CN102254219A - 无源字轮计数装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无源字轮计数装置。它解决了电阻累加值或光电转换值需要复杂判断、进位临界点容易出错、工作过程耗电量大等缺陷，具有无需光电和电阻检测、能够准确辨别进位和传感本身不耗电等优点，其结构为：它包括多个对应不同单位量的计数字轮，每个计数字轮均有一个相对应的码盘，各码盘圆周上按相等的弧度设置十个相互绝缘的传感电极，同时在计数字轮上设有转动的并与码盘上的传感电极相接触的电刷，所述电刷设有至少两个与传感电极接触的并相互分离的触头；触头和传感电极均与单片机连接。

Description

无源字轮计数装置
技术领域
本发明涉及一种计数装置，尤其涉及一种可用于水表、电表、气表等计量仪表的无源字轮计数装置。
背景技术
目前用于水表、电表、气表等计量仪表的无源计数装置，多采用一个字轮输出一组电阻累加值或光电信号的方式，如：中国专利200610037799.7、200610115245.4中的所述，由于要通过电阻累加值或光电编码值精确计算和推断0到9的每一个数值，这就需要进行精确地模数转换、数据计算、编码译码等复杂的编程处理，特别是在位置运行到9到0的进位点(临界点)的时候，由于机械位置误差，往往出现读数的误判，造成近十倍的数据差错。另外，电阻值或光电信号的测量必须要消耗一定电量的，尽管这一电量不大，但对于“无源”仪表来说是个致命的缺陷，必须予以根本性改进才能达到其微功耗设计的理想条件。
发明内容
为了解决电阻累加值或光电转换值需要复杂判断、进位临界点容易出错、工作过程耗电量大等缺陷，本发明提出了一种无需光电和电阻检测、能够准确辨别进位和传感本身不耗电的新的无源字轮计数装置。
本发明采用如下技术方案：
一种无源字轮计数装置，它包括多个对应不同单位量的计数字轮，每个计数字轮均有一个相对应的码盘，各码盘圆周上按相等的弧度设置十个相互绝缘的传感电极，同时在计数字轮上设有转动的并与码盘上的传感电极相接触的电刷，所述电刷设有至少两个与传感电极接触的并相互分离的触头；触头和传感电极均与单片机连接。
所述每个码盘上的每个传感电极和计数字轮的电刷分别连接各自的一根导线，每一根导线分别连接单片机的一个相应的开关接口。
所述各码盘上相同位置的传感电极的引出线相互联通并引到单片机的开关接口，电刷的引线作为公共端分别单独引到单片机的开关接口。
所述两个触头中的每一个触头沿码盘的直径方向再设置一个触头。
本发明的工作过程为：
当电刷移动到两个传感电极交界处的时候，两个触头将分别跨接相邻两个传感电极，单片机可以根据所接触的两个传感电极准确判定电刷的位置，并约定此时由后一个数向前一个数跨越，即原数字加1。由于是两个具有一定间距(行程)的触头，从而避免了单触头技术中因机械错位所造成的误差。
将多个字轮码盘中相同位置的传感电极的引线相互连通，将每个字轮码盘中的电刷引线单独引出，就可以让多个字轮码盘共用同一组(十条)引线，由单片机通过不同的电刷引线判断是哪个码盘上的电刷触头接触到了哪个传感电极，从而将各个字轮的数字一一测出。这种设计在实际应用中很有意义，因为若每个码盘都输出十条线，若计量表六位数字的话就要六十条线，字轮盒有限的空间将无法实施。
本发明的有益效果是：通过以上设计，让电刷上的两个触头先后直接接触码盘中十个相互绝缘的传感电极，由于每个电极都连接着单片机的一个开关接口，单片机就可以根据是否有触点接触来判断此时哪个传感电极有效，即检测到了计数位置，又避免了电阻或光电电路的耗电。
附图说明
图1为本发明多个对应不同单位量的计数字轮结构示意图；
图2为码盘上的十个传感电极与电刷以及电刷两个触头的结构示意图；
图3为码盘上的传感电极和电刷按顺序引出导线的示意图
图4为三个码盘的电极共用一组导线，每个码盘电刷各用一条导线的示意图。
其中，1.计数字轮，2.电刷，3.电刷触点，4.码盘，5.传感电极，6.引线，7.单片机。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
图1是多个计数字轮1的结构示意图，每个计数字轮1分别代表个位、十位、百位、千位……，每个计数字轮1的对应位置装有一个固定不动的码盘4，如图2，在码盘4内圆周上按相等的弧度有规则地设置十个相互绝缘的传感电极5，在每个码盘4相对应的计数字轮1上装有随计数字轮1一起转动并与各传感电极5相接触的电刷2，电刷2上与传感电极5相接触的位置设有两个触头3，电刷2采用弹性、韧性较好的金属制作，触头3表面镀有耐腐蚀、耐磨、导电性能良好的稀有金属。图中，G1、G2、G3分别是个位、十位、百位码盘的电刷引线。
码盘4可采用陶瓷基片制作的厚薄膜印刷电路，传感电极5是印刷导体部分，表面镀有耐腐蚀、耐磨、导电性能良好的稀有金属，各个传感电极5之间相互绝缘，每一片传感电极5都有一条印刷线引出，如图3，每一个码盘4的十个传感电极5的引出线按照0到9的顺序引出并排列，与别的码盘4的0到9的引出线0-0、1-1、2-2、3-3、4-4、5-5、6-6、7-7、8-8、9-9的顺序一一连通，并对应连到单片机7的十个开关接口，如图4，但与每一个码盘4接触的电刷2的引出线各自按照个位G1、十位G2、百位G3……的顺序分别连接到单片机7上。
计量仪表在正常运转时，计数字轮1带动电刷2转动，在同一时间里总有对应码盘4上的某一传感电极5与电刷2上的触头3接触，从而产生有效数字。具体工作过程如下：
平时，单片机7的各输出输入口，即0、1、2、3、4、5、6、7、8、9和G1、G2、G3……都处于高电平，工作时将G1置为低电平，这时如果个位计数字轮1上的电刷2与第0段传感电极5接触，0口就会是低电平，由此可以判定个位数是0；将G2置为低电平，这时如果十位计数字轮1上的电刷2与第3段传感电极5接触，3口就会是低电平，由此判定十位数是3，以此方式判定百位、千位、万位……。
当电刷2转动到两个传感电极5之间的时候，电刷2的两个触头3就会一个在前传感电极5上，一个在后传感电极5上，单片机7就会在这组0到9的输入口上得到两个相邻数的低电平，即得到两个数。当这种情况出现时，程序就可以结合前一位字轮和后一位字轮的数值情况做出综合判断。由此彻底解决了由于机械错位而造成的误判，特别是从9到0跨越时造成十倍误差的错误。
为了避免因触头3万一出现的接触不良的情况，可在原每一个触头3沿码盘4的直径方向再设置一个触头3，如图5所示，。这样，触头3无论运行在单个传感电极5或跨越两个传感电极5，每个传感电极5上面都同时有两个以上的接触点。
本计量仪表在不抄表时不通电，但计量工作一直在进行，即：通过各字轮电刷与码盘上的传感电极的接触记录着计量数据，只有在抄表的瞬间才上电读取数据，因此被称为无源字轮计数装置。

Claims (4)

1.一种无源字轮计数装置，其特征是：它包括多个对应不同单位量的计数字轮(1)，每个计数字轮(1)均有一个相对应的码盘(4)，各码盘(4)圆周上按相等的弧度设置十个相互绝缘的传感电极(5)，同时在计数字轮(1)上设有转动的并与码盘(4)上的传感电极(5)相接触的电刷(2)，所述电刷(2)设有至少两个与传感电极(5)接触的并相互分离的触头(3)；触头(3)和传感电极(5)均与单片机(7)连接。
2.根据权力要求1所述的无源字轮计数装置，其特征是：所述每个码盘(4)上的每个传感电极(5)和计数字轮(1)的电刷(2)分别连接各自的一根导线(6)，每一根导线分别连接单片机(7)的一个相应的开关接口。
3.根据权力要求1所述的无源字轮计数装置，其特征是：所述各码盘(4)上相同位置的传感电极(5)的引出线相互联通并引到单片机(7)的开关接口，电刷(2)的引线作为公共端分别单独引到单片机(7)的开关接口。
4.根据权力要求1所述的字轮计数装置，其特征是：所述两个触头(3)中的每一个触头沿码盘(4)的直径方向再设置一个触头(3)。
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