一種計數器的製作方法
2023-05-15 20:11:06
專利名稱：一種計數器的製作方法
技術領域：
本實用新型應用於水錶、電錶、煤氣表以及採用傳統機電式十進位計數器 的計量領域，尤其涉及一種具有電子計數功能的機電式計數器。
背景技術：
目前，機電式計數器的電子計數方法主要有兩種
一種是脈衝式，即通過對計數器的轉動圈數通過光、磁或諧振感應方式等 進行脈衝輸出計量，每轉動一圈(次)便輸出一個脈衝或脈衝組再由電子系統 進行處理並加以累計和存儲，以此實現計量儀表對其所要計量的物理量的計量。 採用機械和電子分別獨立計數存儲、雙重計量，這樣，雖然結構簡單成本低， 但是存在兩個問題 一、脈衝計量易受幹擾和攻擊，影響計量的準確性，而且 計量誤差會累加；二、脈衝計量裝置必須保證在計量的全過程中始終處於工作 狀態，因此會產生較大的功耗，同時相關器件的使用壽命受到影響。
另一種是直讀式，即通過在每個字輪上設置編碼盤與光電傳感器相配合， 電子系統直接讀取編碼信號，信號編碼能對字輪的IO進位數進行準確分辨，故 稱直讀式計數器，這種方法的特點是平時可以在無源狀態下待機，讀取信號時 可以在隨機的任何時候進行。採用機械計數和存儲，而電子系統直接讀取機械 計量值，這樣，雖然不存在計量誤差也不易被外界幹擾和攻擊，但由於其結構 較為複雜，採用的光電傳感器數量較多，故其整體的可靠性和成本就相對欠缺， 性價比相對較低。
發明內容為了解決上述的技術問題，本實用新型的目的是彌補目前現有機電式計數 器在實際使用中所存在的缺陷或不足，提供一種高可靠性、低成本、低功耗的 機電式計數器的電子計數方法及採用該方法的計數器。
為了達到上述的目的，本實用新型採用了以下的技術方案
一種計數器，包括殼體，殼體內設有字輪軸，字輪軸上設有若干個柱面印 有數碼的普通字輪，相鄰字輪之間通過進位齒輪傳動進位，所述字輪軸上設有 一個採樣字輪，採樣字輪與普通字輪通過進位齒輪傳動進位，所述採樣字輪上 設有用於將其圓周區分為多個不同圓弧區域的編碼結構，所述殼體上設有與編 碼結構相對應的傳感器，所述傳感器連接有電子系統，傳感器按照固定的採樣 周期採樣，電子系統通過比較相鄰兩次採樣結果來確定計數值及計數存儲。
作為優選，上述編碼結構為格雷碼結構，上述傳感器的採樣周期小於採樣 字輪旋轉回到同一圓弧區域的最短時間；當然，上述編碼結構也可以為非格雷 碼結構，則上述傳感器的採樣周期應當小於採樣字輪旋轉經過最小圓弧區域的 最短時間。
上述編碼結構可以是如公開號為CN1147821C的專利文獻"機械轉輪式計數 器及其電子數位化讀取方法"中描述的編碼結構和讀取方法；但是，作為優選， 上述編碼結構包括設在採樣字輪端面上的若干道同心的圓環碼道，所述圓環碼 道由相間分布的若干透空段和非透空段構成，所述採樣字輪兩側均設有信號採 樣板，兩信號採樣板上相對設置有若干對與圓環碼道相對應的光電發射和接收 傳感器。
上述信號採樣板上設有1對傳感器，所述採樣字輪端面上設有一道圓環碼 道，所述圓環碼道由相同大小的一透空段和一非透空段構成。
上述信號採樣板上設有2對傳感器，所述採樣字輪端面上由外至內設有同心的第二、第一圓環碼道，所述的各圓環碼道之間和各傳感器之間的位置關係 如下
對應第二圓環碼道的傳感器在信號採樣板上的位置角度為90° +X，與之相 對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為0° +X、 180° +X; 對應第一圓環碼道的傳感器在信號採樣板上的位置角度為90° +Y，與之相
對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為90° +Y、 270° +Y; 其中，0° <X、 Y< 360° 。
上述信號採樣板上設有4對傳感器，所述採樣字輪端面上由外至內設有同 心的第四、第三、第二、第一圓環碼道，所述的各圓環碼道之間和各傳感器之
間的位置關係如下
對應第四圓環碼道的傳感器在信號採樣板上的位置角度為90。 +X，與之相 對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為36° +X、 72° +X、 108° +X、 144° +X、 216。 +X、 252° +X、 288° +X、 324。 +X;
對應第三圓環碼道的傳感器在信號採樣板上的位置角度為90° +Y，與之相 對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為54° +Y、 126° +Y、 234° +Y、 306° +Y;
對應第二圓環碼道的傳感器在信號採樣板上的位置角度為90° +Z，與之相 對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為0° +Z、 180° +Z;
對應第一圓環碼道的傳感器在信號採樣板上的位置角度為90° +U，與之相 對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為90° +U、 270° +U;
其中，0° <X、 Y、 Z、 U< 360° 。
此外，上述的各圓環碼道之間和各傳感器之間的位置關係如下對應第四圓環碼道的傳感器在信號採樣板上的位置角度為90。
+X，與之相
對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為18° +X、 72° +X、 108° +X、 162° +X、 198° +X、 252° +X、 288° +X、 342° +X;
對應第三圓環碼道的傳感器在信號採樣板上的位置角度為0° +Y，與之相對 應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為54° +Y、 126° +Y、 234 ° +Y、 306° +Y;
對應第二圓環碼道的傳感器在信號採樣板上的位置角度為90° +Z，與之相 對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為0° +Z、 180° +Z;
對應第一圓環碼道的傳感器在信號採樣板上的位置角度為90。 +U，與之相 對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為90° +U、 270° +U; 其中，0° <X、 Y、 Z、 U< 360° 。
上述的若干圓環碼道之間可以設有圓環間隔，也可以上述的若干圓環碼道 的透空段部分相互連通；上述的第一圓環碼道和第二圓環碼道合併成一道圓環 碼道，對應該圓環碼道的兩對傳感器在信號採樣板上的位置角度為0° +U、 90 ° +U，與之相對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為0° +U、 180° +U，其中，0° <U< 360° 。
作為優選，上述信號採樣板以PCB板為基底，PCB板上直接封裝有傳感器芯 片裸片，傳感器晶片裸片周圍設有聚光的塑料外框，所述信號採樣板通過插接 方式連接在殼體上。
本實用新型由於採用了以上的技術方案，電子系統通過定時採樣、讀取編 碼的方式來計量採樣字輪的旋轉圈數從而達到電子計數並存儲的目的，完全可 以替代現有的脈衝式機電計數器，並且具有抗幹擾能力強、計量誤差小、可靠性好、功耗小、使用壽命長等優點，相對於直讀式機電計數器，本發明創造大 大降低了製造成本，具有較高的性價比。
圖1是本實用新型的結構示意圖。 圖2是圖1中的A向示意圖。
圖3是實施例1的圓環碼道和傳感器設置示意圖。 圖4是實施例2的圓環碼道和傳感器設置示意圖。 圖5是實施例3的圓環碼道和傳感器設置示意圖。 圖6是實施例4的圓環碼道和傳感器設置示意圖。 圖7是實施例5的圓環碼道和傳感器設置示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
做一個詳細的說明。 實施例1:
如圖l、圖2、圖3所示的一種計數器，包括殼體7，殼體7內設有字輪軸 1和進位齒輪軸8，字輪軸1上設有4個柱面印有數碼的普通字輪2和一個採樣 字輪5，進位齒輪軸8上設有進位齒輪9，在採樣字輪5兩側均設有信號採樣板 6，兩信號採樣板6上相對設置1對光電發射和接收傳感器4，相鄰字輪之間通 過進位齒輪9和進位撥齒3傳動進位，採樣字輪5端面上設有用於將其圓周區 分為2個不同區域位置的1道圓環碼道51,所述圓環碼道由相同大小的一透空 段和一非透空段構成，所述傳感器4連接有電子系統，傳感器4按照固定的採 樣周期採樣，電子系統通過比較相鄰兩次採樣結果來確定計數值及計數存儲， 其中，上述傳感器4的採樣周期小於採樣字輪5旋轉回到同一圓弧區域的最短時間。
上述的編碼結構使得採樣字輪5的圓周被分成2等份，每一份的圓弧區域 內都具有不同編碼從而構成格雷碼碼盤結構，電子系統通過採樣獲得的編碼信 號對照邏輯表就可以唯一確定採樣字輪旋轉經過或者所處的位置，進而可以判
斷是否已經旋轉一圈以及計數並存儲。上述信號採樣板6以PCB板為基底，PCB 板上直接封裝有傳感器晶片裸片，傳感器晶片裸片周圍設有聚光的塑料外框， 所述信號採樣板6通過插接方式連接在殼體7上。
實施例2:
如圖4所示的一種計數器，相對於實施例l，本實施例的信號採樣板上設有 2對傳感器，所述採樣字輪端面上由外至內設有同心的第二、第一圓環碼道，各 圓環碼道51之間設有圓環間隔52，上述的2對傳感器排列在同一條半徑線上， 各圓環碼道與相對應的傳感器的位置關係如下
對應第二圓環碼道的傳感器在信號採樣板上的位置角度設為90° ，則與之
相對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為0° 、 180° ;
對應第一圓環碼道的傳感器在信號採樣板上的位置角度設為90° ，則與之 相對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為90° 、 270° 。
上述的編碼結構使得採樣字輪5的圓周被分成4等份，每一份的圓弧區域 內都具有不同編碼從而構成格雷碼碼盤結構，電子系統通過採樣獲得的編碼信 號對照邏輯表就可以唯一確定採樣字輪旋轉經過或者所處的位置，進而可以判 斷是否已經旋轉一圈以及計數並存儲。其他同實施例l。
實施例3:
如圖5所示的一種計數器，相對於實施例2，本實施例將上述第一圓環碼道和第二圓環碼道合併成一道圓環碼道，對應該圓環碼道的兩對傳感器在信號採 樣板上的位置角度設為0° 、 90° ，則與之相對應的該碼道上透空段和非透空段
的分界線的角度分別為0° 、 180° 。其他同實施例2。這樣的結構可以減小採
樣字輪的體積或者降低製造工藝要求。
實施例4:
如圖6所示的一種計數器，相對於實施例l，本實施例的信號採樣板上設有 4對傳感器，所述採樣字輪端面上由外至內設有同心的第三、第二、第一圓環碼 道，各圓環碼道51的透空段部分相互連通，所述的各圓環碼道與相對應的傳感 器的位置關係如下
對應第三圓環碼道的傳感器在信號採樣板上的位置角度設為90° ，則與之 相對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為36° 、 72° 、 108° 、 144° 、 216° 、 252° 、 288° 、 324。；
對應第二圓環碼道的傳感器在信號採樣板上的位置角度設為90° ，則與之 相對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為54° 、 126° 、 234° 、 306° ;
對應第一圓環碼道的傳感器在信號採樣板上的位置角度設為0° 、 90° ，則 與之相對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為0° 、 180° 。
這樣的結構同樣是為了減小採樣字輪的體積或者降低製造工藝要求。 上述的編碼結構使得採樣字輪5的圓周被分成16份，每一份的圓弧區域內 都具有不同編碼從而構成格雷碼碼盤結構，電子系統通過採樣獲得的編碼信號 對照邏輯表就可以唯一確定採樣字輪旋轉經過或者所處的位置，進而可以判斷 是否已經旋轉一圈以及計數並存儲。其他同實施例l。實施例5:
如圖7所示的一種計數器，相對於實施例4，本實施例的3道圓環碼道與相
對應的傳感器的位置關係如下-
對應第三圓環碼道的傳感器在信號採樣板上的位置角度設為90° ，則與之 相對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為18° 、 72° 、 108° 、 162。 、 198° 、 252。 、 288。 、 342° ;
對應第二圓環碼道的傳感器在信號採樣板上的位置角度設為0° ，則與之相 對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為54° 、 126° 、 234° 、 306° ;
對應第一圓環碼道的傳感器在信號採樣板上的位置角度設為0° 、 90° ，則
與之相對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為0° 、 180° ;
其他同實施例4。
上述實施例中，採樣字輪7上任一圓環碼道上的透空和非透空段對換或者 與信號採樣板5上相對應的傳感器同時旋轉相同的角度，各圓環碼道之間可以 有間隔，也可沒有間隔，當將各圓環碼道間取消間隔，相鄰圓環碼道上相近的 透空段和非透空段可相互連接，都不影響上述實施例的實施結果，均可以視為 本實用新型的等效結構，落入本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種計數器，包括殼體(7)，殼體(7)內設有字輪軸(1)，字輪軸(1)上設有若干個柱面印有數碼的普通字輪(2)，相鄰字輪之間通過進位齒輪(9)傳動進位，其特徵在於，所述字輪軸(1)上設有一個採樣字輪(5)，採樣字輪(5)與普通字輪(2)通過進位齒輪(9)傳動進位，所述採樣字輪(5)上設有用於將其圓周區分為多個不同圓弧區域的編碼結構，所述殼體(7)上設有與編碼結構相對應的傳感器(4)，所述傳感器(4)連接有電子系統，傳感器(4)按照固定的採樣周期採樣，電子系統通過比較相鄰兩次採樣結果來確定計數值及計數存儲。
2. 根據權利要求1所述的一種計數器，其特徵在於，所述編碼結構為格雷碼結 構，所述傳感器的採樣周期小於採樣字輪旋轉回到同一圓弧區域的最短時間。
3. 根據權利要求1所述的一種計數器，其特徵在於，所述編碼結構為非格雷碼 結構，所述傳感器的採樣周期小於採樣字輪旋轉經過最小圓弧區域的最短時 間。
4. 根據權利要求2所述的一種計數器，其特徵在於，所述編碼結構包括設在採 樣字輪(5)端面上的若干道同心的圓環碼道(51)，所述圓環碼道(51)由 相間分布的若干透空段和非透空段構成，所述採樣字輪(5)兩側均設有信號 採樣板(6)，兩信號採樣板(6)上相對設置有若干對與圓環碼道相對應的光 電發射和接收傳感器(4)。
5. 根據權利要求4所述的一種計數器，其特徵在於，所述信號採樣板上設有1 對傳感器，所述採樣字輪端面上設有一道圓環碼道，所述圓環碼道由相同大 小的一透空段和一非透空段構成。
6. 根據權利要求4所述的一種計數器，其特徵在於，所述信號採樣板上設有2 對傳感器，所述採樣字輪端面上由外至內設有同心的第二、第一圓環碼道，所述的各圓環碼道之間和各傳感器之間的位置關係如下對應第二圓環碼道的傳感器在信號採樣板上的位置角度為90° +X，與之相對 應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為0° +X、 180° +X;對應第一圓環碼道的傳感器在信號採樣板上的位置角度為90° +Y，與之相對 應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為90° +Y、 270° +Y; 其中，0° <X、 Y< 360° 。
7. 根據權利要求4所述的一種計數器，其特徵在於，所述信號採樣板上設有4 對傳感器，所述採樣字輪端面上由外至內設有同心的第四、第三、第二、第一圓環碼道。
8. 根據權利要求7所述的一種計數器，其特徵在於，所述的各圓環碼道之間和 各傳感器之間的位置關係如下對應第四圓環碼道的傳感器在信號採樣板上的位置角度為90。 +X，與之相對 應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為36° +X、 72° +X、 108° +X、 144。 +X、 216° +X、 252。 +X、 288° +X、 324。 +X;對應第三圓環碼道的傳感器在信號採樣板上的位置角度為90° +Y，與之相對 應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為54° +Y、 126° +Y、 234° +Y、 306° +Y;對應第二圓環碼道的傳感器在信號採樣板上的位置角度為90° +Z，與之相對 應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為0° +Z、 180° +Z; 對應第一圓環碼道的傳感器在信號採樣板上的位置角度為90° +U，與之相對 應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為90° +U、 270° +U; 其中，0° <X、 Y、 Z、 U< 360° 。
9. 根據權利要求7所述的一種計數器，其特徵在於，所述的各圓環碼道之間和各傳感器之間的位置關係如下對應第四圓環碼道的傳感器在信號採樣板上的位置角度為90。 +X，與之相對 應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為18° +X、 72° +X、 108° +X、 162° +X、 198° +X、 252° +X、 288° +X、 342° +X;對應第三圓環碼道的傳感器在信號採樣板上的位置角度為0° +Y，與之相對 應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為54° +Y、 126° +Y、 234。 +Y、 306。 +Y;對應第二圓環碼道的傳感器在信號採樣板上的位置角度為90° +Z，與之相對 應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為0° +Z、 180° +Z; 對應第一圓環碼道的傳感器在信號採樣板上的位置角度為90° +U，與之相對 應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為90° +U、 270° +U; 其中，0° <X、 Y、 Z、 U< 360° 。
10. 根據權利要求5至9中任一項所述的一種計數器，其特徵在於，所述的 若干圓環碼道(51)之間設有圓環間隔(52)。
11. 根據權利要求5至9中任一項所述的一種計數器，其特徵在於，所述的 若干圓環碼道(51)之間相鄰的透空段部分相互連通。
12. 根據權利要求6或8或9所述的一種計數器，其特徵在於，所述的第一 圓環碼道和第二圓環碼道合併成一道圓環碼道，對應該圓環碼道的兩對傳感 器在信號採樣板上的位置角度為0° +U、 90° +U，與之相對應的該碼道上透 空段和非透空段的分界線的角度分別為0° +U、 180° +U，其中，0° <U < 360° 。
13. 根據權利要求4至9中任一項所述的一種計數器，其特徵在於，所述信號採樣板(6)以PCB板為基底，PCB板上直接封裝有傳感器晶片裸片，傳感 器晶片裸片周圍設有聚光的塑料外框，所述信號採樣板(6)通過插接方式連 接在殼體(7)上。
專利摘要本實用新型公開了一種計數器，包括殼體，殼體內設有字輪軸，字輪軸上設有若干個柱面印有數碼的普通字輪，相鄰字輪之間通過進位齒輪傳動進位，字輪軸上設有一個採樣字輪，採樣字輪與普通字輪通過進位齒輪傳動進位，採樣字輪上設有用於將其圓周區分為多個不同圓弧區域的編碼結構，所述殼體上設有與編碼結構相對應的傳感器，傳感器連接有電子系統，傳感器按照固定的採樣周期採樣。本技術方案電子系統通過定時採樣、讀取編碼的方式來計量採樣字輪的旋轉圈數從而達到電子計數並存儲的目的，完全可以替代現有的脈衝式機電計數器，並且具有抗幹擾能力強、計量誤差小、可靠性好、功耗小、使用壽命長等優點。
文檔編號G06M1/00GK201142085SQ200720186118
公開日2008年10月29日 申請日期2007年12月18日 優先權日2007年12月18日
發明者健 方 申請人:王 英