CN103335685A - 一种电容式数字水表读数装置 - Google Patents

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许彦武
赵吉文
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Abstract

本发明公开了一种电容式数字水表读数装置，通过金属水表指针与不同区域金属镀层形成电容，构成高频信号通路，从而检测指针位置。本发明性能稳定，精度较高，成本较低，功耗低，采用非接触测量方式，不受恶劣工作环境的影响，适用范围广。

Description

一种电容式数字水表读数装置
技术领域
    本发明涉及水表领域，具体为一种电容式数字水表读数装置。
背景技术
水表指针电子读数是通过检测水表指针位置得到水表读数信号的。目前，水表正向着数字化、智能化的方向发展，自动检测、自动读数、无人抄表成为智能水表新的标准。然而，新型水表的发展面临两个最大的问题：一方面，水表的工作环境较为恶劣，要求水表读数系统能够在污浊液体中，磁场干扰下，低功耗稳定地长时间工作；另一方面，水表市场的特点决定了新的水表需要与传统水表兼容，并且整体成本必须较低。目前水表指针电子读数系统采用的方法主要有光电传感器、电感传感器、韦根传感器、CCD/CMOS图像传感器等。光电传感器功耗较大，并且对于污浊液体的测量效果较差；电感传感器制造成本高、并且容易受到环境电磁场干扰；韦根传感器受到环境电磁场干扰很大，工作不稳定；CCD/CMOS图像传感器功耗大、对于污浊液体的测量效果较差并且系统复杂成本高昂。这些传感器不适合在恶劣的环境中长时间无养护工作，也无法满足现实水表市场的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种电容式数字水表读数装置，以解决现有数字电子水表技术中造价偏高，功耗过大，易受环境电磁影响，无法在污浊液体中工作、难以长时间无维护工作的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种电容式数字水表读数装置，包括有表体、通过金属转轴转动安装在表体上的金属水表指针，其特征在于：表体上设置有罩在金属水表指针外的透明电介质材料制成的表罩，表罩外壁嵌入有与金属水表指针位置对应的读数盘，且读数盘中心在金属水表指针金属转轴中心线延长线上，所述读数盘上沿圆周均匀刻度有读数，相邻读数之间的读数盘上设置有扇环形的金属镀层，读数盘上多段金属镀层具有相同的扇形角度并能构成完整圆形，相邻金属镀层之间设置使相邻金属镀层绝缘的绝缘体，还包括有微处理器及分别接入微处理器的高频信号发生电路、高频信号检测电路，所述高频信号发生电路的信号输出端与金属水表指针通过导线电连接，读数盘上多段金属镀层分别通过导线与高频信号检测电路的信号输入端电连接。
所述的一种电容式数字水表读数装置，其特征在于：读数盘上沿圆周均分为十块扇环形区域，每个扇环形区域角度分别为36度，多段金属镀层以与扇环形匹配的形状一一对应设置在各个扇环形区域中，相邻金属镀层之间通过绝缘体绝缘。
所述的一种电容式数字水表读数装置，其特征在于：所述金属镀层为梯形，多段金属镀层具有相同的形状且多段金属镀层能构成完整的正多边形。
所述的一种电容式数字水表读数装置，其特征在于：所述表罩为玻璃材料制成。
所述的一种电容式数字水表读数装置，其特征在于：所述读书盘上设置有引出焊盘，多个金属镀层上的导线分别通过引出焊盘排线引出至高频信号检测电路的信号输入端。
所述的一种电容式数字水表读数装置，其特征在于：所述表体中设置有金属轴承，金属转轴转动安装在金属轴承中，高频信号发生电路信号输出端上的导线与金属轴承电连接，从而构成高频信号发生电路至金属水表指针的完整高频信号通路。
本发明工作原理为：金属水表指针、电介质材料制成的表罩、金属水表指针当前所对应的读数盘上金属镀层三者之间形成电容，高频信号发生电路向金属水表指针上加载高频信号，根据电容通高频阻低频的特性，高频信号可通过电容传至读数盘的金属镀层上，进而通过检测读数盘上各个独立金属镀层是否有高频信号可得到指针指向方位，从而得到指针读数。
本发明优点为：本发明性能稳定，精度较高，成本较低，功耗较低；采用非接触测量方式，在使用操作时不受恶劣工作环境的影响，适用范围广。
附图说明
图1为本发明结构原理示意图。
图2为本发明工作原理框图。
图3为本发明读数盘上金属镀层划分示意图。
图4为本发明整体结构立体示意图。
具体实施方式
如图1-图4所示。一种电容式数字水表读数装置，包括有表体1、通过金属转轴2转动安装在表体1上的金属水表指针3，表体1上设置有罩在金属水表指针3外的透明电介质材料制成的表罩4，表罩4外壁嵌入有与金属水表指针3位置对应的读数盘5，且读数盘5中心在金属水表指针3金属转轴2中心线延长线上，读数盘5上沿圆周均匀刻度有读数，相邻读数之间的读数盘5上设置有扇环形的金属镀层，读数盘5上多段金属镀层具有相同的扇形角度并能构成完整圆形，相邻金属镀层之间设置使相邻金属镀层绝缘的绝缘体，还包括有微处理器及分别接入微处理器的高频信号发生电路、高频信号检测电路，高频信号发生电路的信号输出端与金属水表指针3通过导线电连接，读数盘5上多段金属镀层分别通过导线与高频信号检测电路的信号输入端电连接。
读数盘5上沿圆周均分为十块扇环形区域，每个扇环形区域角度分别为36度，多段金属镀层以与扇环形匹配的形状一一对应设置在各个扇环形区域中，相邻金属镀层之间通过绝缘体绝缘。
金属镀层为梯形，多段金属镀层具有相同的形状且多段金属镀层能构成完整的正多边形。
表罩4为玻璃材料制成。
读书盘5上设置有引出焊盘，多个金属镀层上的导线分别通过引出焊盘排线引出至高频信号检测电路的信号输入端。
表体1中设置有金属轴承，金属转轴2转动安装在金属轴承中，高频信号发生电路信号输出端上的导线与金属轴承电连接，从而构成高频信号发生电路至金属水表指针3的完整高频信号通路。
本发明中，水表读数系统由微处理器、高频信号发生电路、金属水表指针、读数盘、高频信号检测电路组成。读数盘表面构建如图3所示的十块相互绝缘金属镀层，并通过引线引出。水表工作时，金属水表指针处于转动状态；读数时，金属水表指针与十块金属镀层中的一块处于相对位置，从而形成电容，玻璃表罩作为电介质。读数时，与金属水表指针相连的高频信号发生电路产生高频信号，根据电容通高频阻低频的特性，会在与指金属水表指针相对的金属镀层上产生高频信号。高频信号检测电路检测出产生高频信号的金属镀层，从而确定指针的位置。根据指针的位置判断水表当前读数。
本发明中，每块金属镀层为角度为36度的扇环，或者梯形。每块金属镀层位于水表相邻读数之间，金属镀层之间相互绝缘，并通过引线引出。读数盘可以镶嵌在玻璃表罩上，利用玻璃作为稳定的电介质。金属水表指针与高频信号发生电路相连，读数时，金属水表指针将带有高频信号，并通过电容效应，将高频信号传输到与之对应的读数盘上某一金属镀层。高频信号检测电路与读数盘上十块金属镀层相连，读数时检测各个镀层上的高频信号，微处理器依此判断金属水表指针位置。得出水表读数。
本发明基于电容效应进行水表指针读数，其构造简单，造价低廉，受环境干扰小，功耗极低。原因在于：1、电容效应受环境磁场影响极小。2、该方法利用水表玻璃防护罩作为稳定的电介质，受水质影响很小3、可采用成熟的雕刻、腐蚀等印刷电路制造工艺生产传感器，产品性能稳定，良品率高，造价低廉，利于降低系统造价，迅速占领市场。4、克服了传统传感器需要实时工作的缺点，本方法只需在读数时短暂工作，降低了传感器功耗，同时降低了系统总体功耗。这些优点使得该检测方法利于水表的低功耗读数，利于水表在各种较为的恶劣工作环境下长时间无养护工作。

Claims (6)

1.一种电容式数字水表读数装置，包括有表体、通过金属转轴转动安装在表体上的金属水表指针，其特征在于：表体上设置有罩在金属水表指针外的透明电介质材料制成的表罩，表罩外壁嵌入有与金属水表指针位置对应的读数盘，且读数盘中心在金属水表指针金属转轴中心线延长线上，所述读数盘上沿圆周均匀刻度有读数，相邻读数之间的读数盘上设置有扇环形的金属镀层，读数盘上多段金属镀层具有相同的扇形角度并能构成完整圆形，相邻金属镀层之间设置使相邻金属镀层绝缘的绝缘体，还包括有微处理器及分别接入微处理器的高频信号发生电路、高频信号检测电路，所述高频信号发生电路的信号输出端与金属水表指针通过导线电连接，读数盘上多段金属镀层分别通过导线与高频信号检测电路的信号输入端电连接。
2.根据权利要求1所述的一种电容式数字水表读数装置，其特征在于：读数盘上沿圆周均分为十块扇环形区域，每个扇环形区域角度分别为36度，多段金属镀层以与扇环形匹配的形状一一对应设置在各个扇环形区域中，相邻金属镀层之间通过绝缘体绝缘。
3.根据权利要求1所述的一种电容式数字水表读数装置，其特征在于：所述金属镀层为梯形，多段金属镀层具有相同的形状且多段金属镀层能构成完整的正多边形。
4.根据权利要求1所述的一种电容式数字水表读数装置，其特征在于：所述表罩为玻璃材料制成。
5.根据权利要求1所述的一种电容式数字水表读数装置，其特征在于：所述读书盘上设置有引出焊盘，多个金属镀层上的导线分别通过引出焊盘排线引出至高频信号检测电路的信号输入端。
6.根据权利要求1所述的一种电容式数字水表读数装置，其特征在于：所述表体中设置有金属轴承，金属转轴转动安装在金属轴承中，高频信号发生电路信号输出端上的导线与金属轴承电连接，从而构成高频信号发生电路至金属水表指针的完整高频信号通路。
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