專利名稱：計量表計數(shù)器數(shù)字的直接讀取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及機械計數(shù)器數(shù)字直接讀取裝置，適用于具有機械計數(shù)器記錄積算數(shù)據(jù)的儀器儀表。
本實用新型內(nèi)容本實用新型的設(shè)計目的主要針對水、電、氣表及其它計量表自動抄表系統(tǒng)存在的抄表數(shù)據(jù)與計量表讀數(shù)誤差問題，提供一種能直接讀取和傳輸機械計數(shù)器數(shù)字的裝置，通過識別計數(shù)器字輪的物理位置，將計數(shù)器字輪指向的數(shù)字值轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的電子數(shù)字信號并傳輸至遠端設(shè)備，解決脈沖計量方式抄表系統(tǒng)存在的不足，真正實現(xiàn)計數(shù)器讀數(shù)無誤差，所見即所得。
本實用新型的目的是通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的本實用新型包括計數(shù)器字輪、傳感器電路板、數(shù)字信號處理電路板，固定在字輪上的黑白標志圓片與置于傳感器電路板上的5只反射型紅外對管相對應(yīng)，將字輪所指數(shù)字的物理位置變換成5位二進制組合碼信號，數(shù)字信號處理電路板對5位二進制編碼組合碼信號進行譯碼和轉(zhuǎn)換處理。
本實用新型的計數(shù)器字輪上的0-9十個數(shù)字，均勻分布在計數(shù)器字輪周邊，數(shù)字之間的夾角為36°；黑白標志圓片對應(yīng)于計數(shù)器字輪上的0-9十個數(shù)字劃分十個區(qū)，每個區(qū)的圓心角為36°，黑白標志圓片上0°-180°扇型區(qū)域為黑色，180°-360°扇型區(qū)域為白色；黑白標志圓片固定在計數(shù)器字輪上；傳感器電路板上有5只反射型紅外對管，其相互間呈36°夾角圓弧排列，它們與計數(shù)器字輪轉(zhuǎn)軸同心；固定在計數(shù)器字輪上的黑白標志圓片與計數(shù)器字輪同步轉(zhuǎn)動，傳感器電路板上的5只反射型紅外對管對應(yīng)黑白標志圓片上的不同區(qū)域，傳感器電路板輸出與計數(shù)器字輪指向數(shù)字相對應(yīng)的5位二進制組合碼信號，數(shù)字信號處理電路板對5位二進制組合碼信號進行譯碼和轉(zhuǎn)換處理。
本實用新型還可以把計數(shù)器字輪上的0-9十個數(shù)字劃分十個區(qū)，每個區(qū)的圓心角為36°，在字輪數(shù)字面一側(cè)的360°圓周設(shè)置為黑白標志區(qū)，即0°-180°圓弧為黑色標志帶，180°-360°圓弧為白色標志帶，傳感器電路板上的5只反射型紅外對管，沿著計數(shù)器字輪外圓弧安裝，相互間呈36°夾角圓弧排列，它們與計數(shù)器字輪轉(zhuǎn)軸同心。
本實用新型的一位計數(shù)器字輪需要一個黑白標志圓片或在字輪數(shù)字面一側(cè)的360°圓周設(shè)置為黑白標志區(qū)、一個傳感器電路板，一個多位機械計數(shù)器共用一塊數(shù)字信號處理電路板。10個5位二進制組合碼對應(yīng)計數(shù)器字輪0-9的10個數(shù)字，傳感器電路板輸出的二進制組合碼信號是由計數(shù)器字輪指示的數(shù)字所在的物理位置決定。
本實用新型的數(shù)字信號處理電路板上有單片微處理器，可實現(xiàn)計量表讀數(shù)值直接轉(zhuǎn)換成電子數(shù)字信號并通過RS485或I2C總線及其它通信方式傳輸，在上一級設(shè)備或裝置上顯示計量表的具體讀數(shù)。
本實用新型的字輪數(shù)字面一側(cè)的360°圓周黑白標志區(qū)與置于傳感器電路板上的5只反射型紅外對管相對應(yīng)。計數(shù)器字輪上的0-9十個數(shù)字，均勻分布在計數(shù)器字輪周邊，數(shù)字之間的夾角為36°；黑白標志圓片對應(yīng)于計數(shù)器字輪上的0-9十個數(shù)字劃分十個區(qū)，每個區(qū)的圓心角為36°，黑白標志圓片上0°-180°扇型區(qū)域為黑色，180°-360°扇型區(qū)域為白色；黑白標志圓片固定在計數(shù)器字輪上；傳感器電路板上有5只反射型紅外對管，其相互間呈72°夾角圓弧排列。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，解決了脈沖計量方式的水、電、氣表及其它計量表自動抄表系統(tǒng)存在的抄表數(shù)據(jù)與計量表讀數(shù)誤差問題。
圖2是本實用新型的字輪數(shù)字、黑白標志圓片區(qū)域劃分和黑白標志圓片固定在字輪上的示意圖。
圖3是本實用新型的傳感器電路板結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本實用新型的字輪、黑白標志圓片與傳感器電路板上的反射型紅外對管及計數(shù)器讀數(shù)窗口之間的關(guān)系。
圖5是本實用新型的傳感器電路板上的反射型紅外對管工作狀態(tài)與計數(shù)器字輪指示的數(shù)字對應(yīng)關(guān)系。
圖6是本實用新型的另一實施例的部件結(jié)構(gòu)示意圖圖7是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8是本實用新型的另一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9是本實用新型的數(shù)字信號處理電路板原理框圖。


圖10是本實用新型的計數(shù)器字輪數(shù)字對應(yīng)的5位二進制組合碼表。
本實用新型的工作原理一位二進制數(shù)可以表示2種狀態(tài)，即“0”和“1”，反射型紅外對管4為光電傳感器，發(fā)光管發(fā)出的紅外光線投射到黑白標志圓片2上時，若反射點在黑色區(qū)域上，由于黑色吸收光，紅外光不能反射到接收管上，則接收管截止，其輸出為高電平“1”；當反射點在白色區(qū)域時，則接收管飽和，輸出為低電平“0”。計數(shù)器字輪1上有10個數(shù)字的物理位置，5個數(shù)字區(qū)域設(shè)定為黑色，另外5個數(shù)字區(qū)域設(shè)定為白色，因此，在傳感器電路板3上需要5只紅外對管4方可識別計數(shù)器字輪1上10個數(shù)字的物理位置。當計數(shù)器字輪1轉(zhuǎn)動時，黑白標志圓片2與計數(shù)器字輪1同步轉(zhuǎn)動，5只紅外對管(S1、S2、S3、S4、S5)4分別有不同的工作狀態(tài)(飽和或截止)，傳感器電路板3輸出與計數(shù)器字輪1指向數(shù)字相對應(yīng)的5位二進制組合碼信號，見圖4(a)和圖4(b)所示。因此計數(shù)器窗口讀數(shù)的0至9十個數(shù)分別對應(yīng)十個5位二進制組合碼，見圖5(a)和圖5(b)所示，以圖5(a)(0)為例，計數(shù)器窗口讀數(shù)是“0”，5只紅外對管S1、S2、S3、S4、S5所對應(yīng)的區(qū)域全部是黑色，5只紅外對管的輸出狀態(tài)組合碼為“11111”；若計數(shù)器窗口讀數(shù)是“3”，S1、S2對應(yīng)的區(qū)域是黑色、S3、S4、S5對應(yīng)的區(qū)域是白色，則5只紅外對管的輸出狀態(tài)組合碼為“00011”，見圖5(a)(3)所示。計數(shù)器字輪0至9十個數(shù)對應(yīng)的5位二進制組合碼表見圖10(a)和圖10(b)。
本實用新型設(shè)計了特殊的字輪數(shù)字識別結(jié)構(gòu)，10個5位二進制組合碼對應(yīng)計數(shù)器字輪“0-9”10個數(shù)字，見圖10(a)和圖10(b)組合碼表。該結(jié)構(gòu)很好的解決了計數(shù)器字輪1在兩個數(shù)字交界處出現(xiàn)錯誤識別的問題，從圖5中可以看到，計數(shù)器字輪1在兩個數(shù)字交界處的移動，只存在1只紅外對管在黑、白區(qū)域之間交界處的進入或離開，因此只會產(chǎn)生這兩個數(shù)字中的其中一個數(shù)的二進制組合碼，而不會產(chǎn)生其它數(shù)的二進制組合碼，所以，采用這種特殊的字輪數(shù)字識別結(jié)構(gòu)，在計數(shù)器字輪1轉(zhuǎn)動到二個數(shù)字臨界處就不會出現(xiàn)誤碼，這也是本實用新型的獨特之處。
根據(jù)本實用新型的計數(shù)器字輪數(shù)字的識別原理，本實用新型的另一實施例如圖6所示，是由計數(shù)器字輪1、傳感器電路板3和數(shù)字信號處理電路板5組成。計數(shù)器字輪1上有0-9十個數(shù)字，均勻分布在計數(shù)器字輪1周邊，數(shù)字之間的夾角為36°，在字輪數(shù)字面一側(cè)的360°圓周設(shè)置為黑白標志區(qū)6，即0°-180°圓弧為黑色標志帶，180°-360°圓弧為白色標志帶，傳感器電路板3上的5只反射型紅外對管(S1、S2、S3、S4、S5)4，沿著計數(shù)器字輪1外圓弧安裝，相互間呈36°夾角圓弧排列，它們與計數(shù)器字輪轉(zhuǎn)軸同心。該結(jié)構(gòu)的字輪數(shù)字識別方式與前一種有黑白標志圓片方式的相同，輸出的二進制組合碼見圖10(a)組合碼表。
上述是一位計數(shù)器字輪數(shù)字的識別原理，機械計數(shù)器一般由多個字輪組成，實施例一的組裝結(jié)構(gòu)是黑白標志圓片2分別固定在每個計數(shù)器字輪1上，在每兩個字輪之間和最高位字輪的外側(cè)，需各安裝一塊傳感器電路板3；實施例二的組裝結(jié)構(gòu)是在每個計數(shù)器字輪1上標識黑白區(qū)6，在每個字輪的外圓弧外側(cè)，需各安裝一塊傳感器電路板3。一個多位機械計數(shù)器共用一塊數(shù)字信號處理電路板5，傳感器電路板3固定在數(shù)字信號處理電路板5上，數(shù)字信號處理電路板5固定在機械計數(shù)器支架上，見圖7、圖8所示。
本實用新型的數(shù)字信號處理板5是一個單片機系統(tǒng)，由單片機、開關(guān)量信號輸入電路、片選電路、通信接口電路等組成，見圖9所示，主要將傳感器電路板3上的5只紅外對管(S1、S2、S3、S4、S5)4對應(yīng)黑白標志圓片2(或?qū)?yīng)字輪數(shù)字面一側(cè)的360°圓周黑白標志區(qū))產(chǎn)生的5位二進制組合碼信號進行譯碼和轉(zhuǎn)換處理，實現(xiàn)計量表計數(shù)器讀數(shù)值直接轉(zhuǎn)換成電子數(shù)字信號并通過RS485或I2C總線及其它通信方式傳輸。
本實用新型的字輪數(shù)字識別技術(shù)在應(yīng)用時，可能因計量表內(nèi)部結(jié)構(gòu)、空間的差異，造成黑白標志圓片2固定在計數(shù)器字輪1上的角度(或計數(shù)器字輪上黑白標志區(qū)域6的設(shè)置)不同，以及傳感器電路板3相對安裝位置的不一樣，則傳感器電路板3將產(chǎn)生不同的5位二進制組合碼，因此本實用新型的不同的結(jié)構(gòu)、不同的位置，其計數(shù)器字輪1指向數(shù)字對應(yīng)的5位二進制組合碼也是不一樣的，但無論黑白標志與傳感器電路板相對安裝位置如何，都可以獲得計數(shù)器字輪1指向數(shù)字對應(yīng)的、也是唯一的5位二進制組合碼信號，可通過數(shù)字信號處理電路板5對組合碼進行譯碼和轉(zhuǎn)換得到字輪的讀數(shù)值。
計量表計數(shù)器數(shù)字的直接讀取和傳輸裝置結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)容易，平時可以不供電，只在需要讀數(shù)時，才需供電。
權(quán)利要求1.計量表計數(shù)器數(shù)字的直接讀取裝置，包括計數(shù)器字輪(1)、傳感器電路板(3)、數(shù)字信號處理電路板(5)，其特征是固定在字輪(1)上的黑白標志圓片(2)與置于傳感器電路板(3)上的5只反射型紅外對管(4)相對應(yīng)，將字輪(1)所指數(shù)字的物理位置變換成5位二進制組合碼信號，數(shù)字信號處理電路板(5)對5位二進制編碼組合碼信號進行譯碼和轉(zhuǎn)換處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計量表計數(shù)器數(shù)字的直接讀取裝置，其特征是計數(shù)器字輪(1)上的0-9十個數(shù)字，均勻分布在計數(shù)器字輪(1)周邊，數(shù)字之間的夾角為36°；黑白標志圓片(2)對應(yīng)于計數(shù)器字輪(1)上的0-9十個數(shù)字劃分十個區(qū)，每個區(qū)的圓心角為36°，黑白標志圓片(2)上0°-180°扇型區(qū)域為黑色，180°-360°扇型區(qū)域為白色；黑白標志圓片(2)固定在計數(shù)器字輪(1)上；傳感器電路板(3)上有5只反射型紅外對管(4)，其相互間呈36°夾角圓弧排列(或呈72°夾角圓弧排列)，它們與計數(shù)器字輪轉(zhuǎn)軸同心；固定在計數(shù)器字輪(1)上的黑白標志圓片(2)與計數(shù)器字輪(1)同步轉(zhuǎn)動，傳感器電路板(3)上的5只反射型紅外對管(4)對應(yīng)黑白標志圓片(2)上的不同區(qū)域，傳感器電路板(3)輸出與計數(shù)器字輪(1)指向數(shù)字相對應(yīng)的5位二進制組合碼信號，數(shù)字信號處理電路板(5)對5位二進制組合碼信號進行譯碼和轉(zhuǎn)換處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計量表計數(shù)器數(shù)字的直接讀取裝置，其特征是計數(shù)器字輪(1)上的0-9十個數(shù)字劃分十個區(qū)，每個區(qū)的圓心角為36°，在字輪數(shù)字面一側(cè)的360°圓周設(shè)置為黑白標志區(qū)(6)，即0°-180°圓弧為黑色標志帶，180°-360°圓弧為白色標志帶，傳感器電路板(3)上的5只反射型紅外對管(4)，沿著計數(shù)器字輪(1)外圓弧安裝，相互間呈36°夾角圓弧排列，它們與計數(shù)器字輪轉(zhuǎn)軸同心。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的計量表計數(shù)器數(shù)字的直接讀取裝置，其特征是一位計數(shù)器字輪(1)需要一個黑白標志圓片(2)或在字輪數(shù)字面一側(cè)的360°圓周設(shè)置為黑白標志區(qū)(6)、一個傳感器電路板(3)，一個多位機械計數(shù)器共用一塊數(shù)字信號處理電路板(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的計量表計數(shù)器數(shù)字的直接讀取裝置，其特征是10個5位二進制組合碼對應(yīng)計數(shù)器字輪0-9的10個數(shù)字，傳感器電路板(3)輸出的二進制組合碼信號是由計數(shù)器字輪(1)指示的數(shù)字所在的物理位置決定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計量表計數(shù)器數(shù)字的直接讀取裝置，其特征是數(shù)字信號處理電路板(5)上有單片微處理器，可實現(xiàn)計量表讀數(shù)值直接轉(zhuǎn)換成電子數(shù)字信號并通過RS485或I2C總線及其它通信方式傳輸，在上一級設(shè)備或裝置上顯示計量表的具體讀數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計量表計數(shù)器數(shù)字的直接讀取裝置，其特征是所述字輪數(shù)字面一側(cè)的360°圓周黑白標志區(qū)與置于傳感器電路板上的5只反射型紅外對管相對應(yīng)。
8根據(jù)權(quán)利要求1所述的計量表計數(shù)器數(shù)字的直接讀取裝置，其特征是計數(shù)器字輪(1)上的0-9十個數(shù)字，均勻分布在計數(shù)器字輪(1)周邊，數(shù)字之間的夾角為36°；黑白標志圓片(2)對應(yīng)于計數(shù)器字輪(1)上的0-9十個數(shù)字劃分十個區(qū)，每個區(qū)的圓心角為36°，黑白標志圓片(2)上0°-180°扇型區(qū)域為黑色，180°-360°扇型區(qū)域為白色；黑白標志圓片(2)固定在計數(shù)器字輪(1)上；傳感器電路板(3)上有5只反射型紅外對管(4)，其相互間呈72°夾角圓弧排列，它們與計數(shù)器字輪轉(zhuǎn)軸同心。
專利摘要本實用新型涉及計量表計數(shù)器數(shù)字直接讀取和數(shù)據(jù)傳輸，適用于具有機械計數(shù)器記錄積算數(shù)據(jù)的儀器儀表。它包括計數(shù)器字輪、黑白標志圓片、傳感器電路板、數(shù)字信號處理電路板。固定在計數(shù)器字輪上的黑白標志圓片與置于光電傳感器電路板上的5只反射型紅外對管相對應(yīng)(另一種結(jié)構(gòu)方式是字輪數(shù)字面一側(cè)的360°圓周黑白標志區(qū)與置于光電傳感器電路板上的5只反射型紅外對管相對應(yīng))，將計數(shù)器字輪所指數(shù)字的物理位置變換成5位二進制組合碼信號，數(shù)字信號處理電路板對5位二進制編碼組合碼信號進行譯碼和轉(zhuǎn)換處理。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)容易，平時可以不供電，只在需要讀數(shù)時，才需供電等優(yōu)點。
文檔編號G01D1/00GK2566226SQ02273128
公開日2003年8月13日 申請日期2002年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月6日
發(fā)明者羅文杰 申請人:深圳市成星自動化系統(tǒng)有限公司