CN103575352A - 一种利用电容传感器快速识别齿轮读数的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用电容传感器快速识别齿轮读数的装置及方法，该装置包括字轮，在字轮的任一侧面上覆盖有不规则形状的铜片作为电容的中间极，在每个字轮的两侧分别设有固定极板，固定极板靠近字轮的一侧设有互相正对的极板铜片作为电容的两极；字轮转动，带动中间极的转动，进而引起固定极板上的极板铜片之间的正对面积的变化，最终引起两个固定极板之间电容的变化，通过测量电容变化，就可以得知固定极板上的极板铜片之间的正对面积，也就得出了与此对应的当前字轮的读数。与现有技术相比，本发明的装置结构简单、制造方便、读数容易，本发明的方法适用范围广，外界干扰小，测量准确率高，实现智能化自动化读数。

Description

一种利用电容传感器快速识别齿轮读数的装置及方法
技术领域
本发明涉及属于智能表抄表技术领域，尤其是涉及一种利用电容传感器快速识别齿轮读数的装置及方法。
背景技术
近些年以来，入户难、抄表难成为当前人工抄表的一大难题，如何方便、准确、快捷的抄取表具的读数，成为当前供电、供水、供气等行业迫切需要解决的问题。这些行业也加大了科技投入，力求能有所突破。
由于居民家庭用表以及企业用表的环境非常复杂，人工抄读费时费力，容易造成误抄、错抄、漏抄等问题，一直制约着这些行业成本的降低和服务质量的提高。
目前市场上计量器具，例如水表，燃气表的电磁字轮读数装置，通常包括绝缘支架及其可转动的字轮，装置在字轮上的贴片和电阻，并通过测量电阻值的方法识别字轮位置的机构较多，但是，这种传统的测阻值的机构主要问题是，由于测阻值所用的零件，其触点与被测字轮上的贴片处于长期接触摩擦状态，因此，零件的磨损较快，使产品的使用寿命收到影响，这种测阻值机构的零件触点与被测字轮上的贴片处于长期接触的摩擦状态，测阻值采用的方式也不准确，可靠性较差。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单、制造方便、读数容易，读数精度高的利用电容传感器快速识别齿轮读数的装置及方法。该方法根据表具电容值的变化，自动识别当前齿轮数值，从而准确的得出表具当前数据，完成了智能化自动化抄表，这种方法免除了抄表人员入户抄表的麻烦，且提高了抄表的准确性和实时性，并极大地降低了抄表的成本，促进了抄表行业的发展。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种利用电容传感器快速识别齿轮读数的装置，该装置包括字轮，在字轮的任一侧面上覆盖有不规则形状的铜片作为电容的中间极，在每个字轮的两侧分别设有固定极板，固定极板靠近字轮的一侧设有互相正对的极板铜片作为电容的两极，所述的不规则形状的铜片按角度等分成10个扇形，每个扇形均为36°，每个扇形的半径各不相同，分别代表0-9这10个数字，所述的极板铜片为一个36°的扇形铜片，所述的电容的两极与外电路连接。
由于环境的变化，温度、湿度、空气质量，都会影响当前的介电常数ε。为了减少环境误差造成的影响，需要进行误差控制，该装置还包括一空字轮，所述的空字轮的两侧分别设有固定极板，固定极板靠近空字轮的一侧设有互相正对的极板铜片，该空字轮侧面不覆盖不规则形状的铜片。这样，在不同的环境因素的影响下，2个铜片之间的电容是会发生变化的，而改变电容值的唯一因素就是介电常数ε。理论值和实际值对比，就可以得出当前的介电常数ε，并可以对实际测量出来的电容值进行修正，从而减小环境造成的误差，提高测量精度。
该装置的字轮设有1～10个，每个字轮依次排列设置。
相邻两个字轮之间共用一个固定极板，该固定极板的两侧均设有极板铜片。
所述的极板铜片的半径大于或等于不规则形状的铜片上最大的扇形的半径。
所述的固定极板为圆形。
所述的固定极板连接为一体。
一种利用电容传感器快速识别齿轮读数的方法，利用电容的正对面积与电容值的对应关系以及字轮的数值和电容的正对面积的对应关系来确定当前字轮的读数。只要测量出当前电容值，根据对应关系，便可以得出当前对应的电容正对面积，进而得出当前字轮的读数。字轮转动，带动中间极的转动，进而引起固定极板上的极板铜片之间的正对面积的变化，最终引起两个固定极板之间电容的变化，通过测量电容变化，就可以得知固定极板上的极板铜片之间的正对面积，也就得出了与此对应的当前字轮的读数。
一种利用电容传感器快速识别齿轮读数的方法，包括以下步骤：
(1)测量每个字轮两边固定极板之间的电容值；
(2)测量空字轮两侧的固定极板之间的电容值，并根据固定极板之间的正对面积，得出当前的介电常数ε；
(3)根据电容公式C＝εS/d，根据步骤(1)测得的电容值及步骤(2)测得的介电常数ε，计算出字轮两侧的固定极板上的极板铜片之间的正对面积，由极板铜片之间的正对面积得出当前的字轮的读数；
(4)将所有字轮的读数进行有规律的组合，得出的数值则为表具的当前读数。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
本发明的利用电容传感器快速识别齿轮读数的装置结构简单、制造方便、读数容易。本发明的利用电容传感器快速识别齿轮读数的方法适用范围广，外界干扰小，测量准确率高，本发明根据表具电容值的变化，自动识别当前齿轮数值，从而准确的得出表具当前数据，完成了智能化自动化抄表，这种方法免除了抄表人员入户抄表的麻烦，且提高了抄表的准确性和实时性，并极大地降低了抄表的成本，促进了抄表行业的发展。
附图说明
图1为字轮的结构示意图；
图2为字轮上不规则形状的铜片的结构及对应数字示意图；
图3为固定极板上的极板铜片的结构示意图；
图4为实施例中表具的结构示意图；
图5为实施例中表具的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
一种利用电容传感器快速识别齿轮读数的装置，结构如图1所示，该装置包括字轮1，在字轮1的任一侧面上覆盖有不规则形状的铜片2作为电容的中间极，在每个字轮1的两侧分别设有固定极板3，固定极板3靠近字轮1的一侧设有互相正对的极板铜片4作为电容的两极。不规则形状的铜片2的结构如图2所示，不规则形状的铜片2按角度等分成10个扇形，每个扇形均为36°，每个扇形的半径各不相同，分别代表0-9这10个数字。极板铜片4的结构如图3所示，为一个36°的扇形铜片，电容的两极与外电路连接。极板铜片4的半径大于或等于不规则形状的铜片2上最大的扇形的半径。固定极板3为圆形。
由于环境的变化，温度、湿度、空气质量，都会影响当前的介电常数ε。为了减少环境误差造成的影响，需要进行误差控制，该装置还包括一空字轮5，空字轮5的两侧分别设有固定极板3，固定极板3靠近空字轮5的一侧设有互相正对的极板铜片4，该空字轮5侧面不覆盖不规则形状的铜片2，其结构如图4所示。这样，在不同的环境因素的影响下，2个铜片之间的电容是会发生变化的，而改变电容值的唯一因素就是介电常数ε。理论值和实际值对比，就可以得出当前的介电常数ε，并可以对实际测量出来的电容值进行修正，从而减小环境造成的误差，提高测量精度。
该装置的字轮设有1～10个，本实施例中字轮设置3个，如图4或图5所示，每个字轮依次排列设置。
如图5所示，相邻的两个字轮1之间还可以共用一个固定极板3，该固定极板3的两侧均设有极板铜片4。如图5所示，固定极板3连接为一体。
一种利用电容传感器快速识别齿轮读数的方法，利用电容的正对面积与电容值的对应关系以及字轮的数值和电容的正对面积的对应关系来确定当前字轮数值的读数。只要测量出当前电容值，根据对应关系，便可以得出当前对应的电容正对面积，进而得出当前字轮的读数。字轮转动，带动中间极的转动，进而引起固定极板上的极板铜片之间的正对面积的变化，最终引起两个固定极板之间电容的变化，通过测量电容变化，就可以得知固定极板上的极板铜片之间的正对面积，也就得出了与此对应的当前字轮的读数。
一种利用电容传感器快速识别齿轮读数的方法，包括以下步骤：
(1)测量每个字轮两边固定极板之间的电容值；
(2)测量空字轮两侧的固定极板之间的电容值，并根据固定极板之间的正对面积，得出当前的介电常数ε；
(3)根据电容公式C＝εS/d，根据步骤(1)测得的电容值及步骤(2)测得的介电常数ε，计算出字轮两侧的固定极板上的极板铜片之间的正对面积，由极板铜片之间的正对面积得出当前的字轮的读数；
(4)将所有字轮的读数进行有规律的组合，得出的数值则为表具的当前读数。
为了增加测量的准确性，减少环境差异带来的影响，本发明还设计了一个没有中间极的电容进行校正。根据电容计算公式，固定铜片之间的对应面积不变，电容值也保持不变。如果电容值发生了改变，则证明空气的介电常数ε发生了改变，从而可以矫正其他字轮测量的电容值，进行误差控制。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种利用电容传感器快速识别齿轮读数的装置，该装置包括字轮，其特征在于，在字轮的任一侧面上覆盖有不规则形状的铜片作为电容的中间极，在每个字轮的两侧分别设有固定极板，固定极板靠近字轮的一侧设有互相正对的极板铜片作为电容的两极，所述的不规则形状的铜片按角度等分成10个扇形，每个扇形均为36°，每个扇形的半径各不相同，分别代表0-9这10个数字，所述的极板铜片为一个36°的扇形铜片，所述的电容的两极与外电路连接。
2.根据权利要求1所述的一种利用电容传感器快速识别齿轮读数的装置，其特征在于，该装置还包括一空字轮，所述的空字轮的两侧分别设有固定极板，固定极板靠近空字轮的一侧设有互相正对的极板铜片，该空字轮侧面不覆盖不规则形状的铜片。
3.根据权利要求1所述的一种利用电容传感器快速识别齿轮读数的装置，其特征在于，该装置的字轮设有1～10个，每个字轮依次排列设置。
4.根据权利要求1所述的一种利用电容传感器快速识别齿轮读数的装置，其特征在于，相邻两个字轮之间共用一个固定极板，该固定极板的两侧均设有极板铜片。
5.根据权利要求1所述的一种利用电容传感器快速识别齿轮读数的装置，其特征在于，所述的极板铜片的半径大于或等于不规则形状的铜片上最大的扇形的半径。
6.根据权利要求1所述的一种利用电容传感器快速识别齿轮读数的装置，其特征在于，所述的固定极板为圆形。
7.根据权利要求1所述的一种利用电容传感器快速识别齿轮读数的装置，其特征在于，所述的固定极板连接为一体。
8.一种利用电容传感器快速识别齿轮读数的方法，其特征在于，利用电容的正对面积与电容值的对应关系以及字轮的数值和电容的正对面积的对应关系来确定当前字轮的读数，字轮转动，带动中间极的转动，进而引起固定极板上的极板铜片之间的正对面积的变化，最终引起两个固定极板之间电容值的变化，通过测量电容值变化，就可以得知固定极板上的极板铜片之间的正对面积，也就得出了与此对应的当前字轮的读数。
9.根据权利要求8所述的一种利用电容传感器快速识别齿轮读数的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)测量每个字轮两边固定极板之间的电容值；
(2)测量空字轮两侧的固定极板之间的电容值，并根据固定极板之间的正对面积，得出当前的介电常数ε；
(3)根据电容公式C＝εS/d，根据步骤(1)测得的电容值及步骤(2)测得的介电常数ε，计算出字轮两侧的固定极板上的极板铜片之间的正对面积，由极板铜片之间的正对面积得出当前的字轮的读数；
(4)将所有字轮的读数进行有规律的组合，得出的数值则为表具的当前读数。
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