CN103471640A - 智能计量仪表的数码直读器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种传感数据准确、性能可靠、制造工艺较简单、成本较低的智能计量仪表的数码直读器，包括字轮盒(1)、字轮组件(2)、进位牙轮组件(3)、光电模块(4)，字轮组件(2)包括字轮轴(20)及若干个字轮(21)，字轮(21)的轮面上沿周向均布0～9共十个数字，字轮(21)的轮面设有黑白两种不同颜色的反射面，反射面的区域与字轮(21)的轮面上的数字的位置相对应，光电模块(4)包括若干组光电传感器(43)，每组光电传感器(43)分别与一个字轮(21)相对应设置并通过发射光在字轮(21)的轮面上反射回来光的变化对字轮(21)的位置进行编码，将编码与预先设置的编码表比对，测定每个字轮(21)的位置，进而获取字轮组件(2)的读数信息。可广泛应用于智能计量仪表领域。

Description

智能计量仪表的数码直读器

技术领域

本发明涉及一种智能计量仪表的数码直读器。

背景技术

随着城市智能化的发展和物联网的普及，目前出现了可数据远程传送并实现远程管控的智能水表、智能电表、智能煤气表和智能暖气表。这类智能计量仪表需要具备显示数据功能的数值采集器，并可将显示数据转换成数字信号，再将数据信号远传出去。

中国专利申请号为201110274440.2的文献公开了一种直读式水表计度器，其包括数字轮、壳体和进位轮，进位轮安装在数字轮的底部或侧边，数字轮每个相应镶嵌或涂有与感应器相对应的材料，在壳体内的下部安装2～3个对数字轮识别的传感器，电路板安装在壳体的底部，并通过引线将信号输出，其是在目前传统的数字轮式水表的基础上进行改进的。该直读式水表计度器存在如下缺点和不足：所涂的多种颜色有衰减周期，随着时间变化而变化，所涂的多种颜色长期泡在液体中容易脱落，从而影响到数据采集的准确性；另外在字轮上涂多种颜色，工艺复杂，制造成本高。

另外，中国专利申请号为201010293539.2的文献公开了一种水表字轮盒，其包括字轮轴、字轮、装有液体的液封腔、设在字轮盒底部的底腔、两块光电模块线路板，所述的底腔的一端设有与底腔相连通的侧腔，所述的两块光电模块线路板的其中一块设置在底腔中，另一块纵向设置在侧腔中。该水表字轮盒使用了两组光电模块线路板，且必须互相垂直设置，其工艺难度大并增加了成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种传感数据准确、性能可靠、制造工艺较简单、成本较低的智能计量仪表的数码直读器。

本发明所采用的技术方案是：本发明包括字轮盒、字轮组件、进位牙轮组件，所述字轮盒内部设腔体，所述字轮组件、所述进位牙轮组件均设于所述腔体内，所述智能计量仪表的数码直读器还包括光电模块，所述字轮组件包括字轮轴以及若干个字轮，若干个所述字轮分别与所述字轮轴相转动连接，每个所述字轮的轮面上沿周向均布设有0～9共十个显示数字，所述字轮的轮面设有白反射面和黑反射面两种不同颜色的反射面，所述反射面的区域分别与所述字轮的轮面上的十个显示数字的位置相对应，所述光电模块包括若干组光电传感器，每组所述光电传感器分别与一个所述字轮相对应设置，每组所述光电传感器通过发射光在所述字轮的轮面上反射回来光的变化对所述字轮的位置进行编码，将所述编码与预先设置的编码表比对，测定每个所述字轮的显示数字位置，进而获取所述字轮组件的读数信息。

所述光电模块还包括电子板、传感器固定架，所述光电传感器设置于所述传感器固定架上，所述电子板用于将所述光电传感器获取的光信号进行编码并转换成数据信号传送出去。

所述传感器固定架设置有多个固定面，所述光电传感器分别设置于所述固定面上，所述光电传感器正对所述字轮的轴心，各所述光电传感器与所述字轮的轮面之间的距离相等。

每组所述光电传感器中传感器的数量至少有两个，每组中相邻的所述光电传感器与其对应的所述字轮的轴心之间形成的圆心角为α，α≥18°。

所述白反射面和所述黑反射面对应分布于所述字轮的轮面上的十个显示数字的区域形成三种反射面区：全黑面区、半黑面区、全白面区，通过三种反射面区形成三种不同编码，每组所述光电传感器中传感器的数量为三个，每组中相邻的所述光电传感器与其对应的所述字轮的轴心之间形成的圆心角为36°，每组中三个所述光电传感器用于获取与其对应的所述字轮的轮面上的连续三个显示数字的光反射信息，形成该所述字轮所在位置的三位编码。

所述白反射面由所述字轮的轮面材料颜色自身形成，所述黑反射面采用烫印方式在所述字轮的轮面形成。

所述字轮的一个侧面设有进位拨齿、另一个侧面设有若干个沿周向均布的换字拨齿，所述进位牙轮组件包括牙轮轴以及牙轮，所述牙轮上沿周向均布设有轮齿，低数位的所述字轮的所述进位拨齿与比其高一数位的所述字轮的所述换字拨齿相对向设置，且二者间设有一牙轮分别与所述进位拨齿及所述换字拨齿相啮合传动，低数位的所述字轮每转动一圈360°，其上的所述进位拨齿带动所述牙轮转动，通过所述牙轮传动带动比其高一数位的所述字轮转动36°，使其显示数字加一，从而实现十进位。

所述进位拨齿的数量为两个，所述换字拨齿的数量为二十个，相邻的所述换字拨齿之间的圆心角为18°。

所述换字拨齿、所述进位拨齿均为圆柱型齿。

所述牙轮的轮齿分为3～5组，每组包括一个长齿和一个短齿，所述牙轮上的所有长齿和所有短齿靠近所述换字拨齿的一侧平齐，并与所述换字拨齿相啮合传动，所述牙轮靠近所述进位拨齿的一侧仅通过所述长齿与所述进位拨齿相啮合传动。

本发明的有益效果是：由于本发明包括光电模块，所述字轮组件包括字轮轴以及若干个字轮，若干个所述字轮分别与所述字轮轴相转动连接，每个所述字轮的轮面上沿周向均布设有0～9共十个显示数字，所述字轮的轮面设有白反射面和黑反射面两种不同颜色的反射面，所述反射面的区域分别与所述字轮的轮面上的十个显示数字的位置相对应，所述光电模块包括若干组光电传感器，每组所述光电传感器分别与一个所述字轮相对应设置，每组所述光电传感器通过发射光在所述字轮的轮面上反射回来光的变化对所述字轮的位置进行编码，将所述编码与预先设置的编码表比对，测定每个所述字轮的显示数字位置，进而获取所述字轮组件的读数信息；本发明通过白反射面和黑反射面两种不同颜色的反射面形成字轮位置的编码序列，通过光电传感器获取编码，光电传感器对黑白不同颜色的轮面反射后接收的光通量是不同的，接收到的光通量信号经处理后即可判断字轮的位置，从而实现对字轮读数，避免了多种颜色衰减和长期浸泡带来的准确性差的缺陷，且黑白不同颜色的反射面不会脱落，保证了数据采集的准确性，且适于长期使用，通过所述光电模块与所述字轮组件适配，所述字轮的轮面设置黑白不同颜色的反射面，其工艺较简单，成本亦较低，故本发明传感数据准确、性能可靠、制造工艺较简单、成本较低。

附图说明

图1是本发明实施例的侧面结构示意图；

图2是图1所示纵向断面结构示意图；

图3是图1所示A-A断面结构示意图；

图4是本发明实施例的字轮组件的结构示意图；

图5是本发明实施例的字轮与牙轮的传动关系结构示意图；

图6是本发明实施例的字轮的轮面展开结构示意图。

具体实施方式

如图1～图6所示，本实施例的智能计量仪表的数码直读器包括字轮盒1、字轮组件2、进位牙轮组件3、光电模块4，所述字轮盒1内部设腔体5，所述字轮组件2、所述进位牙轮组件3、所述光电模块4均设于所述腔体5内，所述字轮组件2包括字轮轴20以及四个字轮21，四个所述字轮21分别与所述字轮轴20相转动连接，每个所述字轮21的轮面上沿周向均布设有0～9共十个显示数字，所述字轮21的轮面设有白反射面24和黑反射面25两种不同颜色的反射面，所述反射面的区域分别与所述字轮21的轮面上的十个显示数字的位置相对应，本实施例中，对应于所述字轮21的轮面上的十个显示数字的区域形成三种反射面区：显示数字4、5、6的区域为全黑面区A、显示数字2、3、7、8的区域为半黑面区B、显示数字9、0、1的区域为全白面区C，通过三种反射面区形成三种不同编码(A、B、C)，所述白反射面24由所述字轮21的轮面材料颜色自身形成，所述字轮21采用白色塑胶制造即可，所述黑反射面25采用烫印方式在所述字轮21的轮面形成，其工艺简单，生产效率高，所述光电模块4包括电子板41、传感器固定架42、四组光电传感器43，每组所述光电传感器43分别与一个所述字轮21相对应设置，每组所述光电传感器43通过发射光在所述字轮21的轮面上反射回来光的变化对所述字轮21的位置进行编码，将所述编码与预先设置的编码表比对，测定每个所述字轮21的显示数字位置，进而获取所述字轮组件2的读数信息，本实施例中，每组所述光电传感器43中传感器的数量为三个，每组中相邻的所述光电传感器43与其对应的所述字轮21的轴心之间形成的圆心角为36°，每组中三个所述光电传感器43用于获取与其对应的所述字轮21的轮面上的连续三个显示数字的光反射信息，形成该所述字轮21所在位置的三位编码，所述光电传感器43设置于所述传感器固定架42上，所述电子板41用于将所述光电传感器43获取的光信号进行编码并转换成数据信号传送出去，所述字轮21的一个侧面设有进位拨齿23、另一个侧面设有若干个沿周向均布的换字拨齿22，所述进位牙轮组件3包括牙轮轴30以及牙轮31，所述牙轮31上沿周向均布设有轮齿32，低数位的所述字轮21的所述进位拨齿23与比其高一数位的所述字轮21的所述换字拨齿22相对向设置，且二者间设有一牙轮31分别与所述进位拨齿23及所述换字拨齿22相啮合传动，低数位的所述字轮21每转动一圈360°，其上的所述进位拨齿23带动所述牙轮31转动，通过所述牙轮31传动带动比其高一数位的所述字轮21转动36°，使其显示数字加一，从而实现十进位，本实施例中，所述进位拨齿23的数量为两个，所述换字拨齿22的数量为二十个，相邻的所述换字拨齿22之间的圆心角为18°，所述换字拨齿22、所述进位拨齿23均为圆柱型齿，所述牙轮31的轮齿32分为4组，每组包括一个长齿321和一个短齿322，所述牙轮31上的所有长齿321和所有短齿322靠近所述换字拨齿22的一侧平齐，并与所述换字拨齿22相啮合传动，所述牙轮31靠近所述进位拨齿23的一侧仅通过所述长齿321与所述进位拨齿23相啮合传动，即所述长齿321可插入到两个所述进位拨齿23之间啮合传动，以上结构使得传动更精确和可靠，且加工工艺简便。

本实施例中，所述光电传感器43位于所述字轮21的下方，所述光电传感器43按照图2中从左至右的顺序进行编码形成编码序列，每个所述字轮21读数为正上方的数字，则每个所述字轮21读数与其编码序列的对应关系如下表所示：

字轮读数	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
											编码序列	AAA	AAB	ABB	BBC	BCC	CCC	CCB	CBB	BBA	BAA

本发明的保护范围不限于实施中所述，如每组所述光电传感器43中传感器的数量最少可以有两个，所述光电传感器43的数量用于控制编码序列的位数，黑白不同颜色的反射面也可以形成多于两种的不同反光量的反射面区，其数量用于控制编码的种类，二者结合可形成多种编码序列位数和种类的编码；另外，每组中相邻的所述光电传感器43与其对应的所述字轮21的轴心之间形成的圆心角为α，α≥18°，以避免每组中的所述光电传感器43的数量过多；另外，所述牙轮31的轮齿32亦可分为3～5组。以上实施例中仅是为了举例说明本发明，并非是对本发明保护范围的限制。

本发明通过不同光洁度的反射面形成字轮位置的编码序列，通过光电传感器获取编码，光电传感器对黑白不同颜色的轮面反射后接收的光通量是不同的，接收到的光通量信号经处理后即可判断字轮的位置，从而实现对字轮读数，避免了颜色衰减和长期浸泡带来的准确性差的缺陷，且黑白不同颜色的反射面不会脱落，保证了数据采集的准确性，且适于长期使用，通过所述光电模块与所述字轮组件适配，所述字轮的轮面设置黑白不同颜色的反射面，其工艺较简单，成本亦较低，因此本发明传感数据准确、性能可靠、制造工艺较简单、成本较低。

本发明可广泛应用于智能计量仪表领域。

Claims (10)

1.一种智能计量仪表的数码直读器，包括字轮盒(1)、字轮组件(2)、进位牙轮组件(3)，所述字轮盒(1)内部设腔体(5)，所述字轮组件(2)、所述进位牙轮组件(3)均设于所述腔体(5)内，其特征在于：所述智能计量仪表的数码直读器还包括光电模块(4)，所述字轮组件(2)包括字轮轴(20)以及若干个字轮(21)，若干个所述字轮(21)分别与所述字轮轴(20)相转动连接，每个所述字轮(21)的轮面上沿周向均布设有0～9共十个显示数字，所述字轮(21)的轮面设有白反射面(24)和黑反射面(25)两种不同颜色的反射面，所述反射面的区域分别与所述字轮(21)的轮面上的十个显示数字的位置相对应，所述光电模块(4)包括若干组光电传感器(43)，每组所述光电传感器(43)分别与一个所述字轮(21)相对应设置，每组所述光电传感器(43)通过发射光在所述字轮(21)的轮面上反射回来光的变化对所述字轮(21)的位置进行编码，将所述编码与预先设置的编码表比对，测定每个所述字轮(21)的显示数字位置，进而获取所述字轮组件(2)的读数信息。

2.根据权利要求1所述的智能计量仪表的数码直读器，其特征在于：所述光电模块(4)还包括电子板(41)、传感器固定架(42)，所述光电传感器(43)设置于所述传感器固定架(42)上，所述电子板(41)用于将所述光电传感器(43)获取的光信号进行编码并转换成数据信号传送出去。

3.根据权利要求2所述的智能计量仪表的数码直读器，其特征在于：所述传感器固定架(42)设置有多个固定面，所述光电传感器(43)分别设置于所述固定面上，所述光电传感器(43)正对所述字轮(21)的轴心，各所述光电传感器(43)与所述字轮(21)的轮面之间的距离相等。

4.根据权利要求1所述的智能计量仪表的数码直读器，其特征在于：每组所述光电传感器(43)中传感器的数量至少有两个，每组中相邻的所述光电传感器(43)与其对应的所述字轮(21)的轴心之间形成的圆心角为α，α≥18°。

5.根据权利要求1所述的智能计量仪表的数码直读器，其特征在于：所述白反射面(24)和所述黑反射面(25)对应分布于所述字轮(21)的轮面上的十个显示数字的区域形成三种反射面区：全黑面区(A)、半黑面区(B)、全白面区(C)，通过三种反射面区形成三种不同编码，每组所述光电传感器(43)中传感器的数量为三个，每组中相邻的所述光电传感器(43)与其对应的所述字轮(21)的轴心之间形成的圆心角为36°，每组中三个所述光电传感器(43)用于获取与其对应的所述字轮(21)的轮面上的连续三个显示数字的光反射信息，形成该所述字轮(21)所在位置的三位编码。

6.根据权利要求1所述的智能计量仪表的数码直读器，其特征在于：所述白反射面(24)由所述字轮(21)的轮面材料颜色自身形成，所述黑反射面(25)采用烫印方式在所述字轮(21)的轮面形成。

7.根据权利要求1所述的智能计量仪表的数码直读器，其特征在于：所述字轮(21)的一个侧面设有进位拨齿(23)、另一个侧面设有若干个沿周向均布的换字拨齿(22)，所述进位牙轮组件(3)包括牙轮轴(30)以及牙轮(31)，所述牙轮(31)上沿周向均布设有轮齿(32)，低数位的所述字轮(21)的所述进位拨齿(23)与比其高一数位的所述字轮(21)的所述换字拨齿(22)相对向设置，且二者间设有一牙轮(31)分别与所述进位拨齿(23)及所述换字拨齿(22)相啮合传动，低数位的所述字轮(21)每转动一圈360°，其上的所述进位拨齿(23)带动所述牙轮(31)转动，通过所述牙轮(31)传动带动比其高一数位的所述字轮(21)转动36°，使其显示数字加一，从而实现十进位。

8.根据权利要求7所述的智能计量仪表的数码直读器，其特征在于：所述进位拔齿(23)的数量为两个，所述换字拨齿(22)的数量为二十个，相邻的所述换字拨齿(22)之间的圆心角为18°。

9.根据权利要求7所述的智能计量仪表的数码直读器，其特征在于：所述换字拨齿(22)、所述进位拨齿(23)均为圆柱型齿。

10.根据权利要求7所述的智能计量仪表的数码直读器，其特征在于：所述牙轮(31)的轮齿(32)分为3～5组，每组包括一个长齿(321)和一个短齿(322)，所述牙轮(31)上的所有长齿(321)和所有短齿(322)靠近所述换字拨齿(22)的一侧平齐，并与所述换字拨齿(22)相啮合传动，所述牙轮(31)靠近所述进位拨齿(23)的一侧仅通过所述长齿(321)与所述进位拨齿(23)相啮合传动。

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