CN102393233A - 基于光电收发传感器的计数器及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于光电收发传感器的计数器及其实现方法，属于电子设备技术领域。该计数器包括：转轮、光电收发传感器组、真值表模块、不确定点判定模块、数值运算处理模块。对应的实现方法包括：加载真值表；利用光电收发传感器组对计数器的转轮反光工作层进行感光；将各光电收发传感器组中所获得的感光数据与步骤1中的真值表进行比较，判定出是否含有不确定点；根据步骤3的判定结果，若包含不确定点，数值运算处理模块将直接取读数的上一位，若不包含临界点，就直接计算读数数值；计算出计数器对应的最终数值。本发明能够从根本上消除了字轮的读数误差，这对于要求读数准确的转轮计数领域有着重要价值。

Description

基于光电收发传感器的计数器及其实现方法

技术领域

本发明属于电子设备技术领域，涉及一种基于光电收发传感器的计数器及其实现方法。

背景技术

目前，通过字轮组成的计数器在多种领域有着广泛的应用。比如，在煤气表抄数领域。随着技术的发展，由于直接进入用户的家庭或营业场所多有不便之处，于是，煤气表的远程抄数就成了当前煤气表领域的热点难题。

在解决煤气表远程抄数方面，有多种解决方案，有直接采用字轮旋转产生电脉冲信号的方案，也有采用光电感应器件来对字轮的旋转进行测试、换算的结构。

其中，现有的通过光电感应器件实现的测试操作，都是以数字信号进行读数的。但因为旋转的字轮是圆形，在同一字轮相邻的两个数字之间，经常会造成误码事件的发生。比如，目前市场上常规应用的煤气表远程抄表计数器，出现误读的几率为1～2％。

申请人与本发明申请人相同公开号为CN101451870的专利，在对上述问题方面已经做了一定程度的解决，但是该技术方案在找到了不确定点之后，将不确定点去除，再进行数值换算，在一定程度上引入了误差，尤其是在读数为(x)999.99在向下一位进位为(x+1)000.00时，煤气表的实际正常读数应该为(x+1)000.00，但是就有可能误读为(x)000.00，此时的误差就会非常的大。本发明利用在转轮上面反光区域中设置非反光窗口，在对应的非反光区设置反光窗口的方法，从而解决了上述读数误差问题，将为煤气表读数误差解决了一个很大的难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于光电收发传感器的计数器及其实现方法。

一种基于光电收发传感器的计数器，它包括：转轮，在转轮上设置有反光区和非反光区组成的转轮反光工作层；光电收发传感器组，对应着转轮反光工作层，设置有通过发光器件和感光器件组成的光电收发传感器组，

所述的反光区和非反光区，包括两段及两段以上。

该计数器还包括有：

真值表模块，它是存储光电收发传感器组采集转轮反光工作层的状态对应的真值表的模块结构；

不确定点判定模块，它是用于将上述光电收发传感器组所采集的转轮的位置状态信息，与上述的真值表进行比较，来判定光电收发传感器组所采集的状态信息是否含有不确定点的模块结构；

数值运算处理模块，它是用于根据上述不确定点判定模块所判定出的不确定点情况，将所获得的数字信号换算成数值的模块结构，

若包含不确定点，直接换算为进位的上一位数值，

若不包含不确定点，就直接换算准确的数值。

进一步，所述的一种基于光电收发传感器的计数器，还具有如下技术特征：

所述的转轮，被均匀设置有10个字符的字轮环绕着。

所述的反光区和非反光区，分别覆盖连续的5个数字对应的转轮反光工作层。

在所述的反光区的相邻数字之间，还设置有非反光区窗口。

与所述的反光区的非反光区窗口相对应，在非反光区设置有反光区窗口，反光区窗口与非反光区窗口之间夹角为180度。

所述的转轮上的反光区的面积总和与非反光区的面积总和分别为转轮反光工作层的一半。

在光电收发传感器阵组中，对应着每个字论，设置有连贯并均匀分布的5个光电收发传感器，光电收发传感器之间的间隔和字轮上的数字间隔相匹配。

所述的5个光电收发传感器连续排列，相邻传感器中间点的方向夹角为36度。

一种基于光电收发传感器的计数器的实现方法，该方法包括如下步骤：

步骤1，加载真值表；

步骤2，利用光电收发传感器组对计数器的转轮反光工作层进行感光；

步骤3，将各光电收发传感器组中所获得的感光数据与步骤1中的真值表进行比较，判定出是否含有不确定点；

步骤4，根据步骤3的判定结果，若包含不确定点，数值运算处理模块将直接取读数的上一位，若不包含临界点，就直接计算读数数值；

步骤5，计算出计数器对应的最终数值。

进一步，所述的基于光电收发传感器的计数器的实现方法，还具有如下技术特征：

在所述的步骤2和步骤3中，利用光电收发传感器组所采集的信息，转换为数字信号后，与真值表进行比较，凡是光电收发传感器组采集到反光区窗口与非反光区窗口，与真值表的比较结果就包含不确定点，凡是光电收发传感器组没有采集到反光区窗口与非反光区窗口，与真值表的比较结果就不包含不确定点。

通过该转轮反光工作层所获得的不确定点，至多有一个。

实施本发明，具有如下有益效果：

在本发明所述的反光区和非反光区上，巧妙的设置了非反光区窗口与反光区窗口，在光电收发传感器组采集信息时，凡是光电收发传感器组采集到反光区窗口与非反光区窗口，与真值表的比较结果就包含不确定点，凡是光电收发传感器组没有采集到反光区窗口与非反光区窗口，与真值表的比较结果就不包含不确定点这种。本发明是通过光电收发传感器组所采集的信息，转换为数字信号后，与真值表进行比较的方式，来判定不确定点进而进行读数数值的计算。尤其是解决了在煤气表读数为(x)999.99在向下一位进位为(x+1)000.00时，煤气表的实际正常读数应该为(x+1)000.00，但是就有可能误读为(x)000.00的误差问题。

附图说明

图1是本发明所述的光电收发传感器组采集转轮反光工作层的全部可能状态所组成的真值表。

图2是本发明所述的一种基于光电收发传感器的计数器的结构示意图。

图3-1是本发明所述的一种基于光电收发传感器的计数器的一种具体实施例的示意图，具体应用例为一种煤气表。

图3-2是本发明所述的一种基于光电收发传感器的计数器的一种具体实施例结构示意图，对应着图3-1所示的实施例。

图4-1是本发明所述的一种基于光电收发传感器的计数器的另一种具体实施例的示意图，具体应用例为一种煤气表。

图4-2是本发明所述的一种基于光电收发传感器的计数器的另一种具体实施例结构示意图，对应着图4-1所示的实施例。

图5是本发明所述的基于光电收发传感器的计数器的实现方法流程图。

具体实施方式

图中的标号说明：

100-基于光电收发传感器的计数器，110-燃气表计数器，120-计数器壳体，130-目视数字窗口，140-转轮，141-字轮，150-转轮反光工作层，151-反光区，152-反光区窗口，153-非反光区，154-非反光区窗口；200-光电收发传感器组，210-光电收发传感器，211-发光器件，212-感光器件，220-柔性PCB板；300-真值表，310-不确定点判定状态值，320-不确定点值。

本发明提供一种基于光电收发传感器的计数器100，通过该装置，利用光电反射的方式，能够对字轮进行准确读数，并能够将所读到的数值以电信号的形式输出。作为典型的应用，是在煤气表的远程抄数方面；当然，具体的应用领域是不限定的，凡是需要使用字轮进行远程数值抄数，包括有线信道的远程抄数和无线信道的远程抄数，都可以应用。

在本发明中，该基于光电收发传感器的计数器100主要包括如下结构：

转轮140，参图2所示，在转轮的表面上，设置有转轮反光工作层150，该转轮反光工作层150上，设置包括两段及两段以上的反光区151和非反光区153，在反光区151部分设置有非反光区窗口154，与反光区151的非反光区窗口154相对应，在非反光区153设置有反光区窗口152，反光区窗口152与非反光区窗口154之间夹角为180度。非反光区窗口154是与非反光区153完全相同的部分；同理，反光区窗口152是与反光区151完全相同的部分。

其中的反光区151的反光性能强；非反光区153的反光性能弱。

进一步，这儿所述的转轮140，是被均匀设置有数字的字轮141环绕着。该数字通常是0～9十个阿拉伯数字，但也不限定，比如，采用符号I～X的计数方式，以及其它的计数方式，也同样可以。

当然，字轮141上所设置的内容，还可以不是数字，其它如字母、文字、符号，甚至图形等，也都可以。

另外，参图2所示，作为本发明中的一个优选的实施例而非限定，反光区151和非反光区153，分别覆盖连续的5个数字对应的转轮反光工作层，反光区的面积总和与非反光区的面积总和分别为转轮反光工作层的一半。非反光区窗口154和反光区窗口152应该对应设置，二者应该对应相隔180度夹角，非反光区窗口154设置在反光区151所覆盖的5个数字的其中任何两个数字之间部分，如图2，非反光区窗口154设置在了反光区所覆盖的3与4之间，对应着反光区窗口152设置在8与9之间，同理，非反光区窗口154也可以设置在反光区所覆盖的2与3之间、4与5之间、5与6之间，对应着反光区窗口152可以设置在7与8之间、9与0之间、0与1之间。

光电收发传感器组200，对应着所述的转轮反光工作层150，设置有通过发光器件和感光器件组成的光电收发传感器210。

其中的发光器件，作为举例，可采用发光LED来实现；而配套的感光器件，可以采用半导体感光器件来实现即可。在使用中，发光器件发出光线，照射到转轮反光工作层150上，反射后的光线再传输到邻近的感光器件上，利用感光器件测试出反射光的强度。

在本发明中，光电收发传感器组200对应着每个字轮141，设置有连贯并均匀分布的5个光电收发传感器210，光电收发传感器210之间的间隔和字轮141上的数字间隔相对应。

更进一步，为了确保所产生的不确定点只有一个，那么需要保证的一点是：反光区151和非反光区152相交的两处区域，至多只能有一处区域落在光电收发传感器组200的测试范围之内；而另一方面，为了获得尽可能多的测试信息，光电收发传感器组200的测试范围又要尽可能大。

于是，这样的实施方案是推荐的：对应着同一个字轮141，所述的5个光电收发传感器210的首尾两个光电收发传感器210与配套字轮141中心间的连线，接近半圆但不足半圆。即：光电测试的覆盖范围，尽可能覆盖转轮反射工作层150的一半，但不到一半。

而整个光电收发传感器组200，作为优选的实施例而非限定，可设置在柔性PCB板上。

真值表模块，它是存储光电收发传感器组200采集转轮140反光工作层的状态对应的真值表的模块结构。如图1所示，为光电收发传感器组200采集的转轮140的位置状态真值表，反光区设置在对应着字轮2～6的反光工作层上面，在3和4之间设置有非反光区窗口，对应着在8和9之间设置有反光区窗口。光电收发传感器R0、R1、R2、R3、R4顺时针排列对字轮进行信息采集，真值表中“1”代表光电收发传感器采集到的为非反光区，“0”代表光电收发传感器采集到的为反光区，从该真值表可以看出，当数值为整数值时，光电收发传感器R0、R1、R2、R3、R4采集的转轮的状态都为准确状态，即，不包含不确定点的状态，当存在进位时，即从一个整数变为另一个整数时，就有出现不确定点的情况，例如，当数值从9进位变为0正好处于9和0的中间位置，还没有完全完成进位时，传感R4采集的转轮信息有可能是“1”，也有可能是“0”。即，不确定点值320。

不确定点判定模块，它是用于将上述光电收发传感器组200所采集的转轮的位置状态信息，与上述的真值表300进行比较，来判定光电收发传感器组200所采集的状态信息是否含有不确定点的模块结构。

下面通过具体的实施例进行描述。我们配套着针对于光电收发传感器组200所获得的采样数值，输入给I/O接口之后，根据I/O接口对“0”和“1”的电压标准将信号转换为数字信号“0”和“1”，确定了的反光区域，可视为数字信号“1”，确定了的非反光区域，可视为数字信号“0”。

参图1所示，在数值从一个整数X进位到(X+1)的过程中，在转轮转至显示为X时，对应的光电收发传感器R0-R4采集到的转轮信息都为确定的“0”或者“1”，所以此时采集的信息与真值表进行比较时，就不存在不确定点；当转轮转至显示为X和(X+1)之间时，对应的光电收发传感器R0-R4采集到的转轮信息其中三位为确定的“0”或者“1”，另外一位为不确定位，例如，当转轮转至显示为9和0之间时，对应的光电收发传感器R0、R1、R3采集到的转轮位置都是反光区部分，所以都为“0”，光电收发传感器R2采集的为3和4之间为非反光区窗口，所以为“1”，R4有两种可能的情况，有可能为“0”也可能为“1”，这是因为光电收发传感器R4采集的为反光区和非反光区的临界区域，结合上述对图1的解释，此时光电收发传感器R4采集的是字轮1和2之间的部分，由于1处于非反光区，2处于反光区，所以R4采集的信息就不确定，有可能为“1”也有可能为“0”，即为不确定点；该不确定点具体是通过对光电收发传感器R2所采集的信息进行判定，经分析光电收发传感器R2采集的是字轮3和4之间的状态，由于在3和4之间设置了非反光区窗口，所以由此可以看出光电收发传感器R2在显示数值9和显示数值0时，对应采集的转轮都为反光区部分，结果都是“0”，只有当显示数值为9和0之间时，采集到了3和4之间的非反光区窗口，所以为“1”即所述的不确定点判定状态值310，本发明就是通过该方法对不确定点进行判定的，下述的数值分析模块，在对数据进行计算时，如果发现有存在不确定点判定状态值310的情况，就会该读数包含不确定点。

数值运算处理模块，它是用于根据上述不确定点判定模块所判定出的不确定点情况，将所获得的数字信号换算成数值的模块结构。

该模块主要用来实现字轮141上数字的运算功能。如前所述，如果测试结果没有包含不确定点的话，那么，5个光电收发传感器采集的转轮的状态信息转换为二进制后，与真值表比较进行数值的直接读取；如果测试结果包含一个最多也只有一个不确定点的话，此时的读数一定处于进位的临界状态，那么，就直接取进位的上一位为最终数值，例如，199.99进位后为200.00，若将光电收发传感器组采集的转轮的状态信息转换为二进制后，与真值表比较判定出有不确定点，则计数器直接读取199.99为最终读数。

具体实施例

如图3-1、3-2、4-1、4-2为本发明所述的一种基于光电收发传感器的计数器，具体应用例为一种煤气表的情况。在图3-1中，计数器100为煤气表计数器110，包括有计数器壳体120、目视数字窗口130。图3-2为煤气表计数器110的背面展开图，包括有与每个转轮140相对应的光电收发传感器组200，每个光电收发传感器组200包括有5个与转轮140上的字轮141相匹配的光电收发传感器210，光电收发传感器210是由发光器件211和感光器件212组成。

利用光电收发传感器组所采集的信息，转换为数字信号后，与真值表进行比较，凡是光电收发传感器组采集到反光区窗口与非反光区窗口，与真值表的比较结果就包含不确定点，凡是光电收发传感器组没有采集到反光区窗口与非反光区窗口，与真值表的比较结果就不包含不确定点。

另外，通过该转轮反光工作层所获得的不确定点，至多有一个。

下面进一步结合图5以及相应的实施例对本发明进一步的描述。

步骤1，加载真值表。为计数器100写入程序时，将真值表信息加载进去，作为标准值。

步骤2，利用光电收发传感器组对计数器的转轮反光工作层进行感光。

如图3-2、4-2所示，6组光电收发传感器组分别对配套的6个转轮反光工作层进行感光数据采集，其中的反光区151设置在字轮141的2-6之间，非反光区窗口154设置在3与4之间，对应的非反光区153设置在字轮141的7-1之间反光区窗口152设置在8和9之间，此时6组光电收发传感器组采集的6个转轮反光工作层的数据状态，与上述图3-1的目视数字窗口130显示的“013999”是相对应的。

步骤3，将各光电收发传感器组中所获得的感光数据与步骤1中的真值表进行比较，判定出是否含有不确定点。

参图3-2所示，6组光电收发传感器组采集的6个转轮反光工作层的数据状态，由于每个光电收发传感器在采集信息是，对应的都是准确的反光区或者非反光区，没有反光区窗口和非反光区窗口被采集，故与真值表300比较之后，就直接得出上述图3-1的目视数字窗口130显示的“013999”，此时可以看出该数据不具有不确定点，读出的数值为准确值。

参图4-2所示，6组光电收发传感器组采集6个转轮反光工作层的数据状态，我们从左至右将6个转轮所对应的数值称为：第一位、第二位……第六位。当转轮由“013999”状态，转向“014000”时下面我们对每一位的显示情况进行一一分析：

第一位，从图中看出由于该组光电收发传感器采集的都是正对着字轮位置，所以不存在不确定点，读数数值仍然为0；第二位，该组光电收发传感器采集的也都是正对着字轮位置，所以不存在不确定点，读数仍为1；第三位，由于产生了进位，此时该组光电收发传感器R0-R4之间的读数为：1、0、1、(1或0)、0，这就对应着图1中的真值表300的3.5的位置，R1读出的为不确定点判定状态值，R3的读数不确定；第四位，也产生了进位，R0-R4采集的分别为6与5之间、5与4之间、4与3之间、3与2之间、2与1之间，6与5之间、5与4之间以及3与2之间都为反光区，故都为“0”；而由于4与3之间为非反光区窗口，故为“1”；由于2为反光区，1为非反光区，所以在2和1之间读数就不稳定有可能为“0”也有可能为“1”，此时该组光电收发传感器R0-R4之间的读数分别为：0、0、1、0、(1或者0)，这就对应着图1中的真值表300的9.5的位置，R2读出的为不确定点判定状态值，R4的读数不确定；第五位与第六位的原理与第四位的完全一样，不再赘述。

从上述第三位和第四位读数可以看出如果在3与4之间没有非反光区窗口，以及8与9之间没有反光区窗口，那么第三位可能被读为3或者4，第四、五、六位分别都有可能被读为9或者0，此时就可能会被误读为：013999、013990、013909、013900、013099、013009、013090、013000、014999、014990、014909、014900、014099、014009、014090、014000共16种可能情况，现在我们设置了反光区窗口和非反光区窗口，只要采集的信息包含有不确定点，就必定能够采集到反光区窗口或者非反光区窗口其一，这样通过就可以判定，此时处于不确定状态。

步骤4，根据步骤3的判定结果，若包含不确定点，数值运算处理模块将直接取读数的上一位，若不包含不确定点，就直接计算读数数值。

如上所述，当判定出包含不确定点时，将直接读取进位的上一位，如图4-1、4-2所示，将直接将进位前的013999为最终读数，这样将读数的误差见到了最低。

步骤5，计算出计数器对应的最终数值。

以上是对本发明的描述而非限定，基于本发明思想的其它实施方式，均在本发明的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种基于光电收发传感器的计数器，它包括：转轮，在转轮上设置有反光区和非反光区组成的转轮反光工作层；光电收发传感器组，对应着转轮反光工作层，设置有通过发光器件和感光器件组成的光电收发传感器，其特征在于：

所述的反光区和非反光区，包括两段及两段以上。

该计数器还包括有：

真值表模块，它是存储光电收发传感器组采集转轮反光工作层的状态对应的真值表的模块结构；

不确定点判定模块，它是用于将上述光电收发传感器组所采集的转轮的位置状态信息，与上述的真值表进行比较，来判定光电收发传感器组所采集的状态信息是否含有不确定点的模块结构；

数值运算处理模块，它是用于根据上述不确定点判定模块所判定出的不确定点情况，将所获得的数字信号换算成数值的模块结构，

若包含不确定点，直接换算为进位的上一位数值，

若不包含不确定点，就直接换算准确的数值。

2.根据权利要求1所述的一种基于光电收发传感器的计数器，其特征在于：所述的转轮，被均匀设置有10个字符的字轮环绕着。

3.根据权利要求1所述的一种基于光电收发传感器的计数器，其特征在于：所述的反光区和非反光区，分别覆盖连续的5个数字对应的转轮反光工作层。

4.根据权利要求3所述的一种基于光电收发传感器的计数器，其特征在于：在所述的反光区的相邻数字之间，还设置有非反光区窗口。

5.根据权利要求4所述的一种基于光电收发传感器的计数器，其特征在于：与所述的反光区的非反光区窗口相对应，在非反光区设置有反光区窗口，反光区窗口与非反光区窗口之间夹角为180度。

6.根据权利要求1所述的一种基于光电收发传感器的计数器，其特征在于：所述的转轮上的反光区的面积总和与非反光区的面积总和分别为转轮反光工作层的一半。

7.根据权利要求1所述的一种基于光电收发传感器的计数器，其特征在于：在光电收发传感器阵组中，对应着每个字论，设置有连贯并均匀分布的5个光电收发传感器，光电收发传感器之间的间隔和字轮上的数字间隔相匹配。

8.根据权利要求7所述的一种基于光电收发传感器的计数器，其特征在于：所述的5个光电收发传感器连续排列，相邻传感器中间点的方向夹角为36度。

9.一种根据权利要求1所述的基于光电收发传感器的计数器的实现方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1，加载真值表；

步骤2，利用光电收发传感器组对计数器的转轮反光工作层进行感光；

步骤3，将各光电收发传感器组中所获得的感光数据与步骤1中的真值表进行比较，判定出是否含有不确定点；

步骤4，根据步骤3的判定结果，若包含不确定点，数值运算处理模块将直接取读数的上一位，若不包含不确定点，就直接计算读数数值；

步骤5，计算出计数器对应的最终数值。

10.根据权利要求9所述的基于光电收发传感器的计数器的实现方法，其特征在于，在所述的步骤2和步骤3中，利用光电收发传感器组所采集的信息，转换为数字信号后，与真值表进行比较，凡是光电收发传感器组采集到反光区窗口与非反光区窗口，与真值表的比较结果就包含不确定点，凡是光电收发传感器组没有采集到反光区窗口与非反光区窗口，与真值表的比较结果就不包含不确定点。

11.根据权利要求9或10所述的基于光电收发传感器的计数器的实现方法，其特征在于，通过该转轮反光工作层所获得的不确定点，至多有一个。

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