本發(fā)明涉及燃氣表計度碼盤及方法，特別涉及一種燃氣表計度碼盤及計度方法。

背景技術(shù)：

一般的民用燃氣表都是機械字輪計度器，它只能作為就地查看用，如果要對民用燃氣表進行遠程抄表或進行數(shù)碼顯示，則需要對這種燃氣表進行改進，使計度器的計度數(shù)字能夠變成電信號進行傳輸，才能實現(xiàn)遠程抄表和數(shù)碼顯示。

現(xiàn)有的對燃氣表的機械字輪計度器進行改進的方法是將計度器設(shè)計多個透光孔，用光電耦合電路編碼方式把計度器的數(shù)字位置轉(zhuǎn)變成電信號。

目前，在計度器的透光孔和編碼方式設(shè)計中出現(xiàn)了很多方法，但這些方法都存在由于安裝誤差和光電耦合位置不準確以及其他因素造成的錯誤碼情況。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種燃氣表計度碼盤及計度方法。所述的計度碼盤采用了用于數(shù)據(jù)檢測的半圓弧環(huán)形透光孔外加一位用于數(shù)據(jù)鎖存的圓形透光孔的設(shè)計，所述的計度方法為對燃氣表計度碼盤數(shù)字位置的編碼方法，采用這種透光孔的設(shè)計和計度碼盤的編碼方法在單片機讀取編碼的過程中明顯減少了錯碼率。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種燃氣表計度碼盤，包括計度碼盤及其控制電路板，所述的計度碼盤為圓形結(jié)構(gòu)，中間開有安裝孔，圓周外沿設(shè)有輪齒，每兩個輪齒為一個計度碼，從0-9布置，每個碼盤為一個計量位，根據(jù)計量位(如：個、時、百、千、萬)設(shè)置所述燃氣表的碼盤數(shù)量。

在所述的計度碼盤盤內(nèi)設(shè)有半圓弧環(huán)形透光孔，在每個計度碼輪齒范圍內(nèi)均設(shè)有圓形透光孔。

所述的計度碼盤控制電路板包括單片機芯片、模擬開關(guān)芯片、光電耦合矩陣電路、三極管行選擇電路及其外圍電阻和電容。

所述的光電耦合矩陣電路每列為一個計量位，列數(shù)根據(jù)計量位數(shù)設(shè)置，每列中含有六個光電耦合單元，每個光電耦合都單元包括一對紅外發(fā)光二極管和光敏三極管，其中五個光電耦合單元為數(shù)據(jù)檢測位，另一個光電耦合單元為數(shù)據(jù)鎖存位。

所述的計度碼盤控制電路板布置為一個主控制板和若干個檢測電路板，檢測電路板安裝在底板上，通過信號電纜與主控制板相連接，每個檢測電路板各檢測一位碼盤位置數(shù)據(jù)，檢測電路板數(shù)量根據(jù)計量位進行設(shè)置，所述的檢測電路板一側(cè)開有半圓槽，將光電耦合矩陣電路中的每列的六個光電耦合單元中的五個光電耦合單元布置在一個檢測電路板上并按半圓周均勻布置，與計度碼盤的半圓弧環(huán)形透光孔相對應(yīng)，進行數(shù)據(jù)檢測，另一個光電耦合單元布置在半圓周外部，與計度碼盤的圓形透光孔相對應(yīng)，進行數(shù)據(jù)鎖存。

所述的計度碼盤控制電路板的主控制板上設(shè)有單片機芯片、模擬開關(guān)芯片、三極管行選擇電路及其外圍電阻和電容，所述的單片機芯片優(yōu)選型號為：STM32,模擬開關(guān)芯片優(yōu)選型號為：CD4051。

所述的模擬開關(guān)芯片通過I0/O0-I4/O4端子連接光電耦合矩陣電路的列輸出信號端，通過數(shù)字輸出端口A0-A2連接單片機芯片的D7-D9端子，通過I5/O5連接單片機的A/D端子，由單片機的D7-D9端子發(fā)出列選擇指令，模擬開關(guān)芯片的A0-A2接收到列選擇指令，檢測各列的信號狀態(tài)，通過模擬輸出端口I5/O5把檢測到的數(shù)據(jù)傳送給單片機芯片的數(shù)據(jù)端口A/D。

所述的單片機芯片還通過數(shù)據(jù)端口D1-D6連接三極管行選擇電路，并通過三極管行選擇電路連接光電耦合矩陣電路的行輸入端，通過控制每個三極管的通斷控制各行中光電耦合單元的紅外發(fā)光二極管是否被點亮。

一種燃氣表計度碼盤的計度方法，包括以下步驟：

步驟一、將所述的計度碼盤控制電路板中的檢測電路板按計量位數(shù)順序布置，使每個檢測電路板的半圓弧圓心與每個計度碼盤的圓心相對應(yīng)，使計度碼盤上的半圓弧環(huán)形透光孔與檢測電路板上按半圓周布置的五個光電耦合單元相對應(yīng)。

步驟二、由單片機芯片的數(shù)據(jù)端D1首先發(fā)出一個脈沖，三極管開關(guān)T1導(dǎo)通使每個計量位的第一行的光電耦合單元的紅外發(fā)光二極管通電發(fā)光，這時，如果這個紅外發(fā)光二極管位于計度碼盤半圓弧環(huán)形透光孔中，其所對應(yīng)的光敏三極管即接收到信號，并把信號發(fā)送給模擬開關(guān)芯片的I/O接收端。

步驟三、由單片機的D7-D9端子發(fā)出列選擇指令，模擬開關(guān)芯片的A0-A2接收到列選擇指令后，檢測各列的信號狀態(tài)，通過模擬輸出端口I5/O5把檢測到的數(shù)據(jù)按列選擇順序傳送給單片機芯片的數(shù)據(jù)端口A/D。

步驟四、按上述步驟二和步驟三方法依次將第二行-第五行光電耦合單元的紅外發(fā)光二極管點亮，其數(shù)據(jù)信息也依次最終由單片機的數(shù)字輸入端口進行接收，掃描時進行逐行掃描，使光電耦合信號不受周圍臨近信號的干擾，降低了錯誤率。

進一步地，在每次將各行的光電耦合單元的紅外發(fā)光二極管點亮的同時，由單片機的D6端子發(fā)出脈沖，使第六行的光電耦合單元的紅外發(fā)光二極管點亮，這個控制位為數(shù)據(jù)鎖存位，當數(shù)據(jù)鎖存位接到導(dǎo)通信號時，才將各列接收的信號發(fā)送給模擬開關(guān)芯片的I/O接收端，數(shù)據(jù)鎖存位能夠使計度碼盤在轉(zhuǎn)到位時才將信號進行發(fā)送，避免了沒轉(zhuǎn)到位時，由于安裝造成的兩個位置邊緣的信號錯誤。

當數(shù)據(jù)鎖存位接到信號并將各列接收的信號發(fā)送給模擬開關(guān)芯片的I/O接收端后，單片機結(jié)束本行的脈沖輸出，并開始下一行的脈沖輸出，保證了數(shù)據(jù)接收的準確性。

步驟五、單片機每次讀取一行的所有列的信號狀態(tài)，并按每個列進行保存，按信號的狀態(tài)判斷計度碼盤的位置，并由計度碼盤的位置判斷計度器讀數(shù)。

進一步地，計度碼盤位置信息由光電耦合電路是否接通的數(shù)據(jù)信息進行編碼和判斷，優(yōu)選地進行下列編碼。

當計度碼盤的半圓弧環(huán)形透光孔旋轉(zhuǎn)到五個紅外發(fā)光二極管全部露出時，即信號為11111時，編碼為0。

計度碼盤進行逆時針旋轉(zhuǎn)，當半圓弧環(huán)形透光孔旋轉(zhuǎn)到下部四個紅外發(fā)光二極管全部露出，而最上面的紅外發(fā)光二極管被遮擋時，即信號為01111時，編碼為1；

以此類推，計度碼盤位置編碼如下：

這種計度碼盤以及編碼方法的設(shè)計使數(shù)據(jù)的在變換時，使碼盤在轉(zhuǎn)動時，每次只有一個數(shù)據(jù)位發(fā)生變化，對比二進制循環(huán)編碼方式，這種編碼方式不易受到干擾而發(fā)生數(shù)據(jù)錯誤，錯誤率明顯降低。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明的燃氣表計度碼盤及其控制電路板的設(shè)計采用單片機控制三極管行選擇電路，控制行掃描的時間，只有在需要抄表時才進行掃描，降低了設(shè)備的功耗。另外，掃描時進行逐行掃描，使光電耦合信號不受周圍臨近信號的干擾，降低了錯誤率。

2、本發(fā)明的燃氣表計度碼盤及計度方法設(shè)計了數(shù)據(jù)鎖存位，當數(shù)據(jù)鎖存位接到導(dǎo)通信號時，才將各列接收的信號發(fā)送給模擬開關(guān)芯片的I/O接收端，數(shù)據(jù)鎖存位能夠使計度碼盤在轉(zhuǎn)到位時才將信號進行發(fā)送，避免了沒轉(zhuǎn)到位時，由于安裝造成的兩個位置邊緣的信號錯誤。

3、本發(fā)明燃氣表計度碼盤及計度方法，采用的透光孔及編碼的設(shè)計使數(shù)據(jù)的在變換時，使碼盤在轉(zhuǎn)動時，每次只有一個數(shù)據(jù)位發(fā)生變化，對比二進制循環(huán)編碼方式，這種編碼方式不易受到干擾而發(fā)生數(shù)據(jù)錯誤，錯誤率明顯降低。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的計度碼盤結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的檢測電路板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的檢測電路板布置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的控制電路原理圖；

圖5是本發(fā)明的編碼原理示意圖。

其中：1-輪齒 2-鎖存位圓形透光孔 3-檢測位半圓弧環(huán)形透光孔 4-安裝孔 5-檢測位光電耦合單元 6-鎖存位光電耦合單元 7-檢測電路板 8-底板

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的具體實施方式進行詳細說明。

一種燃氣表計度碼盤，包括計度碼盤及其控制電路板。

如圖1所示，所述的計度碼盤為圓形結(jié)構(gòu)，中間開有安裝孔4，圓周外沿設(shè)有輪齒1，每兩個輪齒為一個計度碼，從0-9布置，每個碼盤為一個計量位，根據(jù)計量位(如：個、時、百、千、萬)設(shè)置所述燃氣表的碼盤數(shù)量。

在計度碼盤盤內(nèi)設(shè)有半圓弧環(huán)形透光孔3，在每個計度碼輪齒范圍內(nèi)均設(shè)有圓形透光孔2。

如圖4所示，所述的計度碼盤控制電路板包括單片機芯片、模擬開關(guān)芯片、光電耦合矩陣電路、三極管行選擇電路及其外圍電阻和電容。

所述的光電耦合矩陣電路每列為一個計量位，列數(shù)根據(jù)計量位數(shù)設(shè)置，每列中含有六個光電耦合單元，每個光電耦合都單元包括一對紅外發(fā)光二極管和光敏三極管，其中五個光電耦合單元為數(shù)據(jù)檢測位，另一個光電耦合單元為數(shù)據(jù)鎖存位。

如圖2、3所示，所述的計度碼盤控制電路板布置為一個主控制板和若干個檢測電路板7，檢測電路板7安裝在底板8上，通過信號電纜9與主控制板相連接，每個檢測電路板7各檢測一位碼盤位置數(shù)據(jù)，檢測電路板7數(shù)量根據(jù)計量位進行設(shè)置，所述的檢測電路板7一側(cè)開有半圓槽，將光電耦合矩陣電路中的每列的六個光電耦合單元中的五個光電耦合單元5布置在一個檢測電路板7上并按半圓周均勻布置，與計度碼盤的半圓弧環(huán)形透光孔3相對應(yīng)，進行數(shù)據(jù)檢測，另一個光電耦合單元6布置在半圓周外部，與計度碼盤的圓形透光孔2相對應(yīng)，進行數(shù)據(jù)鎖存。

如圖4所示，所述的計度碼盤控制電路板的主控制板上設(shè)有單片機芯片、模擬開關(guān)芯片、三極管行選擇電路及其外圍電阻和電容，所述的單片機芯片優(yōu)選型號為：STM32,模擬開關(guān)芯片優(yōu)選型號為：CD4051。

所述的模擬開關(guān)芯片通過I0/O0-I4/O4端子連接光電耦合矩陣電路的列輸出信號端，通過數(shù)字輸出端口A0-A2連接單片機芯片的D7-D9端子，通過I5/O5連接單片機的A/D端子，由單片機的D7-D9端子發(fā)出列選擇指令，模擬開關(guān)芯片的A0-A2接收到列選擇指令，檢測各列的信號狀態(tài)，通過模擬輸出端口I5/O5把檢測到的數(shù)據(jù)傳送給單片機芯片的數(shù)據(jù)端口A/D。

所述的單片機芯片還通過數(shù)據(jù)端口D1-D6連接三極管行選擇電路，并通過三極管行選擇電路連接光電耦合矩陣電路的行輸入端，通過控制每個三極管的通斷控制各行中光電耦合單元5的紅外發(fā)光二極管是否被點亮。

一種燃氣表計度碼盤的計度方法，包括以下步驟：

步驟一、將所述的計度碼盤控制電路板中的檢測電路板7按計量位數(shù)順序布置，使每個檢測電路板7的半圓弧圓心與每個計度碼盤的圓心相對應(yīng)，使計度碼盤上的半圓弧環(huán)形透光孔3與檢測電路板上按半圓周布置的五個光電耦合單元5相對應(yīng)。

步驟二、由單片機芯片的數(shù)據(jù)端D1首先發(fā)出一個脈沖，三極管開關(guān)T1導(dǎo)通使每個計量位的第一行的光電耦合單元5的紅外發(fā)光二極管通電發(fā)光，這時，如果這個紅外發(fā)光二極管位于計度碼盤半圓弧環(huán)形透光孔3中，其所對應(yīng)的光敏三極管即接收到信號，并把信號發(fā)送給模擬開關(guān)芯片的I/O接收端。

步驟三、由單片機的D7-D9端子發(fā)出列選擇指令，模擬開關(guān)芯片的A0-A2接收到列選擇指令后，檢測各列的信號狀態(tài)，通過模擬輸出端口I5/O5把檢測到的數(shù)據(jù)按列選擇順序傳送給單片機芯片的數(shù)據(jù)端口A/D。

步驟四、按上述步驟二和步驟三方法依次將第二行-第五行光電耦合單元5的紅外發(fā)光二極管點亮，其數(shù)據(jù)信息也依次最終由單片機的數(shù)字輸入端口進行接收；掃描時進行逐行掃描，使光電耦合信號不受周圍臨近信號的干擾，降低了錯誤率。

進一步地，在每次將各行的光電耦合單元的紅外發(fā)光二極管點亮的同時，由單片機的D6端子發(fā)出脈沖，使第六行的光電耦合單元6的紅外發(fā)光二極管點亮，這個控制位為數(shù)據(jù)鎖存位，當數(shù)據(jù)鎖存位接到導(dǎo)通信號時，才將各列接收的信號發(fā)送給模擬開關(guān)芯片的I/O接收端，數(shù)據(jù)鎖存位能夠使計度碼盤在轉(zhuǎn)到位時才將信號進行發(fā)送，避免了沒轉(zhuǎn)到位時，由于安裝造成的兩個位置邊緣的信號錯誤。

當數(shù)據(jù)鎖存位接到信號并將各列接收的信號發(fā)送給模擬開關(guān)芯片的I/O接收端后，單片機結(jié)束本行的脈沖輸出，并開始下一行的脈沖輸出，保證了數(shù)據(jù)接收的準確性。

步驟五、單片機每次讀取一行的所有列的信號狀態(tài)，并按每個列進行保存，按信號的狀態(tài)判斷計度碼盤的位置，并由計度碼盤的位置判斷計度器讀數(shù)。

進一步地，計度碼盤位置信息由光電耦合電路是否接通的數(shù)據(jù)信息進行編碼和判斷，優(yōu)選地進行下列編碼：

如圖5所示，當計度碼盤的半圓弧環(huán)形透光孔3旋轉(zhuǎn)到五個紅外發(fā)光二極管全部露出時，即信號為11111時，編碼為0。

計度碼盤進行逆時針旋轉(zhuǎn)，當半圓弧環(huán)形透光孔3旋轉(zhuǎn)到下部四個紅外發(fā)光二極管全部露出，而最上面的紅外發(fā)光二極管被遮擋時，即信號為01111時，編碼為1。

以此類推，計度碼盤位置編碼如下：

這種計度碼盤以及編碼方法的設(shè)計使數(shù)據(jù)的在變換時，使碼盤在轉(zhuǎn)動時，每次只有一個數(shù)據(jù)位發(fā)生變化，對比二進制循環(huán)編碼方式，這種編碼方式不易受到干擾而發(fā)生數(shù)據(jù)錯誤，錯誤率明顯降低。

以上實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于上述的實施例。上述實施例中所用方法如無特別說明均為常規(guī)方法。