專利名稱：磁編碼陣列傳感直讀表頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種磁編碼陣列傳感直讀表頭，尤其是指一種在機(jī)械式電、水、 氣、熱儀表計(jì)量字輪上按特定編碼方式嵌入磁鋼、字輪架上裝入磁性阻力感應(yīng)開(kāi)關(guān)器件陣 列、再經(jīng)過(guò)特定方法而直接得到字輪組顯示數(shù)的裝置。
背景技術(shù)：
自動(dòng)水(氣、熱)表抄收及階梯水(氣、熱)價(jià)是當(dāng)前自來(lái)水、燃?xì)?、熱力行業(yè)急需 的技術(shù)，主要有四大類型a、智能卡水(氣、熱)表；b、分線制集中抄表(戶表產(chǎn)生計(jì)量脈 沖經(jīng)有線聯(lián)至抄表器，抄表器再組網(wǎng)至水(氣、熱)監(jiān)控中心)C、總線制智能抄表方式(水 表上直接安裝采集模塊，可聯(lián)網(wǎng)抄表或單獨(dú)抄表，組網(wǎng)方便)d、無(wú)線發(fā)射式水(氣、熱)表。 在實(shí)現(xiàn)a、b、d三種功能之一時(shí)，就需將機(jī)械字輪組的顯示數(shù)獲取或轉(zhuǎn)化為電子數(shù)據(jù)，目前 獲取或轉(zhuǎn)化方法有兩大類，脈沖式和直讀式。脈沖式是將旋轉(zhuǎn)的計(jì)量軸圈數(shù)采集到并電子累加得到顯示數(shù)，主要采用磁感應(yīng)和 光感應(yīng)兩種方法，磁感應(yīng)中由于傳感器件不同又分為單干簧管傳感、雙干簧管傳感、霍爾器 件傳感、雙干簧管保持式傳感4種，前3種因功耗大、臨界點(diǎn)顫動(dòng)誤發(fā)信號(hào)、可靠性差等已 基本不被使用，目前最好和最常用的是第4種，但此種方式有使用時(shí)間長(zhǎng)后部份干簧管斷 開(kāi)電阻突然降為500歐左右而造成功耗突然加大、應(yīng)對(duì)類似“水錘”這樣的強(qiáng)干攏仍誤發(fā)信 號(hào)、不能不記錄反轉(zhuǎn)脈沖等問(wèn)題，當(dāng)前水表、氣表產(chǎn)品普遍質(zhì)量不高、計(jì)量不準(zhǔn)的原因就來(lái) 源于此。而光電傳感方式則因其體積大、可靠性差，目前已幾乎聽(tīng)不到還在使用的聲音。脈沖式需要時(shí)刻給感應(yīng)接收電路供電，因而其累計(jì)的耗電量是很大的，在電池供 電的水、氣、暖表中，它的耗電占了電池能量的大部份，目前國(guó)產(chǎn)的水、氣、暖表使用壽命短、 成本高(用大容量或多組電池)的原因均由其造成。直讀式是保留原機(jī)械計(jì)量字輪組，采用某種方法在需要時(shí)直接獲取字輪組上的顯 示數(shù)。其方法大致分為四類光電式、觸點(diǎn)式、攝像式、條碼直讀式。直讀式有兩個(gè)共同的優(yōu)點(diǎn)1、從表具上讀出的數(shù)據(jù)就是表盤(pán)上顯示的數(shù)據(jù)，不是 脈沖。2、平時(shí)不需費(fèi)電，只在讀取數(shù)據(jù)的瞬間上電，因此，不怕停電。從理論上講，它的讀出 數(shù)據(jù)和表盤(pán)數(shù)據(jù)總是同步的。直讀式以攝像直讀式為最早，它的結(jié)構(gòu)方式為在機(jī)械字輪顯示窗前安裝一只攝 像頭，將拍到的數(shù)字圖像傳出后分析即可得到顯示數(shù)；光電式是在每一位水表字輪周面上 設(shè)置五個(gè)反射面，在與之相對(duì)應(yīng)的位置上設(shè)置五只光電耦合器，通過(guò)耦合器是否反射對(duì)計(jì) 數(shù)字輪的位置進(jìn)行判定；希望讀取幾位就在幾個(gè)字輪上安裝傳感器。例如讀取5位數(shù)就安 裝5X5 = 25對(duì)傳感裝置；觸點(diǎn)直讀式的結(jié)構(gòu)方式為在指針式水表的表盤(pán)下面每一位指 針軸上裝上一只同步電位器，通過(guò)觸點(diǎn)電位器測(cè)出的阻值判定指針?biāo)傅奈恢?；條碼直讀 式與光電式類同，但讀取對(duì)象是條碼。還有一種為計(jì)數(shù)直讀式，其方案是將采集脈沖的芯片 裝在計(jì)量字輪上，通過(guò)電池保持其工作，將紀(jì)錄和累積的數(shù)據(jù)存蓄于芯片中，從芯片讀出的 數(shù)據(jù)就是表盤(pán)同步數(shù)據(jù)，實(shí)際上是脈沖式的模塊化。[0008]觸點(diǎn)式由于是接觸方式，磨損和老化都會(huì)使其失效，從而已不被使用；攝像直讀式 沒(méi)有改變?cè)兴?、暖表的機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)也較簡(jiǎn)單，但圖像處理太復(fù)雜，把圖像中的模糊 數(shù)字譯成數(shù)碼也是難點(diǎn)，另外，由于圖像數(shù)據(jù)量大，采集、傳遞非常困難，攝像頭在水表這樣 的工作條件下，長(zhǎng)期可靠性難以保障；光電式和條碼直讀式在現(xiàn)有民用水表的價(jià)值條件下， 打造如此高精密度產(chǎn)品所付出的代價(jià)與市場(chǎng)能夠接受的程度本身就是一種矛盾，而國(guó)它們 均改變了水、氣、熱表的原有結(jié)構(gòu)，能否短期內(nèi)建立成熟的結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)，成為可靠的產(chǎn)品令 人質(zhì)疑。最后，這兩種方式的成本也太過(guò)昂貴，瞬間耗電太大而一般電池?zé)o法供出。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種磁編碼陣列傳感直讀表頭，尤其是一種低成本、 高可靠的、基本不改變水(氣、熱)表外型結(jié)構(gòu)的機(jī)械字輪組顯示數(shù)獲取或轉(zhuǎn)化為電子數(shù)據(jù) 的裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足。本實(shí)用新型一種磁編碼陣列傳感直讀表頭，由字輪、釹鐵硼磁鋼、磁極、磁性阻力 感應(yīng)開(kāi)關(guān)(MR Sensor), PCB線路板組成，其特征在于在每一個(gè)字輪顯示數(shù)(共10個(gè))位 置下方依顯示數(shù)為”0”- >”9”順序按一定的編碼原則嵌入釹鐵繃磁鋼及配重(設(shè)嵌入磁 鋼為” 1”，嵌入配重為”0”)，之后覆蓋帶數(shù)字(0 9)的塑條；所述的磁性阻力感應(yīng)開(kāi)關(guān)，共 四排，分別焊裝于兩條PCB線路板上，并將該兩PCB線路板分別以字輪盒底面成36°角安裝 于字輪機(jī)架上(如圖3所示)；另該表頭內(nèi)還設(shè)置有一條PCB線路板，其上安裝有低功耗單 片機(jī)及附屬電路，并外引出四根線(電源、地、兩根信號(hào)線)。其中，所述的每一排磁性阻力感應(yīng)開(kāi)關(guān)，設(shè)置的數(shù)量等于字輪的位數(shù)。其中，所述的編碼原則為a、連續(xù)嵌入釹鐵硼磁鋼的數(shù)目M <磁性阻力感應(yīng)開(kāi)關(guān) 的數(shù)目N ；b、磁性阻力感應(yīng)開(kāi)關(guān)的數(shù)目N彡4 ；C、對(duì)應(yīng)顯示位嵌入碼開(kāi)始，依序取出N位二進(jìn) 制碼，每個(gè)顯示位一組碼，共10組，這10組碼不得相同。本實(shí)用新型的工作原理為釹鐵硼磁鋼和配重材料鑲嵌在輪體中，當(dāng)輪體旋轉(zhuǎn)后 停留在某一位置時(shí)，4個(gè)磁性阻力感應(yīng)開(kāi)關(guān)必定分別對(duì)應(yīng)一個(gè)磁鋼或一個(gè)配重材料，如果磁 性阻力感應(yīng)開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)的是磁鋼，則磁性阻力感應(yīng)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通(用1表示)，如果對(duì)應(yīng)的是配重 材料，則磁性阻力感應(yīng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)(用0表示)，輪體旋轉(zhuǎn)一周，會(huì)有10中不同的組合通斷，如 下表ι所示 表 1[0016]這10種不同的通斷組合，可以通過(guò)外圍電路傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)便可以判斷出當(dāng)前字輪的位置，從而推導(dǎo)出字輪的顯示數(shù)碼。本實(shí)用新型一種磁編碼陣列傳感直讀表頭，其優(yōu)點(diǎn)及功效在于本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn) 了直讀表頭感應(yīng)元件數(shù)量少、簡(jiǎn)單可靠；傳感器件耗電下降為其它直讀方案的幾千分之一； 傳感元件體積大幅度縮小且連接陣列化，基本不改變水、氣、暖表的原有結(jié)構(gòu)；使用本實(shí)用 新型設(shè)計(jì)的直讀表頭成本也下降至現(xiàn)行各種方案的幾分之一；使用本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的產(chǎn)品 在可靠性、識(shí)別準(zhǔn)確性、大批量生產(chǎn)易行性方面都比現(xiàn)行方案有大幅提高。
圖1 (a) (b) (c)所示為本實(shí)用新型磁編碼陣列傳感直讀表頭的結(jié)構(gòu)示意圖圖2 (a) (b)所示為字輪示意圖圖3所示為磁性阻力感應(yīng)開(kāi)關(guān)安裝示意圖圖4所示為磁性阻力感應(yīng)開(kāi)關(guān)陣列直讀工作原理框圖圖5所示為本實(shí)用新型實(shí)施例磁性阻力感應(yīng)開(kāi)關(guān)陣列線路連接圖圖中具體標(biāo)號(hào)如下1、字輪2、釹鐵硼磁鋼3、磁極4、磁性阻力感應(yīng)開(kāi)關(guān)5、PCB線路板具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖1所示，本實(shí)用新型一種磁編碼陣列傳感直讀表頭，由字輪1、釹鐵硼磁 鋼2、磁極3、磁性阻力感應(yīng)開(kāi)關(guān)4 (MR Sensor)、PCB線路板5組成，在每一個(gè)字輪1的顯示 數(shù)(共10個(gè))位置下方依顯示數(shù)為”0”- >”9”順序按一定的編碼原則嵌入釹鐵繃磁鋼2 及配重(設(shè)嵌入磁鋼為” 1”，嵌入配重為”0”)，之后覆蓋帶數(shù)字(0 9)的塑條(如圖2所 示)；所述的磁性阻力感應(yīng)開(kāi)關(guān)，共四排，分別焊裝于兩條PCB線路板上，并將該兩線路板分 別以字輪盒底面成36°角安裝于字輪機(jī)架上(如圖3所示)；另該表頭內(nèi)還設(shè)置有一條PCB 線路板，其上安裝有低功耗單片機(jī)及附屬電路，并外引出四根線(電源、地、兩根信號(hào)線)。所述的編碼原則為a、連續(xù)嵌入釹鐵硼磁鋼2的數(shù)目M <磁性阻力感應(yīng)開(kāi)關(guān)的數(shù) 目N ；b、磁性阻力感應(yīng)開(kāi)關(guān)的數(shù)目N彡4 ；C、對(duì)應(yīng)顯示位嵌入碼開(kāi)始，依序取出N位二進(jìn)制 碼，每個(gè)顯示位一組碼，共10組，這10組碼不得相同。如下表2中是最常用的11種編碼 表2在字輪1為6個(gè)的情況下，各字輪1取序號(hào)4方案磁鋼/配重編碼，可將每個(gè)字輪 1對(duì)應(yīng)的磁性阻力感應(yīng)開(kāi)關(guān)器件4按圖5所示的方式聯(lián)接。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在字輪1內(nèi)嵌入釹鐵硼磁鋼，字輪架上裝入磁性阻力感應(yīng)開(kāi)關(guān)4并 組成陣列，則可以用超低功耗單片機(jī)在外電供給時(shí)間內(nèi)進(jìn)行字輪顯示數(shù)直讀，其過(guò)程是外 電到來(lái)，單片機(jī)復(fù)位，先控制0C門(mén)使CI 1 C14發(fā)射極接地，CI 1 C14進(jìn)入工作狀態(tài)，經(jīng)適 度延時(shí)后，單片機(jī)讀入掃描輸入數(shù)，該數(shù)即為第1字輪此時(shí)刻的顯示位對(duì)應(yīng)碼，查上表序號(hào)4，即可得到第1字輪此時(shí)刻的顯示值，最后關(guān)斷CI 1 C14發(fā)射極相連的0C門(mén)，打開(kāi)C21
C24發(fā)射極相連的0C門(mén)，重復(fù)進(jìn)行上述操作，即可得到第2字輪此時(shí)刻的顯示值，......，
最后得到6個(gè)顯示數(shù)。在上述的方案若在工程實(shí)現(xiàn)中識(shí)別誤碼率高時(shí)，可增加磁性阻力感應(yīng)開(kāi)關(guān)及磁鋼 數(shù)，但原理相同。需要特別說(shuō)明的是，本實(shí)用新型的這種磁編碼陣列傳感直讀表頭，可應(yīng)用于電表、 水表及氣表等需要進(jìn)行數(shù)據(jù)直讀的計(jì)量器具中，該方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且，在不進(jìn)行數(shù)據(jù)采集 的時(shí)候，外圍電路可以處于不供電的狀態(tài)，只在進(jìn)行數(shù)據(jù)抄讀時(shí)才進(jìn)行供電，可極大的減少 電能的消耗。
權(quán)利要求一種磁編碼陣列傳感直讀表頭，由字輪、釹鐵硼磁鋼、磁極、磁性阻力感應(yīng)開(kāi)關(guān)、PCB線路板組成，其特征在于在每一個(gè)字輪顯示數(shù)位置下方依顯示數(shù)為“0”到“9”順序按一定的編碼原則嵌入釹鐵繃磁鋼及配重，之后覆蓋帶數(shù)字的塑條；所述的磁性阻力感應(yīng)開(kāi)關(guān)，共四排，分別焊裝于兩條PCB線路板上，并將該兩線路板分別以字輪盒底面成36°角安裝于字輪機(jī)架上；另該表頭內(nèi)海設(shè)置有一條PCB線路板，其上安裝有低功耗單片機(jī)及附屬電路，并外引出四根線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁編碼陣列傳感直讀表頭，其特征在于所述的每一排磁性 阻力感應(yīng)開(kāi)關(guān)，設(shè)置的數(shù)量等于字輪的位數(shù)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種磁編碼陣列傳感直讀表頭，由字輪、釹鐵硼磁鋼、磁極、磁性阻力感應(yīng)開(kāi)關(guān)、PCB線路板組成，其特征在于在每一個(gè)字輪顯示數(shù)位置下方依顯示數(shù)為”0”-＞”9”順序按一定的編碼原則嵌入釹鐵繃磁鋼或配重，之后覆蓋帶數(shù)字的塑條；所述的磁性阻力感應(yīng)開(kāi)關(guān)，共四排，分別焊裝于兩條PCB線路板上，并將該兩線路板分別以字輪盒底面成36°角安裝于字輪機(jī)架上；另設(shè)置有一條PCB線路板，其上安裝有低功耗單片機(jī)及附屬電路，并外引出四根線。使用本實(shí)用新型在可靠性、識(shí)別準(zhǔn)確性、大批量生產(chǎn)易行性方面都比現(xiàn)行方案有大幅提高。
文檔編號(hào)G01D5/12GK201589621SQ20092010948
公開(kāi)日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2009年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月24日
發(fā)明者劉新宇, 姜樹(shù)泉, 曹海明, 王瑞毅, 陳仲平 申請(qǐng)人:蘇州銀河龍芯科技有限公司