遠傳儀表編碼計數器的製作方法

2023-06-11 00:52:36 1

專利名稱：遠傳儀表編碼計數器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種編碼計數器技術領域，尤其涉及一種遠傳儀表編碼計數器。
背景技術：
階梯式收費是促使人們節約使用氣電水等資源的手段之一，現階段氣電水計量手 段的落後成為制約分段式收費實施的較大障礙。國家推行一戶一表政策的覆蓋面越來越 廣，用戶數量的急劇增長，特別是高層和安裝門禁系統用戶的增多，使得氣電水計量儀表的 抄收和管理變得困難。而居民氣電水階梯式收費的前提條件是一戶一表、抄表到戶，但目前 大部分的民用計量儀表遠不能達到這樣的要求。雖然安裝預付費IC卡表可以解決問題，但 是由於消耗了內置電池而產生了資源浪費和環境汙染，因此採用遠傳智能儀表是最節能環 保、最為有效的手段之一。現有的遠傳儀表大體分為脈衝式和直讀式兩大類。由於採用脈衝式遠傳儀表的抄 表系統是讀表發出的脈衝，而脈衝在採集和傳輸的過程中都很容易受到幹擾，因而導致讀 表錯誤。要杜絕這種讀表錯誤，必須將數據採集裝置放在表頭，表頭採集器和採集器間通過 簡單的傳輸控制協議進行傳輸，這樣可以有效地避免數據在傳輸過程由於幹擾而造成的讀 表錯誤。直讀式遠傳抄表系統應運而生，其配置的直讀式遠傳儀表傳感器部分平時都不工 作、不耗電，只在抄表的瞬間讀取計數輪位置的信號，通過單片機的處理後傳送至抄讀設備 中，從而實現遠程抄表。按採用傳感器的類型可分為接觸開關式、條形碼式、電阻式、攝像式 和光電式，其中光電式是較為合理有效的方式。光電式直讀遠傳儀表採用光、機、電一體化技術及絕對式光電編碼器原理，在每一 位機械計數輪的一側設置固定的光電發射源，在與其對應的計數輪上設置反射面或對射孔 的接收點，利用多個接收點或反射面的不同位置狀態來測量出計數輪的絕對角度位置，從 而準確地讀出計數輪在顯示窗的數字。微控制器在收到抄表指令後，根據上述原理讀出表 計的讀數，並遠程傳送給抄讀設備。九十年代初，出現了此類傳感器，這種傳感器是5元絕 對式角增量編碼器，基本技術原理是在碼盤的兩側分別設置5隻發射光電管和5隻接收光 電管。發射光電管發出的光經過帶特殊碼道的碼盤後，被接收光電管接收，形成一組唯一的 編碼。另外如中國專利申請號為200910300973. 6的一種四位角編碼器提出了一種採用特 殊碼對比的方法最終來確定計數輪的讀數，也是需要多組編碼才能判斷計數輪的讀數。
發明內容本實用新型的目的是為了解決現有計數器由於存在加工和裝配誤差，在字輪的進 位上就會出現不精確的現象，在實際的敏感元件感應過程中存在著感應的寬度，導致理論 上的碼道在實際的讀碼定位上出現較大誤差的問題，提供一種採用四元編碼加輔助碼的識 別方法，對帶有特殊碼道的計數輪進行編碼採樣，確定計數輪的位置信息，從而讀出計數輪 的讀數的遠傳儀表編碼計數器。本實用新型的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的一種遠傳儀表編碼計數器，包括發射板、發射光電管、計數輪、接收光電管、線路板、接收板、計數輪軸、計 數輪架，其特徵是所述的發射板和接收板分別設置在計數輪的兩端，在計數輪上設有同心 的兩條碼道，每條碼道都由透光和不透光兩部分組成，計數輪上設置有特殊碼道，並將計數 輪碼盤分成若干個識別區域。發射板和接收板具有一對多的發射模式和多對一的接收模式，再利用單片機的收 發順序設計；採用四元編碼加輔助碼組合形成編碼系統，計數輪碼盤的識別區域為若干個 不等分的區域。藉助於敏感元件發射板和接收光電管讀出了一種二進位碼，這樣在一個計數輪的 一整圈中，敏感元件發射板和接收光電管產生了 22種不同的信號狀態，其中的16組直讀碼 每次以格雷碼的形式從一個狀態到另一個狀態時，只有一個信號改變，並且在每條碼道透 光與不透光的角度至少變化一次；另外的4組識別碼也以循環二進位碼對4組對直讀碼重 碼識別驗證；最後的2組進位碼對進位直讀碼判別。作為優選，所述的發射板、計數輪、接收板各設有若干件，垂直套裝在計數輪軸上， 計數輪軸固定在計數輪架上，撥輪設有若干組，裝在撥輪軸上，撥輪軸與計數輪軸平行設 置。本實用新型產品可直接應用於氣表等直讀遠傳儀表的計數器上，可以讀出每個安裝在 垂直於計數輪軸的平面直徑上的計數輪無接觸敏感元件，光敏元件如發射板、接收光電管 和導光板相結合，減少了光敏元件的數量，如四個計數輪的計數器僅需12個光敏元件，五 個計數輪的計數器只需要15個光敏元件。作為優選，所述的輔助碼道包括識別碼道和進位碼道，識別碼是一種輔助碼，進位 碼道設置在數字的0和9之間。進位碼是為了判斷計數輪是否處於進位狀態而設置的特殊 碼，在編碼列表中指識別區域如9x和Ox所對應的輔助碼10 ；另外直讀碼即是不需要特殊 處理而直接讀取的編碼。作為優選，所述的發射板與發射光電管連接，接收光電管和接收板連接，發射光電 管和接收光電管接入線路板中。本實用新型採用光敏元件和導光板相結合，減少了光敏元 件的數量，因而可以大大簡化結構和裝配工藝，使因元器件的問題而出錯的概率大大降低， 例如，四個計數輪的計數器僅需12個光敏元件，五個計數輪的計數器只需要15個光敏元 件。作為優選，所述的發射板設有若干組發射極，接收板上設有若干組接收極。通過 發射板和接收板實現一對多的發射模式和多對一的接收模式，再利用單片機的收發順序設 計，組成識別碼道位置的編碼，從而確定計數輪的角位置。如三個發射光敏元件和兩個接收 光敏元件，即同一發射光敏元件發出的光經過任意兩個或以上的導光點後不能匯聚與同一 接收光敏元件。作為優選，所述的接收板的兩側分別設有左擋光罩和右擋光罩。本實用新型的有效效果是只要四元編碼經過添加輔助碼即可單獨判斷每個計數 輪的角位置；雖然只提及光電對射式絕對式編碼器，但其原理也同樣適合用於光電反射式 等其他形式；本產品可直接應用於氣表、電錶和水錶等直讀遠傳儀表的計數器上，用於讀 出每個安裝在垂直於計數輪軸的平面直徑上的計數輪無接觸敏感元件，靈敏度高；採用光 敏元件和導光板相結合，減少了光敏元件的數量，可以大大簡化結構和裝配工藝，節約了成 本，使因元器件的問題而出錯的概率大大降低。[0015]因此，本實用新型是一種結構設計合理，計量準確，靈敏度高的遠傳儀表編碼計數 器。

圖1是本實用新型的一種結構示意圖。圖2是本實用新型的一種每個計數輪碼盤上的識別區域與對應編碼示意圖。圖3是本實用新型發射光敏元件和接收光敏元件一種實施例示意圖。圖4是本實用新型圖2的一種所對應的碼道結構示意圖。圖5是本實用新型圖1的一種接收板及導光點布置結構示意圖。圖6是本實用新型圖3的一種發射板及導光點布置結構示意圖。圖中1.發射板、101.第一發射組，102.第二發射組，103.第三發射組，104.發射 極腳，2.發射光電管、3.計數輪、301.識別碼道，302.進位碼道，303.直讀道碼，4.接收光 電管、5.線路板、6.接收板、601. 一組接收，602. 二組接收，603.接收極腳，7.撥輪軸、8.撥 輪、9.左擋光罩、10.右擋光罩、11、計數輪軸，12.計數輪架。
具體實施方式
下面通過實施例，並結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。參見圖1，本實施例一種遠傳儀表編碼計數器，設有發射板1，與發射板1連接的發 射光電管2，相互平行且垂直套裝在計數輪軸11上的8個計數輪3，接收光電管4和接收板 6連接，且發射光電管2和接收光電管4都接入線路板5中，發射板1和接收板6分別設置 在計數輪3的兩側。把計數輪軸11固定在計數輪架12上，撥輪8同樣設有8組，裝在撥輪軸7上，撥 輪軸7與計數輪軸11相互平行。在發射板1上設有三個發射極腳104，接收板6上設有兩個接收極腳603，參見圖 3，由此構成第一發射組101，第二發射組102，第三發射組103，以及一組接收601和二組接 收 602。如圖4所示，在計數輪3上設有同心的兩條碼道，每條碼道都由透光和不透光兩部 分組成，外圈為機械讀數數字及其區域，內部為碼道角度的劃分。在計數輪3上設有識別碼 道301、進位碼道302、直讀道碼303，還設有特殊碼道，並將計數輪3碼盤分成如圖中所示 的不等分的識別區域。在正常狀態下，四元光敏元件只能產生16個狀態，在計數輪上0 9任意的數字進位時都存在讀數的「死角」，即產生誤碼。根據通用計數器的特點，將每個機械讀數區域進行識別二等分，前區標記為a，後 區標記為b，例如機械讀數為2的識別區域分別為2a和2b。如此設計時會產生4組對重碼。例如一種方式，每個計數輪碼盤上的識別區域與對應編碼，如圖2所示，當單片機 接收到的二進位 0111、0110、0010、1110、1100、0100、1101、1001、1000 或 1011 時，分別直接 編譯為 lb、2a、2b、4a、4b、5a、6b、7a、7b 或 9a，即計數輪讀數分別為 1、2、2、4、4、5、6、7、7 或 9 ；而接收到的直讀碼為0001、0101、1010或0011時，單片機開始讀取輔助碼。編碼000100、 010101、01010100、101000、101010、010110、010111、101011、101001 和 001100 分別編譯為 0a、0b、la、3a、3b、5b、6a、8a、8b 和 9b，即計數輪讀數分別為 0、0、1、3、3、5、6、8 和 9。當編碼為000110或001110時，說明低位計數輪處於9進0的過程中，則高位計數輪處於a識別區， 低位計數輪一律編譯為數字0，高位計數輪處於b識別區，低位計數輪一律讀為數字9。例如 千位計數輪編碼為0110，即2a，個十百位計數輪編碼為000110或001110，則該編碼計數器 讀數為2000 ；而千位計數輪編碼為0010，即2b，個十百位計數輪編碼為000110或001110， 則該編碼計數器讀數為1999 ；如果所有計數輪編碼為000110或001110，則讀數為0。 上述實施例是對本實用新型的說明，不是對本實用新型的限定，任何對本實用新 型的簡單變換後的結構均屬於本實用新型的保護範圍。
權利要求一種遠傳儀表編碼計數器，包括發射板(1)、發射光電管(2)、計數輪(3)、接收光電管(4)、線路板(5)、接收板(6)、計數輪軸(11)、計數輪架(12)，其特徵是所述的發射板(1)和接收板(6)分別設置在計數輪(3)的兩端，在計數輪(3)上設有同心的兩條碼道，每條碼道都由透光和不透光兩部分組成，計數輪(3)上設置有特殊碼道，並將計數輪(3)碼盤分成若干個識別區域。
2.根據權利要求1所述的遠傳儀表編碼計數器，其特徵在於所述的發射板(1)、計數輪(3)、接收板(6)各設有若干件，垂直套裝在計數輪軸(11)上，計數輪軸(11)固定在計數輪 架(12)上，撥輪⑶設有若干組，裝在撥輪軸(7)上，撥輪軸(7)與計數輪軸(11)平行設置。
3.根據權利要求1所述的遠傳儀表編碼計數器，其特徵在於所述的輔助碼道包括識別 碼道(301)和進位碼道(302)，識別碼是一種輔助碼，進位碼道設置在數字的0和9之間。
4.根據權利要求1或2所述的遠傳儀表編碼計數器，其特徵在於所述的發射板(1)與 發射光電管⑵連接，接收光電管⑷和接收板(6)連接，發射光電管⑵和接收光電管(4)接入線路板(5)中。
5.根據權利要求1或2所述的遠傳儀表編碼計數器，其特徵在於所述的發射板(1)設 有若干組發射極，接收板(6)上設有若干組接收極。
6.根據權利要求1或2所述的遠傳儀表編碼計數器，其特徵在於所述的接收板(6)的 兩側分別設有左擋光罩(9)和右擋光罩(10)。
專利摘要本實用新型涉及一種編碼計數器技術領域，尤其涉及一種遠傳儀表編碼計數器，解決了現有計數器在字輪的進位上出現不精確、在實際的讀碼定位上出現誤差的問題，包括發射板、發射光電管、計數輪、接收光電管、線路板、接收板、計數輪軸、計數輪架，發射板和接收板分別設置在計數輪的兩端，在計數輪上設有同心的兩條碼道，每條碼道都由透光和不透光兩部分組成，發射板和接收板具有一對多的發射模式和多對一的接收模式，再利用單片機的收發順序設計；採用四元編碼加輔助碼組合形成編碼系統；計數輪上設置有特殊碼道，並將計數輪碼盤分成若干個不等分的識別區域。
文檔編號G01D5/347GK201607239SQ20102000197
公開日2010年10月13日 申請日期2010年1月8日 優先權日2010年1月8日
發明者錢杭妹, 陳亮 申請人:錢杭妹;陳亮