CN109556641B - 一种光电传感器的格雷码均匀度检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种光电直读表传感器的格雷码均匀度检测方法，包括，首先让字轮轮盘匀速转动，让每一组格雷编码出现在检测点上；然后通过软件编程，采用固定频率检测每一组格雷编码出现的次数；最后通过每组编码出现的次数，除以所有编码出现次数的总和，就可以计算出每组编码对应的实际角度；本方法能够准确、高效检测格雷编码的均匀度，从而避免因传感器故障或误差引起的机、电读数不一致问题，杜绝用户计量纠纷。

Description

一种光电传感器的格雷码均匀度检测方法

技术领域

本发明属于计量行业信息化处理领域，具体涉及光电传感器的格雷码均匀度检测方法。

背景技术

在智能水表和智能气表的远程抄表方式中，光电直读传感器被广泛应用。在抄电子读数时，机械字轮读数被转换为电子读数。在机、电读数转换过程中，需要光电直读传感器正常工作。

直读表头包含光电传感器板，字轮轮盘和光电直读电路板。光电传感器板两侧成72度均匀分布红外发射或接收管，字轮盘上有3个相邻的扇面孔，从而将字轮轮盘均分为30等份，每等份对应一个五位的格雷码，且占用角度为12°。如果传感器红外对管良好，焊装位置正确，且字轮轮盘安装精度合格，表现在每个等份内，格雷码不会发生变化，均匀度好。但在生产中往往存在个别质量问题，而一旦传感器中某个红外光电对管开路或焊装时位置偏移，或字轮轮盘精度太差或装配位置偏差太大都会导致所抄的电子读数与用户看到的表上的机械字轮读数不一致，从而引起计量纠纷。而在生产过程中，往往不能准确判断那些传感器存在故障。因此，故障传感器的检测在生产过程中是一个急需解决的技术问题。

发明内容

为了检测传感器的合格性，本发明提供一种光电传感器的格雷码均匀度检测方法，通过建立格雷码均匀度检测的数学模型和角度计算方法，测试格雷码的均匀度，来达到检测有故障的光电传感器的目的，从而最大程度避免出现电子读数与机械字轮读数不一致的情况。

本发明所述的光电传感器的格雷码均匀度检测方法，包括字轮轮盘和光电直读表传感器，根据光电直读表传感器特性，字轮轮盘旋转一周，将产生30组格雷编码，理论上每组编码角度为12°。为了检测这些编码所占有的实际角度，我们采用以下步骤：

第一步：让字轮轮盘匀速转动，让每一组格雷编码出现在检测点上。具体是，让字轮轮盘匀速转动，让每一组格雷编码出现在检测点上。根据光电直读表传感器特性，字轮轮盘旋转一周，将产生30组格雷编码，格雷码组用计数器i表示。

第二步：通过软件编程，采用固定频率检测每一组格雷编码出现的次数。具体包括：

1)当检测到字轮轮盘格雷码首次发生变化时，格雷码组计数器i开始计数，即i＝1，且开始计数格雷码检测次数，用SC[i]表示；随后每检测到格雷码变化一次，格雷码组计数器i累加；

2)当格雷码组计数器i＝30时，且检测到格雷码再次变化时,停止检测。

第三步：通过每组编码出现的次数，除以所有编码出现次数的总和，计算出每组编码对应的实际角度angle[i]。具体包括：

1)计算字轮轮盘旋转一周的30组格雷码检测总次数：

2)计算每组编码对应的实际角度：

(1≤i≤30)。

第四步：根据经验得到的每组编码所占角度误差，判断所测光电直读表传感器的格雷码均匀度合格。具体是，根据经验得到每组编码所占角度误差为±4°，而理论上每组编码角度为12°，如果每组编码所占实际角度angle[i]∈[8°，16°]，则认为所测格雷码均匀度合格。

本发明通过建立的数学模型和计算方法，对光电传感器的格雷码均匀度进行准确、高效检测，保证了产品的合格率，避免了因传感器故障或误差引起的电子读数与机械字轮读数不一致的情况。该方法利用现有的智能水表或智能气表上的成熟电路进行检测，不需改变硬件电路结构，操作方便，检测结果准确。

附图说明

图1为本发明方法设计的检测装置示意图；

图中：1为光电传感器电路板，2为字轮轮盘，3为橡胶圈，4为转动轴，5为光电直读表电路板固定夹具，6为光电直读表电路板，7顶针。

图2为本发明方法的流程框图。

具体实施方式

为实施本发明方法，设计一种检测装置，如图1，检测装置包括字轮轮盘2、转动轴4、光电直读表电路板固定夹具5、转动轴控制器和传感器检测控制器。

将待检测的光电直读表头用夹具5固定到检测装置上，夹具5底部采用伸缩顶针7与光电直读表电路板6的连接点紧密连接，传感器检测控制器用导线与顶针7底部连接，将对传感器采集的数据用本发明方法进行处理。字轮轮盘2与转动轴的橡胶圈3紧密接触。字轮轮盘2柱面均分为10等份，分别用字码0到9顺序表示。字轮轮盘2内有3 个相邻的扇面孔。光电传感器电路板1分别放置于字轮轮盘2两侧，光电传感器在光电传感器电路板1上成72度均匀分布。当字轮轮盘2匀速旋转一周，将得到30组格雷码。

检测时，转动轴控制器控制转动轴4匀速转动从而带动字轮盘2匀速转动。转动轴4与字轮盘2之间使用橡胶圈3，防止转动时字轮滑动和转动轴刮伤字码。传感器检测控制器以光电传感器中红外光电对管信号发射和信号接收为基础，利用单片机嵌入式软件编程，通过本发明方法来达到测试格雷码的均匀度的目的，从而检测出有故障的光电传感器电路板。

下面结合附图2就本发明方法作进一步说明。

第一步，运用检测装置匀速转动字轮盘，让每一组格雷编码出现在检测点上。根据光电传感器的特性，将字轮轮盘均分为30份，每等份对应一个五位格雷码编码。字轮轮盘旋转一周，将产生30组格雷编码。为方便说明，格雷码组用计数器i表示(1≤i ≤30)。

第二步，通过软件编程，采用固定频率检测每一组格雷码编码出现的次数。当检测的格雷码首次发生变化时，则以此开始格雷码编码1的格雷码检测，并计数在该码组检测到的格雷码个数。前期检测的格雷码个数不做计数，以避免开始检测时不是从码组起始点开始检测的情况。随后格雷码读数每变化一次，则认为进入下一组格雷码编码的检测，并计数该编码的格雷码检测次数；当检测到第30个码组时，且检测格雷码再次变化时,才停止检测，认为字轮轮盘旋转一周；则每个码组内的格雷码检测次数定义为SC[i] (1≤i≤30)；

第三步，计算每组编码对应的实际角度angle[i]；

首先将每个码组检测格雷码的次数累加得到字轮轮盘旋转一周所得到总的格雷码检测次数X,即：

然后通过每个码组格雷码检测次数与30个码组格雷码检测总次数的比值来得到每个码组所对应的实际角度，即：

(1≤i≤30)。

由于字轮轮盘旋转一周为360°，而字轮轮盘被均分为30份，每等份对应一个五位格雷码编码，则每个码组所占理论角度为12°。由于传感器中红外对管好坏，焊装位置偏差，或字轮盘安装精度等因素都可能造成格雷码检测次数的偏差。根据大量的生产和测试经验，得到了码组所占角度误差为±4°。如果每个码组所占实际角度angle[i]∈ [8°，16°]，则认为所测格雷码均匀度合格，从而就可以判断所测传感器板合格。

本方法所建立的数学模型和计算方法，能够准确、高效检测格雷编码的均匀度，从而避免因传感器故障或误差引起的机、电读数不一致问题。在生产中，每只光电表都应该进行传感器电路板的格雷码均匀度测试，以保证了产品的合格率，从而避免了因光电表的电子读数与用户看到的表上的机械字轮读数不一致，引起的计量纠纷。

Claims (5)

1.一种光电直读表传感器的格雷码均匀度检测方法，包括字轮轮盘和光电直读表传感器，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：让字轮轮盘匀速转动，让每一组格雷编码出现在检测点上；

第二步：采用固定频率检测每一组格雷编码出现的次数；

第三步：通过每组编码出现的次数，除以所有编码出现次数的总和，计算出每组编码对应的实际角度angle[i] ， i是格雷码组数；

第四步：根据经验得到的每组编码所占角度误差，当每组编码所占实际角度在误差范围内时，判断所测光电直读表传感器的格雷码均匀度合格。

2.根据权利要求1所述的光电直读表传感器的格雷码均匀度检测方法，其特征在于，

所述第一步具体为：让字轮轮盘匀速转动，让每一组格雷编码出现在检测点上，根据光电直读表传感器特性，字轮轮盘旋转一周，将产生30组格雷编码，格雷码组用计数器i表示。

3.根据权利要求2所述的光电直读表传感器的格雷码均匀度检测方法，其特征在于，所述第二步具体包括：

1)当检测到字轮轮盘格雷码首次发生变化时，格雷码组计数器i开始计数，即i＝1，且开始计数格雷码检测次数，用SC[i]表示；随后每检测到格雷码变化一次，格雷码组计数器i累加1；

2)当格雷码组计数器i＝30时，且检测到格雷码再次变化时， 停止检测。

4.根据权利要求2所述的光电直读表传感器的格雷码均匀度检测方法，其特征在于，所述第三步具体为包括

1)计算字轮轮盘旋转一周的30组格雷码检测总次数：

2)计算每组编码对应的实际角度：

其中1≤i≤30。

5.根据权利要求1所述的光电直读表传感器的格雷码均匀度检测方法，其特征在于，所述第四步具体为，根据经验得到每组编码所占角度误差为±4°，而理论上每组编码角度为12°，如果每组编码所占实际角度angle[i]∈[8°，16°]，则判断所测光电直读表传感器的格雷码均匀度合格。

Images