CN101865703A - 远传仪表编码计数器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种编码计数器技术领域，尤其涉及一种远传仪表编码计数器，解决了现有计数器在字轮的进位上出现不精确、在实际的读码定位上出现误差的问题，包括发射板、发射光电管、计数轮、接收光电管、线路板、接收板、计数轮轴、计数轮架，发射板和接收板分别设置在计数轮的两端，在计数轮上设有同心的两条码道，每条码道都由透光和不透光两部分组成，发射板和接收板具有一对多的发射模式和多对一的接收模式，再利用单片机的收发顺序设计；采用四元编码加辅助码组合形成编码系统；计数轮上设置有特殊码道，并将计数轮码盘分成若干个不等分的识别区域。

Description

远传仪表编码计数器

技术领域

本发明涉及一种编码计数器技术领域，尤其涉及一种远传仪表编码计数器。

背景技术

阶梯式收费是促使人们节约使用气电水等资源的手段之一，现阶段气电水计量手段的落后成为制约分段式收费实施的较大障碍。国家推行一户一表政策的覆盖面越来越广，用户数量的急剧增长，特别是高层和安装门禁系统用户的增多，使得气电水计量仪表的抄收和管理变得困难。而居民气电水阶梯式收费的前提条件是一户一表、抄表到户，但目前大部分的民用计量仪表远不能达到这样的要求。虽然安装预付费IC卡表可以解决问题，但是由于消耗了内置电池而产生了资源浪费和环境污染，因此采用远传智能仪表是最节能环保、最为有效的手段之一。

现有的远传仪表大体分为脉冲式和直读式两大类。由于采用脉冲式远传仪表的抄表系统是读表发出的脉冲，而脉冲在采集和传输的过程中都很容易受到干扰，因而导致读表错误。要杜绝这种读表错误，必须将数据采集装置放在表头，表头采集器和采集器间通过简单的传输控制协议进行传输，这样可以有效地避免数据在传输过程由于干扰而造成的读表错误。直读式远传抄表系统应运而生，其配置的直读式远传仪表传感器部分平时都不工作、不耗电，只在抄表的瞬间读取计数轮位置的信号，通过单片机的处理后传送至抄读设备中，从而实现远程抄表。按采用传感器的类型可分为接触开关式、条形码式、电阻式、摄像式和光电式，其中光电式是较为合理有效的方式。

光电式直读远传仪表采用光、机、电一体化技术及绝对式光电编码器原理，在每一位机械计数轮的一侧设置固定的光电发射源，在与其对应的计数轮上设置反射面或对射孔的接收点，利用多个接收点或反射面的不同位置状态来测量出计数轮的绝对角度位置，从而准确地读出计数轮在显示窗的数字。微控制器在收到抄表指令后，根据上述原理读出表计的读数，并远程传送给抄读设备。九十年代初，出现了此类传感器，这种传感器是5元绝对式角增量编码器，基本技术原理是在码盘的两侧分别设置5只发射光电管和5只接收光电管。发射光电管发出的光经过带特殊码道的码盘后，被接收光电管接收，形成一组唯一的编码。另外如中国专利申请号为200910300973.6的一种四位角编码器提出了一种采用特殊码对比的方法最终来确定计数轮的读数，也是需要多组编码才能判断计数轮的读数。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有计数器由于存在加工和装配误差，在字轮的进位上就会出现不精确的现象，在实际的敏感元件感应过程中存在着感应的宽度，导致理论上的码道在实际的读码定位上出现较大误差的问题，提供一种采用四元编码加辅助码的识别方法，对带有特殊码道的计数轮进行编码采样，确定计数轮的位置信息，从而读出计数轮的读数的远传仪表编码计数器。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种远传仪表编码计数器，包括发射板、发射光电管、计数轮、接收光电管、线路板、接收板、计数轮轴、计数轮架，其特征是所述的发射板和接收板分别设置在计数轮的两端，在计数轮上设有同心的两条码道，每条码道都由透光和不透光两部分组成，发射板和接收板具有一对多的发射模式和多对一的接收模式，再利用单片机的收发顺序设计；采用四元编码加辅助码组合形成编码系统；计数轮上设置有特殊码道，并将计数轮码盘分成若干个识别区域。

借助于敏感元件发射板和接收光电管读出了一种二进制码，这样在一个计数轮的一整圈中，敏感元件发射板和接收光电管产生了22种不同的信号状态，其中的16组直读码每次以格雷码的形式从一个状态到另一个状态时，只有一个信号改变，并且在每条码道透光与不透光的角度至少变化一次；另外的4组识别码也以循环二进制码对4组对直读码重码识别验证；最后的2组进位码对进位直读码判别。计数轮码盘上的识别区域是若干个不等分的区域。

作为优选，所述的发射板、计数轮、接收板各设有若干件，垂直套装在计数轮轴上，计数轮轴固定在计数轮架上，拨轮设有若干组，装在拨轮轴上，拨轮轴与计数轮轴平行设置。本发明产品可直接应用于气表等直读远传仪表的计数器上，可以读出每个安装在垂直于计数轮轴的平面直径上的计数轮无接触敏感元件，光敏元件如发射板、接收光电管和导光板相结合，减少了光敏元件的数量，如四个计数轮的计数器仅需12个光敏元件，五个计数轮的计数器只需要15个光敏元件。

作为优选，所述的辅助码道包括识别码道和进位码道，识别码是为了克服由于码盘识别区域等分后产生了重码而添加的辅助码，进位码道是判断进位的专用码道。进位码是为了判断计数轮是否处于进位状态而设置的特殊码，在编码列表中指识别区域如9x和0x所对应的辅助码10；另外直读码即是不需要特殊处理而直接读取的编码。

作为优选，所述的发射板与发射光电管连接，接收光电管和接收板连接，发射光电管和接收光电管接入线路板中。本发明采用光敏元件和导光板相结合，减少了光敏元件的数量，因而可以大大简化结构和装配工艺，使因元器件的问题而出错的概率大大降低，例如，四个计数轮的计数器仅需12个光敏元件，五个计数轮的计数器只需要15个光敏元件。

作为优选，所述的发射板设有若干组发射极，接收板上设有若干组与发射极对应的接收极。通过发射板和接收板实现一对多的发射模式和多对一的接收模式，再利用单片机的收发顺序设计，组成识别码道位置的编码，从而确定计数轮的角位置。如三个发射光敏元件和两个接收光敏元件，即同一发射光敏元件发出的光经过任意两个或以上的导光点后不能汇聚与同一接收光敏元件。

作为优选，所述的接收板的两侧分别设有左挡光罩和右挡光罩。

本发明的有效效果是：只要四元编码经过添加辅助码即可单独判断每个计数轮的角位置；虽然只提及光电对射式绝对式编码器，但其原理也同样适合用于光电反射式等其他形式；本产品可直接应用于气表、电表和水表等直读远传仪表的计数器上，用于读出每个安装在垂直于计数轮轴的平面直径上的计数轮无接触敏感元件，灵敏度高；采用光敏元件和导光板相结合，减少了光敏元件的数量，可以大大简化结构和装配工艺，节约了成本，使因元器件的问题而出错的概率大大降低。

因此，本发明是一种结构设计合理，计量准确，灵敏度高的远传仪表编码计数器。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

图2是本发明的一种每个计数轮码盘上的识别区域与对应编码示意图。

图3是本发明发射光敏元件和接收光敏元件一种实施例示意图。

图4是本发明图2的一种所对应的码道结构示意图。

图5是本发明图1的一种接收板及导光点布置结构示意图。

图6是本发明图3的一种发射板及导光点布置结构示意图。

图中：1.发射板、101.第一发射组，102.第二发射组，103.第三发射组，104.发射极脚，2.发射光电管、3.计数轮、301.识别码道，302.进位码道，303.直读道码，4.接收光电管、5.线路板、6.接收板、601.一组接收，602.二组接收，603.接收极脚，7.拨轮轴、8.拨轮、9.左挡光罩、10.右挡光罩、11、计数轮轴，12.计数轮架。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

参见图1，本实施例一种远传仪表编码计数器，设有发射板1，与发射板1连接的发射光电管2，相互平行且垂直套装在计数轮轴11上的8个计数轮3，接收光电管4和接收板6连接，且发射光电管2和接收光电管4都接入线路板5中，发射板1和接收板6分别设置在计数轮3的两侧。

把计数轮轴11固定在计数轮架12上，拨轮8同样设有8组，装在拨轮轴7上，拨轮轴7与计数轮轴11相互平行。

在发射板1上设有三个发射极脚104，接收板6上设有两个接收极脚603，参见图3，由此构成第一发射组101，第二发射组102，第三发射组103，以及一组接收601和二组接收602。

如图4所示，在计数轮3上设有同心的两条码道，每条码道都由透光和不透光两部分组成，图中黑色码道为透光部分，白色码道为不透光部分，外圈为机械读数数字及其区域，内部为码道角度的划分。在计数轮3上设有识别码道301、进位码道302、直读道码303，还设有特殊码道，并将计数轮3码盘分成如图中所示的不等分的识别区域。在正常状态下，四元光敏元件只能产生16个状态，在计数轮上0～9任意的数字进位时都存在读数的“死角”，即产生误码。

根据通用计数器的特点，将每个机械读数区域进行识别二等分，前区标记为a，后区标记为b，例如机械读数为2的识别区域分别为2a和2b。如此设计时会产生4组对重码。

例如一种方式，每个计数轮码盘上的识别区域与对应编码，如图2所示，当单片机接收到的二进制0111、0110、0010、1110、1100、0100、1101、1001、1000或1011时，分别直接编译为1b、2a、2b、4a、4b、5a、6b、7a、7b或9a，即计数轮读数分别为1、2、2、4、4、5、6、7、7或9；而接收到的直读码为0001、0101、1010或0011时，单片机开始读取辅助码。编码000100、010101、01010100、101000、101010、010110、010111、101011、101001和001100分别编译为0a、0b、1a、3a、3b、5b、6a、8a、8b和9b，即计数轮读数分别为0、0、1、3、3、5、6、8和9。当编码为000110或001110时，说明低位计数轮处于9进0的过程中，则高位计数轮处于a识别区，低位计数轮一律编译为数字0，高位计数轮处于b识别区，低位计数轮一律读为数字9。例如千位计数轮编码为0110，即2a，个十百位计数轮编码为000110或001110，则该编码计数器读数为2000；而千位计数轮编码为0010，即2b，个十百位计数轮编码为000110或001110，则该编码计数器读数为1999；如果所有计数轮编码为000110或001110，则读数为0。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明的简单变换后的结构均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种远传仪表编码计数器，包括发射板(1)、发射光电管(2)、计数轮(3)、接收光电管(4)、线路板(5)、接收板(6)、计数轮轴(11)、计数轮架(12)，其特征是所述的发射板(1)和接收板(6)分别设置在计数轮(3)的两端，在计数轮(3)上设有同心的两条码道，每条码道都由透光和不透光两部分组成，发射板(1)和接收板(6)具有一对多的发射模式和多对一的接收模式，再利用单片机的收发顺序设计；采用四元编码加辅助码组合形成编码系统；计数轮(3)上设置有特殊码道，并将计数轮(3)码盘分成若干个识别区域。

2.根据权利要求1所述的远传仪表编码计数器，其特征在于所述的发射板(1)、计数轮(3)、接收板(6)各设有若干件，垂直套装在计数轮轴(11)上，计数轮轴(11)固定在计数轮架(12)上，拨轮(8)设有若干组，装在拨轮轴(7)上，拨轮轴(7)与计数轮轴(11)平行设置。

3.根据权利要求1所述的远传仪表编码计数器，其特征在于所述的辅助码道包括识别码道(301)和进位码道(302)，为了克服由于码盘识别区域等分后产生了重码而添加的辅助码为识别码，判断进位的专用码道为进位码道。

4.根据权利要求1或2所述的远传仪表编码计数器，其特征在于所述的发射板(1)与发射光电管(2)连接，接收光电管(4)和接收板(6)连接，发射光电管(2)和接收光电管(4)接入线路板(5)中。

5.根据权利要求1或2所述的远传仪表编码计数器，其特征在于所述的发射板(1)设有若干组发射极，接收板(6)上设有若干组与发射极对应的接收极。

6.根据权利要求1或2所述的远传仪表编码计数器，其特征在于所述的接收板(6)的两侧分别设有左挡光罩(9)和右挡光罩(10)。

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