CN100549629C - 三进制无乱码字轮码盘传感器 - Google Patents

Abstract

三进制无乱码字轮码盘传感器，包括机械计数器框架、安装在所述框架内转轴上的机械字轮、插装在所述字轮之间的柔性线路板和连接底板，其特征在于：所述字轮的径向平面按三进制编码法分区编码，所述字轮的左侧柔性线路板置有三只发光二极管发光，右侧柔性线路板相应位置置有的三只接收三极管读码，所述柔性线路板通过所述连接底板总线与微处理器电连接。本发明的有益效果：用三位三进制码盘代替二进制码盘，实现任意码盘位置无乱码，比当前的五位二进制码盘，减少2/5的光电二极管和光电三极管数量，达到了结构简单、方便实用，成本降低的目的。可应用于各类使用机械计数器的计量仪表和绝对码角位移传感器中。

Description

三进制无乱码字轮码盘传感器

技术领域

本发明属于码盘光电数字转换技术，具体涉及一种使用三进制编码法将机械码盘的数字量光电转换成电信号输出的字轮码盘传感器。

背景技术

近十年来，有一系列远程直读式水表、煤气表、电表、产品问世。中国专利“字轮码盘光电数字智能传感器”(ZL.98203808.9)实现了计量仪表机械字轮计数器显示数据的远传计量功能。它将字轮设计成光电字轮码盘，在字轮间隙中插入框架式光电总线插件组件，利用总线方式从码盘扇区读出对应的字轮数据。它适用于各种采用机械计数器进行计量显示的计量仪表。由于采用了微处理器和总线通讯技术，特别适用于远程自动抄表。具有无二次转换误差；只在抄表瞬间供电，启动传感器“读表”；容易实现本质安全防爆等一系列优点。但无论是ZL.98203808.9中国专利上发表的字轮码盘，还是当前产品中的字轮码盘，采用的都是二进制编码方式。ZL.98203808.9中国专利采用四位二进制编码方法，设计出四个同心圆周的编码字轮，但由于字轮转动的不到位会产生乱码，使读表无法辨识。在产品化过程中，由于易产生乱码这一原因，又设计出五位二进制编码码盘(图1、表1)，从图1可见，现有技术五位二-十进制编码码盘是在同一圆周上开孔。

相应的五位二-十进制字轮码盘码值表示于表1。由表1可见，每一次步进中都同时有3个二进制数变化，“过渡状态”不确定码很多，字轮转动不到位产生乱码的可能性大。实际使用结果仍不能完全消除乱码，还增加了软件复杂性和硬件成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能实现任意码盘位置无乱码、结构简单、使用方便的字轮码盘传感器新设计。

本发明的技术方案是：三进制无乱码字轮码盘传感器，包括机械计数器框架、安装在所述框架内转轴上的机械字轮、插装在所述字轮之间的柔性线路板和连接底板，其特征在于：所述字轮的径向平面按三进制编码法分区编码，字轮的左侧柔性线路板置有三只红外发光二极管，用置于字轮右侧柔性线路板相应位置的三只接收光电三极管读码，柔性线路板通过所述连接底板总线与微处理器电连接。

表1五位二-十进制字轮码盘码值表

所述字轮的径向平面按三进制编码法分区编码方法是：所述字轮的径向平面对应十个十进制数字分成十个扇区，接收光电三极管接收到的透射光或反射光按三进制分成高“H”、中“M”、低“L”三等，使十进制0位与“H”、“H”、“H”对应，并且按三位三-十进制字轮码盘码值表编码。

本发明的有益效果：用三位三进制码盘代替二进制码盘，实现任意码盘位置无乱码，比当前的五位二进制码盘，减少2/5的光电二极管和光电三极管数量，达到了结构简单、方便实用，成本降低的目的。可应用于各类使用机械计数器的计量仪表和和绝对码角位移传感器中。

附图说明

以下结合附图和实施例，对本发明作进一步说明。

图1五位二-十进制字轮径向平面布置图；

图2本发明传感器结构示意图；

图3柔性线路板左视图；

图4柔性线路板右视图；

图5三位三-十进制字轮径向平面布置图；

图6直射式(或反射式)光电码盘检测线路图。

图中，1.机械计数器框架；2.柔性线路板；3.机械字轮；4.连接底板；5.发光二极管；6.接收光电三极管。

具体实施方式

图2是本发明三进制无乱码字轮码盘传感器结构示意图，包括机械计数器框架1、安装在所述框架1内转轴上的机械字轮3、插装在所述机械字轮3之间的柔性线路板2和连接底板4。图中由5位十进制机械字轮3，0^#～5^#共6片双面柔性线路板2组成。图3和图4示出了柔性线路板左、右视图。在所述字轮3的左侧，即在柔性线路板2的右侧置有三只发光二极管5，柔性线路板2的左侧相应位置置有三只接收光电三极管6接受入射的红外光，用于读码检测字轮0～9的一个字位。0^#柔性线路板2只用接收光电三极管6接受入射的红外光，5^#柔性线路板2只用发光二极管5发射红外光。柔性线路板的五组组合对应字轮个位到万位：个位1^#→0^#，十位2^#→1^#，百位3^#→2^#，千位4^#→3^#，万位5^#→4^#。

图5为三位三-十进制字轮径向平面布置图，所述字轮径向平面对应十个十进制数字分成十个扇区，在同一圆周上设置透光区或反射条，按三进制要求将透射光或反射光按相对值的大小分成高、中、低三个等级，用H，M，L三个符号表示，即是一个三进制数码(图中用透光区或反射光条的宽狭表示)。每次检测一个字轮3，即可得到三个三进制数码，排列成一个三位三进制数。表2为三位三-十进制字轮码盘码值表，只有按码盘码值表要求编码，使十进制0位与“H”、“H”、“H”对应(是为了便于计算透射光或反射光的相对值)，采用这种三进制编码的字轮码盘，字轮转动时不会产生乱码。表中：

①十进制数0→7以及9→0的每次转动变化过程中三进制数只变化1位数，而且这一位数仅是H→M，M→H或M→L，L→M变化，无论字轮到位，或不到位都不会出現乱码。

②十进制数7→8，8→9转动变化时有2位三进制数同时变化，有可能产生4种过渡码：即7→8：“HLL”或“MML”；8→9：“HHL”或“HMM”。这4种可能的过渡码，它们与已用过的10种编码都不相同，因此过渡码“HLL”和“MML”可作“7”也可作“8”处理，过渡码“HHL”和“HMM”可作“8”，也可作“9”处理。具体判别方法见下面③字轮进位的智能判别说明。

③字轮进位的智能判别：字轮进位首先是由个位字轮9→0产生，而且在个位字轮到位时结束所有字轮的转动。也就是个位字轮的Q1位信号达到高等级H时所有字轮都停止转动。因此只要判断Q1位信号V_i1％是否达到高等级H(100％)，决定个位是否到“0”。当个位为“9”时，所有字轮都取原数码，包括“HLL”“MML”作为“7”，“HHL”“HMM”作“8”处理；当个位为“0”时，所有字轮的过渡状态都取进位码，包括“HLL”，“MML”作“8”，“HHL”“HMM”作“9”处理。由此可见单个字轮转动到任何位置时，只可能出现以上分析过的14种三进制码，它们都可以确定是一个对应的十进制数。

表2三位三-十进制字轮字轮码盘码值表，

以上具体实施方式中是以透射光为例。同样，三位三-十进制字轮字轮码盘编法也适用于反射光。

直射式(或反射式)光电码盘检测线路如图6所示。每个字轮3由左侧柔性线路板的三只红外发光二极管5和右侧柔性线路板的三只相对应的接收光电三极管6组成一组三位三进制光电对管，五位字轮，共计15对光电对管，由微处理器采用对管扫描方式检测。十进制字轮的位选是将对应的i位位选线置低电平，即使选中位的发光二极管阴极都置为低电平，再将要检测j管的管选信号置为高电平，被选中的D_ij发光二极管导通，该对管工作，从对应的接收光电三极管发射极输出模拟信号V_ij送微处理器的A/D端口检测。每一个字轮重复三次，管选分别为j₁、j₂、j₃，输出信号V₁₁、V₁₂、V₁₃。经微处理器检测判断出该字轮的十进制数。五位十进制字轮一组读数，总共扫描15次。

字轮3的左侧柔性线路板置有的三只发光二极管5发光，通过字轮3透光区透光，右侧柔性线路板相应位置置有的三只接收光电三极管6读码，连接底板4通过8根总线将0^#～5^# 6片柔性线路板2与微处理器、电源连接成一整体。

Claims (2)

1、三进制无乱码字轮码盘传感器，包括机械计数器框架(1)、安装在所述框架(1)转轴上的机械字轮(3)、插装在所述机械字轮(3)之间的柔性线路板(2)和连接底板(4)，其特征在于：所述机械字轮(3)的径向平面按三进制编码法分区编码，所述机械字轮(3)的左侧柔性线路板置有三只发光二极管(5)发光，右侧柔性线路板相应位置置有的三只接收光电三极管(6)读码，所述柔性线路板(2)通过所述连接底板(4)总线与微处理器电连接。

2、根据权利要求1所述三进制无乱码字轮码盘传感器，其特征在于所述机械字轮(3)的径向平面按三进制编码法分区编码方法是：所述机械字轮(3)径向平面对应十个十进制数字分成十个扇区，接收光电三极管(6)接收到的透射光按三进制分成高“H”、中“M”、低“L”三等，并且按三位三-十进制字轮码盘码值表要求编码：

使十进制0位与“H”、“H”、“H”对应。

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