CN112229472A - 计量仪表的取样计数组件及具有其的计量仪表 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种计量仪表的取样计数组件及具有其的计量仪表，取样计数组件包括计数器及与计数器对应设置的主控板，计数器上设有输入齿轮、字轮组和取样输出齿轮，输入齿轮与计量仪表的基表的输出齿轮连接，输入齿轮和输出齿轮通过转动的方式将流经基表的流体的流量信息传递至字轮组和取样输出齿轮，取样输出齿轮的轮盘上设置有凸出轮盘面的信号反射部，主控板与轮盘面平行设置，主控板上设置有与轮盘面错开并向信号反射部延伸的信号传感器，信号传感器向信号反射部发射信号并将信号反射部反射的信号发送至主控板上的主控单元。本发明通过将信号传感器错开轮盘面设置于主控板上，以此降低对信号传感器与取样输出齿轮之间相对位置的要求。

Description

计量仪表的取样计数组件及具有其的计量仪表

技术领域

本发明涉及流量计技术领域，具体涉及一种计量仪表的取样计数组件及具有其的计量仪表。

背景技术

目前，市场上的计量仪表获取计量脉冲的光取样方法都是反射式的，计量仪表主要是通过一对红外对管来获取取样齿轮的转动信号，进而识别计量仪表有无计量以及计量数据。

具体地，红外对管中红外发射管发出的红外信号通过取样齿轮的轮盘面将红外信号反射回至红外接收管，由于取样齿轮的轮盘面被涂成了黑白两种颜色，红外信号通过黑色面和白色面的反射强度不一样，从而使红外接收管接收到的红外信号的强弱也不同，当取样齿轮转动时，红外接收管上的信号呈现一个周期性的变化规律，PCB板上的主控芯片每隔一段时间对此周期性信号进行采集，并根据采集到的红外信号的强弱来识别数码轮的转动数据，从而实现计量的目的。

目前，红外光的发射方向和反射方向是跟取样齿轮的轮盘面垂直的方向，由于取样齿轮与PCB板比较靠近，不同厂家的取样齿轮的位置不同会导致红外对管的安装难度较大，再加上计量仪表在整体装配和运输过程都可能导致红外对管的安装位置出现偏差，且计量仪表在装配和运输过程中，红外对管容易出现撞件失效的情况，增加了取样计量仪表的工作不可靠性。

发明内容

本发明旨在一定程度上解决上述技术问题中的至少一个。

本发明的第一方面提供了一种计量仪表的取样计数组件，取样计数组件包括计数器及与计数器对应设置的主控板，计数器上设有输入齿轮、字轮组和取样输出齿轮，输入齿轮与计量仪表的基表的输出齿轮连接，输入齿轮和输出齿轮通过转动的方式将流经基表的流体的流量信息传递至字轮组和取样输出齿轮，取样输出齿轮的轮盘上设置有凸出轮盘面的信号反射部，主控板与轮盘面平行设置，主控板上设置有与取样输出齿轮错开并向信号反射部延伸的信号传感器，信号传感器向信号反射部发射信号并将信号反射部反射的信号发送至主控板上的主控单元。

本发明的技术方案的有益效果为：本发明通过在取样输出齿轮的轮盘上设置有凸出轮盘面的信号反射部，并通过信号传感器向信号反射部发射信号并将信号反射部反射的信号发送至主控板，主控板根据信号传感器接收到的信号感应流经基表的流体的流量信息，进一步地，在轮盘上设置有凸出轮盘面的信号反射部，可以使信号传感器安装至主控板上错开取样输出齿轮的位置，从而降低对信号传感器与取样输出齿轮之间相对位置的限制，减少由于信号传感器的安装位置出现偏差导致取样计数组件的不可靠性增加。

根据本发明的一个实施例，信号反射部包括沿周向设置于轮盘面上的弧形板，取样输出齿轮在转动的过程中，弧形板的外壁与内壁交替反射信号传感器发射的信号。

在本实施例中，信号传感器发射的脉冲信号经过弧形板的外壁和内壁反射后由于路径不同会产生不同强度的反射信号，主控板上的主控单元能够准确地识别反射信号的强度，再通过算法实现计量的目的。

根据本发明的一个实施例，弧形板的外壁和内壁分别设置有不同颜色的涂层，信号传感器接收到的弧形板的外壁和内壁反射信号强弱不同。

在本实施例中，将弧形板的外壁与内壁设置不同颜色的涂层，例如，在内外壁设置黑白不同颜色的涂层，可以达到反射不同强度脉冲信号的目的，提高对取样输出齿轮的转动状态的识别准确性。

根据本发明的一个实施例，信号反射部垂直设置于轮盘面上，信号传感器的发生端相对主控板平行设置，且信号反射部向信号传感器的方向的投影垂直信号传感器的发生端。

在本实施例中，通过将信号反射部垂直设置于轮盘面上并将信号反射部向信号传感器的方向的投影垂直信号传感器的发生端，以此提高信号传感器与信号反射部之间的配合度，减少信号传感器发射的信号在信号反射部上出现偏差现象。

根据本发明的一个实施例，信号传感器包括脉冲发射部和脉冲接收部，脉冲发射部与脉冲接收部一体成型设置，脉冲发射部发射的脉冲信号经信号反射部反射至脉冲接收部。

在本实施例中，脉冲发射部发射的脉冲信号经信号反射部后反射至脉冲接收部，脉冲发射部发射的脉冲信号在经过信号反射部后能够充分反射至脉冲接收部，以此提高信号传感器的检测准确性。

根据本发明的一个实施例，脉冲发射部包括红外发射管，脉冲接收部包括红外接收管，红外发射管发射的红外信号经信号反射部反射至红外接收管。

在本实施例中，红外发射管和红外接收管具有很好的稳定性，且红外发射管和红外接收管能够很好的感知不同路径和不同的反射面。

根据本发明的一个实施例，红外发射管和所述红外接收管与主控板的IO口的连接方式包括：红外接收管的集电极经由第一限流电路与主控板的IO口连接，红外发射管的阳极经由第二限流电路与所述主控板的IO口连接，红外接收管的发射极和红外发射管的阴极均接地。

在本实施例中，限流电路(第一、第二限流电路)中的电阻用于减小负载端电流，防止器件损坏。

根据本发明的一个实施例，红外发射管和红外接收管与主控板的IO口的连接方式包括：红外接收管的集电极经由第一限流电路与PNP三极管的集电极连接，红外发射管的阳极经由第二限流电路与PNP三极管的集电极连接，红外接收管的发射极和红外发射管的阴极均接地，PNP三极管的基极与主控板的IO口连接，PNP三极管的发射极与电源连接，红外接收管的集电极还与去耦电路的一端以及主控板的外部中断口连接，去耦电路的另一端接地。

在本实施例中，去耦电路中的电容由于滤除输出信号种的干扰信号，减少其他元件受此元件噪声的影响。

根据本发明的一个实施例，红外接收管包括光电三极管。

本发明的第二方面还提供了一种计量仪表，计量仪表包括基表以及根据本发明的第一方面的取样计数组件，基表的输出齿轮与取样计数组件的输入齿轮连接，输入齿轮与取样计数组件的字轮组的首字轮连接，取样计数组件的取样输出齿轮与输入齿轮或首字轮连接。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明一个实施例的取样计数组件的第一轴测图；

图2为图1所示取样计数组件的第二轴测图；

图3为本发明一个实施例的信号传感器的结构图；

图4为本发明一个实施例的红外对管连接主控板的电路图；

图5为本发明一个实施例的红外对管产生的脉冲示意图。

其中，附图标记如下：

100、取样计数组件；

10、输入齿轮；

20、字轮组；

30、取样输出齿轮；31、信号反射部；

40、主控板；

50、信号传感器；51、脉冲发射部；52、脉冲接收部。

210、第一限流电路；

220、第二限流电路；

230、去耦电路；

R1、第一电阻；

R2、第二电阻；

C1、第一电容；

D1、红外发射管；

Q1、红外接收管。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，本发明的计量仪表及其取样计数组件可以应用于石油、有机液体、无机液、液化气、天然气和低温流体的检测，这些均属于本发明计量仪表及其取样计数组件的保护范围。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、元件、部件、和/或它们的组合。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内”、“周向”、“上”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中机构的不同方位。例如，如果在图中的机构翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。机构可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

如图1和图2所示，本发明的第一方面提供了一种计量仪表的取样计数组件100，取样计数组件100包括计数器及与计数器对应设置的主控板40，计数器上设有输入齿轮10、字轮组20和取样输出齿轮30，输入齿轮10与计量仪表的基表的输出齿轮(图中未示出)连接，输入齿轮10和基表的输出齿轮通过转动的方式将流经基表的流体的流量信息传递至字轮组20和取样输出齿轮30，取样输出齿轮30的轮盘上还设置有凸出轮盘面的信号反射部31，主控板40与轮盘面平行设置，主控板40上设置有与取样输出齿轮30错开并向信号反射部31延伸的信号传感器50，信号传感器50向信号反射部31发射信号并将信号反射部31反射的信号发送至主控板40上的主控单元。

在本实施例中，通过在取样输出齿轮30的轮盘上设置有凸出轮盘面的信号反射部31，并通过信号传感器50向信号反射部31发射信号并将信号反射部31反射的信号发送至主控板40，主控板40根据信号传感器50接收到的信号感应流经计数器的流体的流量信息，进一步地，在轮盘上设置有凸出轮盘面的信号反射部31，可以使信号传感器50安装至主控板40上错开取样输出齿轮30的位置，从而降低对信号传感器50与取样输出齿轮30之间相对位置的限制，减少由于信号传感器50安装位置出现偏差导致取样计数组件的不可靠性增加。

继续参阅图1和图2，根据本发明的一个实施例，信号反射部31垂直设置于轮盘面上，信号传感器50的底部垂直设置于主控板40上，信号传感器50的顶部通过垂直折弯的方式使信号传感器50的发生端以相对主控板40平行的方式向信号反射部31的方向延伸。具体地，信号传感器50的发生端相对信号传感器50的底部垂直弯折90°，并与取样输出齿轮30保持2mm-10mm以内的距离，在信号传感器50为脉冲信号传感器的情况下，如图3所述，信号传感器50包括脉冲发射部51和脉冲接收部52，脉冲发射部51与脉冲接收部52一体成型设置，脉冲发射部51发射的脉冲信号在经过信号反射部31后能够充分反射至脉冲接收部52，由于信号传感器50与取样输出齿轮30之间距离的允许误差范围在2mm-10mm之间，此允许误差范围较大，降低了对信号传感器50与取样输出齿轮30之间相对位置的限制，提高了主控板40和信号传感器50对于不同安装环境和不同基表的适用性。

继续参阅图1和图2，根据本发明的一个实施例，信号反射部31包括沿周向设置于轮盘面上的弧形板，取样输出齿轮30在转动的过程中，弧形板的外壁与内壁交替反射信号传感器50发射的信号。

在本实施例中，将信号反射部31做成弧形板，弧形板的弧面高度为3mm以上，并让主控板40与弧形板最底端的距离保持2mm以上，在实际情况中，可以根据不同基表与主控板40之间的距离灵活调整两个高度，信号传感器50发射的脉冲信号经过弧形板的外壁和内壁反射后由于路径不同会产生不同强度的反射信号，主控板40上的控制单元能够准确地识别反射信号的强度，再通过算法实现计量的目的。

为了进一步区别弧形板的外壁和内壁反射的信号强弱，根据本发明的一个实施例，在弧形板的外壁与弧形板的内壁分别设置有不同颜色的涂层，信号传感器50接收到的弧形板的外壁和内壁反射信号强弱不同。

在本实施例中，将弧形板的外壁与内壁设置不同颜色的涂层，例如，在弧形板的外壁设置白色涂层，在弧形板的内壁设置黑色涂层，当取样输出齿轮30转动使弧形板的外壁位于信号传感器50的发射区域时，由于弧形板的外壁设置有白色涂层，白色涂层增强了脉冲信号的反射强度；当取样输出齿轮30转动使弧形板的内壁位于信号传感器50的发射区域时，由于弧形板的内壁是黑色涂层，黑色涂层减弱了脉冲信号的反射强度，在内外壁设置黑白不同颜色的涂层，可以达到反射不同强度脉冲信号的目的，提高对取样输出齿轮30的转动状态的识别准确性。

如图4所示，根据本发明的一个实施例，脉冲发射部51包括红外发射管，脉冲接收部52包括红外接收管，红外发射管发射的红外信号经信号反射部反射至红外接收管。

根据本发明的一个实施例，红外发射管和所述红外接收管与主控板40的IO口的连接方式包括：红外接收管的集电极经由第一限流电路210与主控板40的IO口连接，即第一限流电路210的一端连接红外接收管的集电极，另一端通过CTRL1连接主控板的IO口。红外发射管的阳极经由第二限流电路220与所述主控板的IO口连接，即第二限流电路220的一端连接红外发射管的阳极，另一端通过CTRL2连接主控板的IO口。红外接收管的发射极和红外发射管的阴极均接地。红外接收管的集电极还与第一去耦电路230的一端以及主控板的外部中断口连接，第一去耦电路230的另一端接地。其中，第一限流电路210包括第一电阻，第二限流电路220包括第二电阻，去耦电路230包括第一电容。限流电路(第一、第二限流电路)中的电阻用于减小负载端电流，防止器件损坏。去耦电路中的电容由于滤除输出信号种的干扰信号，减少其他元件受此元件噪声的影响。

根据本发明的一个实施例，红外发射管和红外接收管与主控板IO口的连接方式包括：红外接收管的集电极经由第一限流电路210与PNP三极管的集电极连接，即第一限流电路210的一端连接红外接收管的集电极，另一端连接PNP三极管的集电极。红外发射管的阳极经由第二限流电路220与PNP三极管的集电极连接，即第二限流电路220的一端连接红外发射管的阳极，另一端连接PNP三极管的集电极。红外接收管的发射极和红外发射管的阴极均接地，PNP三极管的基极与主控板的IO口连接，PNP三极管的发射极与电源连接，红外接收管的集电极还与去耦电路230的一端以及主控板的外部中断口连接，去耦电路230的另一端接地。其中，电源包括3V电源。

根据本发明的一个实施例，红外接收管包括光电三极管，主控板包括单片机。

如图5所示，在本实施例中，使用IO口驱动红外对管，根据基表中安装好后的PCB上的红外对管位置和传动齿轮位置，红外对管跑气生成跑气波形。当红外对管对准挡板弧面时，其信号强度为VL，当红外对管对准无挡板的半个面时，其信号强度为VH。根据VH和VL是否满足单片机的外部中断的触发信号电平来确认是否需要调整硬件参数和结构位置。通常，VH大于0.7倍的单片机的供电电压VDD，VL小于0.3倍的单片机的供电电压VDD。因此，需要确保VH和VL在极限偏差条件下都满足VH大于0.7倍的单片机的供电电压VDD，VL小于0.3倍的单片机的供电电压VDD。

在本实施例中，单片机IO口配置为外部中断，并设置为双边沿触发中断，即信号的上升沿和下降沿都能够触发中断。当产生下降沿中断时，记录当前状态为A，当产生上升沿中断时，记录当前状态为B，产生脉冲1，当再次产生下降沿中断时，记录当前状态为A，当产生上升沿中断时，记录当前状态为B，产生脉冲2，按照此步骤，产生计量脉冲。

在计量过程中，若产生连续的两次下降沿中断或产生连续的两次上升沿中断，则记录计量干扰1；前状态从A切换到B，或从B切换到A的时间小于1秒，则记录计量干扰2；若红外对管从产生脉冲1到产生脉冲2之间的时间间隔小于2秒，则记录计量干扰3。计量干扰1、2和3均作为异常进行处理。

本发明的第二方面还提供了一种计量仪表，计量仪表包括基表以及根据本发明的第一方面的计量仪表的取样计数组件100，基表的输出齿轮与取样计数组件100的输入齿轮10连接，输入齿轮10与取样计数组件100的字轮组20的首字轮(图中未示出)连接，取样计数组件100的取样输出齿轮30与输入齿轮10或首字轮连接。

在本实施例中，当取样计数组件100的取样输出齿轮30与输入齿轮10连接时，输入齿轮10包括与字轮组20的首字轮连接的第一齿轮部以及与取样输出齿轮30连接的第二齿轮部；当取样计数组件100的取样输出齿轮30与字轮组20的首字轮连接时，首字轮包括与输入齿轮10连接的第一齿轮部以及与取样输出齿轮30连接的第二齿轮部。本申请实施例提供的计量仪表具有本申请第一方面的取样计数组件的一切技术效果，在此不再进行赘述。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种计量仪表的取样计数组件，所述取样计数组件包括计数器及与计数器对应设置的主控板，所述计数器上设有输入齿轮、字轮组和取样输出齿轮，所述输入齿轮与所述计量仪表的基表的输出齿轮连接，所述输入齿轮和所述输出齿轮通过转动的方式将流经所述基表的流体的流量信息传递至所述字轮组和所述取样输出齿轮，其特征在于，所述取样输出齿轮的轮盘上设置有凸出轮盘面的信号反射部，所述主控板与所述轮盘面平行设置，所述主控板上设置有与所述轮盘面错开并向所述信号反射部延伸的信号传感器，所述信号传感器向所述信号反射部发射信号并将所述信号反射部反射的信号发送至所述主控板上的主控单元。

2.根据权利要求1所述的计量仪表的取样计数组件，其特征在于，所述信号反射部包括沿周向设置于所述轮盘面上的弧形板，所述取样输出齿轮在转动的过程中，所述弧形板的外壁与内壁交替反射所述信号传感器发射的信号。

3.根据权利要求2所述的计量仪表的取样计数组件，其特征在于，所述弧形板的外壁和内壁分别设置有不同颜色的涂层，所述信号传感器接收到的所述弧形板的外壁和内壁反射信号强弱不同。

4.根据权利要求1所述的计量仪表的取样计数组件，其特征在于，所述信号反射部垂直设置于所述轮盘面上，所述信号传感器的发生端相对所述主控板平行设置，且所述信号反射部向所述信号传感器的方向的投影垂直所述信号传感器的发生端。

5.根据权利要求1所述的计量仪表的取样计数组件，其特征在于，所述信号传感器包括脉冲发射部和脉冲接收部，所述脉冲发射部与所述脉冲接收部一体成型设置，所述脉冲发射部发射的脉冲信号经所述信号反射部反射至所述脉冲接收部。

6.根据权利要求5所述计量仪表的取样计数组件，其特征在于，所述脉冲发射部包括红外发射管，所述脉冲接收部包括红外接收管，所述红外发射管发射的红外信号经所述信号反射部反射至所述红外接收管。

7.根据权利要求6所述计量仪表的取样计数组件，其特征在于，所述红外发射管和所述红外接收管与所述主控板的IO口的连接方式包括：

所述红外接收管的集电极经由第一限流电路与所述主控板的IO口连接，所述红外发射管的阳极经由第二限流电路与所述主控板的IO口连接，所述红外接收管的发射极和所述红外发射管的阴极均接地。

8.根据权利要求6所述计量仪表的取样计数组件，其特征在于，所述红外发射管和所述红外接收管与所述主控板的IO口的连接方式包括：

所述红外接收管的集电极经由第一限流电路与PNP三极管的集电极连接，所述红外发射管的阳极经由第二限流电路与所述PNP三极管的集电极连接，所述红外接收管的发射极和所述红外发射管的阴极均接地，所述PNP三极管的基极与所述主控板的IO口连接，所述PNP三极管的发射极与电源连接，所述红外接收管的集电极还与去耦电路的一端以及所述主控板的外部中断口连接，所述去耦电路的另一端接地。

9.根据权利要求6所述计量仪表的取样计数组件，其特征在于，所述红外接收管包括光电三极管。

10.一种计量仪表，其特征在于，所述计量仪表包括基表以及根据权利要求1～9中任意一项所述的计量仪表的取样计数组件，所述基表的输出齿轮与所述取样计数组件的输入齿轮连接，所述输入齿轮与所述取样计数组件的字轮组的首字轮连接，所述取样计数组件的取样输出齿轮与所述输入齿轮或所述首字轮连接。

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