電路板連為一體，最右邊字輪與殼外的傳動(dòng)齒輪聯(lián)接；其特征在于每個(gè)字輪的端面被30組編碼等分為30個(gè)等角度扇面，字輪柱面上印刷有0～9個(gè)數(shù)字，每個(gè)數(shù)字占3個(gè)等角度扇面，每組編碼由5位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成；每一字輪上分布有3段圓弧孔，在一個(gè)同心圓上，圓弧角度分別為24°、96°和60°；在字輪兩側(cè)的圓盤上安裝有5個(gè)光電傳感器，5個(gè)光電傳感器在一個(gè)同心圓均勻分布，該同心圓與字輪上的3段圓弧孔所處的同心圓半徑相同；光電傳感器由紅外線發(fā)射和紅外接收傳感器構(gòu)成，分別相對(duì)設(shè)置在字輪兩側(cè)的圓盤上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直讀式水表用光電同軸編碼計(jì)數(shù)器，其特征在于二進(jìn)制編碼采用格雷碼。
專利摘要本實(shí)用新型提出一種直讀式水表用光電同軸編碼計(jì)數(shù)器，由外殼、4個(gè)同軸編碼字輪、四八牙輪、電路板和光電傳感器構(gòu)成，每一字輪的兩側(cè)均設(shè)置安裝光電傳感器的同軸圓盤，圓盤上端與電路板連為一體.其中每個(gè)字輪的端面被30組編碼等分為30個(gè)等角度扇面，字輪柱面上印刷有0～9個(gè)數(shù)字，每個(gè)數(shù)字占3個(gè)等角度扇面，每組編碼由5位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成。每一字輪上分布有3段圓弧孔，在一個(gè)同心圓上，圓弧角度分別為24°、96°和60°。在字輪兩側(cè)的圓盤上安裝有5個(gè)光電傳感器，5個(gè)光電傳感器在一個(gè)同心圓均勻分布，該同心圓與字輪上的3段圓弧孔所處的同心圓半徑相同。本計(jì)數(shù)器無(wú)需備用電源、讀數(shù)容易、識(shí)別準(zhǔn)確、加工簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)G01F15/07GK2919201SQ20052001057
公開日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2005年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月21日
發(fā)明者曾勇, 林兵, 魏慶華, 朱先祿, 唐恩偉, 江朝元 申請(qǐng)人:重慶市智能水表有限責(zé)任公司