CN101281619A - 计数器编码字轮的编码方法 - Google Patents

Abstract

一种用于计量仪器、仪表计数器编码字轮的编码方法，通过将字轮侧面或端面的360°圆周依次制作成透光带(反光带)α，不透光带(吸光带)γ，透光带(反光带)β，不透光带(吸光带)β1，透光带(反光带)γ1，不透光带(吸光带)α1共6个编码段，各圆弧角度满足如下关系：α+β+γ＝180°，α＝72°－γ/2，α1+β1+γ1＝180°，α1＝72°－γ1/2，圆弧夹角γ、γ1的值为大于0°、小于36°之间的任一值的编码槽带，计数器字轮旋转一周，由安装在编码字轮两侧的、或端面外侧的，5对光发射管和光敏接收管组成的光电传感器依次产生三十组不同的5位二进制数字编码电信号，对应计数器字轮上的“0”～“9”十个数字，每个数字对应三组5位二进制编码，能提高编码精度，降低成本。

Description

计数器编码字轮的编码方法

技术领域：

本发明涉及一种计数器编码字轮的编码方法，适应于需要对计数器字轮上供人工读数使用的，“0”～“9”十个数字进行电信号编码输出的计量仪器、仪表及设备，尤其是数传直读式水表、气表、电表等需要将计数器编码字轮转动位置对应的显示数字进行电信号编码输出的计量仪器、仪表。

背景技术：

已有的用于计量仪器、仪表计数器的编码字轮的编码方法，其不足较为明显：或者编码数量少，精度差，不能准确地区分计数器编码字轮的编码方法联动进位时的临界进位位置，容易出现临界编码盲点，造成临界进位时的编码错误与读数误差；或者计数器编码字轮结构复杂，制作要求精细，工艺复杂，使仪器、仪表的整体加工装配难度大，成品率低下，不但提高了仪表、仪表的制造成本，同时也难实现大批量工业化生产；或者传感器数量多，为了获取更多的编码数量，使用6位、7位，甚至更多位的编码结构，需要更多的传感器件进行编码输出，使成本增加，加工难度加大，编码稳定性能变差等等。

发明内容：

本发明的设计目是：提供一种计数器编码字轮的编码方法，它可以用于各种通过计数器字轮显示数据，同时须将显示数字，进行电信号编码输出的计量仪器、仪表及设备上，可解决计数器编码字轮的编码方法联动进位时的临界编码盲点问题，同时结构简单、加工方便，制造容易，使用由5位编码将计数器编码字轮上的“0”～“9”十个数字所对应的转动位置编码输出，计数器编码字轮每旋转一周，输出不同的30组5位二进制编码电信号，能降低计数器的制作成本，提高计数器编码字轮的编码精度，使计数器编码性能可靠、准确等。

本发明为实现上述目的，通过对现有水表、电表、气表等需要将示数进行电信号编码输出的计量仪器、仪表上使用的计数器字轮，进行以下技术改造来实现，技术改造有如下两种方式：

1、通过在计数器编码字轮侧面上开有与字轮中心同心、在同一圆周线上的三个扇形透光孔槽完成编码，计数器编码字轮其余部位为不透光带，假设透光孔槽(1)的圆弧夹角为α、透光孔槽(2)的圆弧夹角为β，透光孔槽(1)与透光孔槽(2)之间的不透光带(4)的圆弧夹角为γ，透光孔槽(2)与透光孔槽(3)之间的不透光带(5)的圆弧夹角为α1，透光孔槽(2)与透光孔槽(3)之间的不透光带(6)的圆弧夹角为β1，透光孔槽(3)的圆弧夹角为γ1，具有如下的数学关系：

α+β+γ＝180°，

α＝72°-γ/2，

圆弧夹角γ的值为大于0°、小于36°之间的任一值，

α1+β1+γ1＝180°，

α1＝72°-γ1/2，

圆弧夹角γ1的值为大于0°、小于36°之间的任一值。

2、或者通过在计数器编码字轮端面上设计有与字轮中心同心、在同一圆周线上的三个扇形反光带，反光带外的其余部位为吸光带完成编码，假设反光带(1)的圆弧夹角为α、反光带(2)的圆弧夹角为β，反光带(1)与反光带(2)之间的吸光带(4)的圆弧夹角为γ，反光带(2)与反光带(3)之间的吸光带(5)的圆弧夹角为α1，反光带(1)与反光带(3)之间的吸光带(6)的圆弧夹角为β1，反光带(3)的圆弧夹角为γ1，具有如下的数学关系：

α+β+γ＝180°，

α＝72°-γ/2，

圆弧夹角γ的值为大于0°、小于36°之间的任一值，

α1+β1+γ1＝180°，

α1＝72°-γ1/2，

圆弧夹角γ1的值为大于0°、小于36°之间的任一值。

计数器字轮改造完成后，对于计数器侧面开槽的，在计数器编码字轮的两侧，分别对称安装由5对光发射管与光敏接收管组成的光电传感器，5对光电传感器成圆弧形安装，圆弧中心与计数器编码字轮的编码方法同心，圆弧中心半径与计数器编码字轮的编码方法上的透光孔槽中心半径一样，5对光电传感器以36°角均匀分布，通过5对光电传感器对经技术改造后的计数器编码字轮的编码方法进行编码，将计数器编码字轮的编码方法端面上以36°夹角均匀分布的“0”～“9”十个数字实现编码输出，每个数字对应三组不同的5位二进制编码，共用30组不同的5位二进制编码完成计数器编码字轮的编码方法上的“0”～“9”十个数字(5)的编码输出。

对于计数器端面设计吸光带与反光带的计数器编码字轮，分别安装由5对光发射管与光敏接收管组成的光电传感器，5对光电传感器成圆弧形安装，圆弧中心与计数器编码字轮的编码方法同心，安装于计数器编码字轮的编码带的外侧，5对光电传感器以36°角均匀分布，通过5对光电传感器对经技术改造后的计数器编码字轮的编码方法进行编码，将计数器编码字轮的编码方法端面上以36°夹角均匀分布的“0”～“9”十个数字实现编码输出，每个数字对应三组不同的5位二进制编码，共用30组不同的5位二进制编码完成计数器编码字轮的编码方法上的“0”～“9”十个数字(5)的编码输出。

一位二进制数“0”和“1”代表两种状态，在数字电路中用来表示两种电平状态，即“低电平”和“高电平”，在本发明中，光电传感器处于透光孔槽位置、和不透光位置时具有两种不同的状态，将处于透光孔槽位置的状态定义为“0”，而处于不透光位置时的状态定义为“1”，五位二进制编码能产生三十二组5位二进制编码，本发明使用了其中三十组不同的5位二进制编码对应计数器编码字轮的编码方法上轮周端面上均匀分布的“0”～“9”十个数字。

对于计数器编码字轮的制作，可以理解为：将计数器编码字轮先平分为全透光和不透光的两个部分，在全透光(或反光)的半个字轮上的离定位边72°的轴线，为中心制作一个圆弧扇形角小于36°的遮光槽孔(或吸光带)；在不透光(或吸光)的半个字轮上的离定位边108°的轴线，为中心制作一个圆弧扇形角小于36°的透光槽孔(或反光带)，两个定位边物理上重合。由于5对光电传感器以36°角均匀分布，第一个光电传感器与第5个光电传感器之间的夹角等于144°，而不透光带(4)与透光小孔槽(3)之间的夹角为：180°-(γ+γ1)/2，由于γ、γ1的角度小于36°，即不透光带(4)与透光小孔槽(3)之间的夹角将大于144°，所以5对光电传感器不会同时处于不透光带(4)和透光小孔槽(3)内，不透光带(4)将全透光的半圆作细致编码，而透光小孔槽(3)将不透光的半圆作细致编码，两者圆弧夹角可不一样。

为精简说明，假定γ和γ1的圆弧角一样，以任何一对由光发射管和光敏接收管组成的光电传感器处于透光孔槽(1)的起始位置时，计数器编码字轮的编码方法开始旋转，旋转方向为该对光电传感器进入透光孔槽(1)的方向，计数器编码字轮的编码方法连续转动γ/2角度，(36°-γ/2)角度，γ/2角度，将完成36°的旋转，正好为一个数字所占有的位置，当计数器编码字轮的编码方法每旋转一周，每隔36°对此对光电传感器进行连续采样，将有如下30种状态：

计数器编码字轮的编码方法在0°～γ/2角度间旋转，每隔36°光电传感器连续采样状态：

0010011011

计数器编码字轮在γ/2～(36°-γ/2)角度间旋转，每隔36°光电传感器连续采样状态：

0000011111

计数器编码字轮在(36°-γ/2)～36°角度间旋转，每隔36°光电传感器连续采样状态：

0100010111

本发明，5对光电传感器采用36°均匀分布，5对光电传感器的第一个传感器组与第5个传感器组之间的圆弧夹角为144°，所以在分析编码结构时，需要附加4个采样值，5对光电传感器对应5位二进制编码，取到一组5位二进制编码后，右移一位就得到了下一组光电传感器的采样状态，形成5对光电传感器的三组编码组。

第一组编码：0010011011 0010

第二组编码：0000011111 0000

第三组编码：0100010111 0100

以上每组编码中包含有10组5位二进制编码，计数器编码字轮的编码方法圆周端面以36°夹角均匀分布的“0”～“9”十个数字中的一个数字对应的编码为三组编码中，同一竖线排列的三组，连续的5位二进制编码，三组编码同时右移一位将得到下一个数字的三组5位二进制编码，依次类推，完成了“0”～“9”十个数字的30组5位二进制码的编码输出。

由以上分析，还可以发现：当圆弧夹角γ或圆弧夹角γ1中任意一个值取值为“0”时，计数器编码字轮旋转一周，由安装在编码字轮两侧或端面的，以36°夹角均匀分布的5对光发射管和光敏接收管组成的光电传感器依次产生二十组不同的5位二进制数字编码电信号，对应计数器编码字轮上的“0”～“9”十个数字，其中当圆弧夹角γ为“0”时，三组编码组为如下关系：

第一组编码：0010011111 0010，

第二组编码：0000011111 0000，

第三组编码：0100011111 0100，

其中当圆弧夹角γ为“0”时，三组编码组为如下关系：

第一组编码：0000011011 0000，

第二组编码：0000011111 0000，

第三组编码：0000010111 0000，

计数器编码字轮上的“0”～“9”十个数字中，其中有5个连续数字每个数字对应三组5位二进制数字编码，另外5个连续数字对应一组5位二进制数字编码。

本发明的优点在于：它可用于水表、电表、气表等各种需要将计数器字轮示数编码输出的计量仪器、仪表上，对现有计量仪器、仪表的计数器字轮进行技术改造，在计数器字轮的同心轴线上制作三个透光圆弧槽或反光带，通过由5对光发射管与光敏接收管组成的光电传感器，实现计数器编码字轮的编码方法转动时，显示数字的电信号编码输出的目的，计数器编码字轮的编码方法制作工艺简单，光电传感器用量少，装配公差容限大，同时可根据需要，采用30组或20组不同的5位二进制编码完成计数器编码字轮的编码方法上的“0”-“9”十个数字的编码输出，每个数字对应三组5位二进制编码，提高了编码精度，本发明不仅能提高分辨精度，消除计数器在联动进位时的临界编码盲点，同时结构简单，制作容易，在提高编码精度的条件下，采用较少的传感器，达到较高的编码输出性能，具有编码可靠性高，造价低，装配、加工容易等特征。

附图说明：

图1：本发明实施例计数器编码字轮结构示意图。

图2：本发明实施例计数器编码字轮的编码方法结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图，对本发明做进一步的说明：

图1提供了本发明的第一种实施例结构示意图，计数器编码字轮的编码方法材料采用黑色的，或其他不透光的塑胶材料制作，通过在计数器编码字轮侧面上开有与字轮中心同心、在同一圆周线上的三个扇形透光孔槽完成编码，计数器编码字轮其余部位为不透光带，假设透光孔槽(1)的圆弧夹角为α、透光孔槽(2)的圆弧夹角为β，透光孔槽(1)与透光孔槽(2)之间的不透光带(4)的圆弧夹角为γ，透光孔槽(1)与透光孔槽(3)之间的不透光带(5)的圆弧夹角为α1，透光孔槽(1)与透光孔槽(3)之间的不透光带(6)的圆弧夹角为β1，透光孔槽(3)的圆弧夹角为γ1，具有如下的数学关系：

α+β+γ＝180°，

α＝72°-γ/2，

圆弧夹角γ的值为大于0°、小于36°之间的任一值，

α1+β1+γ1＝180°，

β1＝72°-γ1/2，

圆弧夹角γ1的值为大于0°、小于36°之间的任一值。

在图1中，不透光带(4)的圆弧夹角γ与透光孔槽(3)的圆弧角度γ1取同一值：18°，透光孔槽(1)的圆弧角度α取值：63°，透光孔槽(2)的圆弧角度β取值：99°，相应不透光带(6)的圆弧夹角为β1取值：63°，不透光带(5)的圆弧夹角α1取值：99°。

图2提供了本发明的一种实施例计数器编码字轮的编码方法结构示意图，为了便于说明，将计数器编码字轮扩展开，同时为更好的说明，在360度的圆周上，延展了180度，同时移动传感器代替计数器字轮转动，同时将传感器处于透光(或反光)位置时的感应电信号为低电平“0”，传感器处于不透光(或吸光)位置时的感应电信号为低电平“1”，以一对光电传感器处于透光孔槽(1)的起始位置时，计数器编码字轮的编码方法开始旋转，旋转方向为该对光电传感器进入透光孔槽(1)的方向，可简单的视为传感器向进入透光槽(1)的方向移动，图2中提供了上、中、下三组延展示意，其中上组表示，从起始位置开始，每隔36°，在光电传感器组(7)无光电传感器为进入透光小槽孔(3)时，延展角度为γ/2，在有光电传感器为进入透光小槽孔(3)时，延展角度为γ1/2的采样状态为：

第一组编码：0010011011 0010

中组表示，从上组的结束位置开始起始位置开始，每隔36°，在光电传感器组(7)无光电传感器为进入透光小槽孔(3)时，延展角度为36°-γ，在有光电传感器为进入透光小槽孔(3)时，延展角度为36°-γ1的采样状态为：

第二组编码：000001111 10000

下组表示：从中组的结束位置开始，每隔36°，在光电传感器组(7)无光电传感器为进入透光小槽孔(3)时，延展角度为γ/2，在有光电传感器为进入透光小槽孔(3)时，延展角度为γ1/2的采样状态为：

第三组编码：0100010111 0100

经上、中、下三个运转后，计数器编码字轮相对运转36°，回复到上组位置，以上每组编码中包含有10组5位二进制编码，计数器编码字轮的圆周端面上以36°夹角均匀分布的“0”～“9”十个数字中的一个数字对应的编码为三组编码中，同一竖线排列的三组，连续的5位二进制编码，三组编码同时右移一位将得到下一个数字的三组5位二进制编码，依次类推，完成了“0”～“9”十个数字的30组5位二进制码的编码输出。

由图2还可以得到如下结果，假设保留不透光小槽(4)，而将透光小孔槽(3)遮挡或制作为不透光槽，当光电传感器组(7)的光电传感器处于原透光小孔槽(3)位置时，由于不再透光，感应信号为“1”，将得到如下编码信号组：

第一组编码：0010011111 0010

第二组编码：0000011111 0000

第三组编码：0100011111 0100

从以上编码组可以看出，三组编码中，有5组5位二进制编码一样，即只有20组编码对应计数器编码字轮的圆周端面上以36°夹角均匀分布的“0”～“9”十个数字，其中有连续5个数字对应3组5位二进制编码，另外连续的5个数字对应1组5位二进制编码。

由图2还可以得到如下结果，假设保留透光小槽(3)，而将不透光小带(4)开通，当光电传感器组(7)的光电传感器处于原不透光小孔槽(4)位置时，由于不再遮光，感应信号为“0，将得到如下编码信号组：

第一组编码：0000011011 0000

第二组编码：0000011011 0000

第三组编码：0000011011 0000

从以上编码组可以看出，三组编码中，有5组5位二进制编码一样，即只有20组编码对应计数器编码字轮的圆周端面上以36°夹角均匀分布的“0”～“9”十个数字，其中有连续5个数字对应3组5位二进制编码，另外连续的5个数字对应1组5位二进制编码。

由于制作精度问题，组成计数器编码字轮的各编码段的圆弧角度，在实际使用中，允许其有正、负3度的偏差，同时由于传感器的种类较多，对于本发明，主要侧重于计数器编码字轮的编码结构，除光电传感器外，还可以采用接触式电刷传感等传感方式。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，如由于编码的起点不相同，编码高、低电平的定义不相同，可以得到不同的编码组，但其原理相同，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1、一种用于计量仪器、仪表的计数器编码字轮的编码方法，其特征为：计数器编码字轮环形圆周端面上以36°夹角，依次均匀分布供人工读数用的“0”～“9”十个数字，通过在不计数器编码字轮侧面上设置与字轮中心同心、在同一圆周线上的三个扇形透光孔槽完成编码，将计数器编码字轮分为：透光带(1)，不透光带(4)，透光带(2)，不透光带(5)，透光带(3)，不透光带(6)共6个编码段，假设透光孔槽(1)的圆弧夹角为α、透光孔槽(2)的圆弧夹角为β，透光孔槽(1)与透光孔槽(2)之间的不透光带(4)的圆弧夹角为γ，透光孔槽(2)与透光孔槽(3)之间的不透光带(5)的圆弧夹角为α1，透光孔槽(1)与透光孔槽(3)之间的不透光带(6)的圆弧夹角为β1，透光孔槽(3)的圆弧夹角为γ1，具有如下的数学关系：

α+β+γ＝180°，

α＝72°-γ/2，

圆弧夹角γ的值为大于0°、小于36°之间的任一值，

α1+β1+γ1＝180°，

α1＝72°-γ1/2，

圆弧夹角γ1的值为大于0°、小于36°之间的任一值。

2、根据权利要求1所述的计数器编码字轮的编码方法，其特征在于：计数器编码字轮环形圆周端面上以36°夹角，依次均匀分布供人工读数用的“0”～“9”十个数字，通过在计数器编码字轮端面上设计有与字轮中心同心、在同一圆周线上的三个扇形反光带，反光带外的其余部位为吸光带完成编码，将计数器编码字轮的圆周端面分成：反光带(1)，吸光带(4)，反光带(2)，吸光带(5)，反光带(3)，吸光带(6)共6个编码段，假设反光带(1)的圆弧夹角为α、反光带(2)的圆弧夹角为β，反光带(1)与反光带(2)之间的吸光带(4)的圆弧夹角为γ，反光带(2)与反光带(3)之间的吸光带(5)的圆弧夹角为α1，反光带(1)与反光带(3)之间的吸光带(6)的圆弧夹角为β1，反光带(3)的圆弧夹角为γ1，具有如下的数学关系：

α+β+γ＝180°，

α＝72°-γ/2，

圆弧夹角γ的值为大于0°、小于36°之间的任一值，

α1+β1+γ1＝180°，

α1＝72°-γ1/2，

圆弧夹角γ1的值为大于0°、小于36°之间的任一值。

3、根据权利要求1、2所述的计数器编码字轮的编码方法，其特征在于：计数器编码字轮旋转一周，由安装在编码字轮两侧或端面的，以36°夹角均匀分布的5对光电传感器依次产生三十组不同的5位二进制数字编码电信号，对应计数器编码字轮上的“0”～“9”十个数字，每个数字对应三组5位二进制数字编码。

4、根据权利要求1、2、3所述的计数器编码字轮的编码方法，其特征在于：5对光电传感器采用36°均匀分布，形成5对光电传感器的三组编码组：

第一组编码：0010011011 0010，

第二组编码：0000011111 0000，

第三组编码：0100010111 0100，

以36°夹角均匀分布的“0”～“9”十个数字中的一个数字对应的编码为三组编码中，同一竖线排列的三组，连续的5位二进制编码，三组编码同时右移一位将得到下一个数字的三组5位二进制编码，依次类推，形成“0”～“9”十个数字的30组5位二进制码的编码输出。

5、根据权利要求1、2、4所述的计数器编码字轮的编码方法，其特征在于：圆弧夹角γ或圆弧夹角γ1中任意一个值取值为“0”时，计数器编码字轮旋转一周，由安装在编码字轮两侧或端面的，以36°夹角均匀分布的5对光发射管和光敏接收管组成的光电传感器依次产生二十组不同的5位二进制数字编码电信号，对应计数器编码字轮上的“0”～“9”十个数字，其中当圆弧夹角γ为“0”时，三组编码组为如下关系：

第一组编码：0010011111 0010，

第二组编码：0000011111 0000，

第三组编码：0100011111 0100，

其中当圆弧夹角γ为“0”时，三组编码组为如下关系：

第一组编码：0000011011 0000，

第二组编码：0000011111 0000，

第三组编码：0000010111 0000，

计数器编码字轮上的“0”～“9”十个数字中，其中有5个连续数字每个数字对应三组5位二进制数字编码，另外5个连续数字对应一组5位二进制数字编码。

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