CN112414493A - 计量表机电同步光导装置与使用该装置的智能计量表头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种计量表机电同步光导装置与使用该装置的智能计量表头，该装置包括无线通讯光电模块与码盘瞬时位置采集机构,采集机构包括:用于设置于码盘上方的发射灯、用于设置于码盘下方的U形光转折的接收光导件以及用于设置于码盘上方一侧的接收灯以及用于建立接收光导件与接收灯之间光通路的光接收导套;其中,发射灯发出的光线在经过码盘形成为能辨识码盘瞬时转动位置的光讯息,光讯息经过所述接收光导件的反折与光接收导套的导引射向接收灯。由于光讯息传输极小,相比计量表对外讯息传输的电连接或机械连接,对计量表的改动极少,本发明的示例装置还具有流量讯息同步物联网远传的效果。

Description

计量表机电同步光导装置与使用该装置的智能计量表头

技术领域

本发明涉及流量计数值对外传输的技术领域，尤其是涉及一种计量表机电同步光导装置与使用该装置的智能计量表头。

背景技术

例如水表等对于气液体计量表传统上是以进行机械构件进行流量计算并显示于表头显示玻璃上,通常是以目视方式进行抄表,得到计量表的显示计数,当计量表安装于室内,就需要得到居住者的许可才能入室抄表,相当不方便。

申请人作为智能抄表细分领域的先驱者与研发生产销售实体,提出多件相关专利,包括中国专利 CN105957318A、CN109738029A、CN209214700U、CN206461612U、CN209783674U、CN209264048U、CN209214701U等相关现有技术,以各种方式读出计量表的流量数值。基本上希望不过度改变现有计量表的机械结构,并维持计量表良好的密封性。

在由计量表至无线通讯模块之间的常规讯息沟通方法可区分机械讯息、电讯息、磁讯息、光讯息、或影像识别,其中机械讯息沟通会大幅改变现有计量表的机械结构;电讯息沟通需要在计量表内设置电路板或其他电器元件,环境抵抗性较差;磁讯息沟通容易受到电磁效应的干扰;影像识别的沟通需要的影像图片传输量大，需要比较庞大的计算,并且可能会遮盖到计量表的显示表面，同时容易受到外部光暗度与环境色影响取得仪表板图片的清晰度。依照目前工业水平来判断,光讯息沟通是比较能够符合不破坏或不大幅改变现有计量表的机械结构的要求,但是仍需要持续研究如何避免其他沟通方式的缺点,包括计量表内设置电路板或其他电器元件、容易受到电磁效应的干扰、至无线通讯模块的内部讯息沟通数据量过大等问题。

现有技术中流量计的光讯息传输采用光导方式可见于中国发明专利申请号CN104428639A,公开了一种测量水龙头液体容量的流量计,用于测量从水龙头排出的水量。该装置包括一个带预定流量的标记尺。分流器用来将一小部分水另外分导到一个单独的测量室内。液位经过光学记录，通过光导显示给用户。测量室通过压力激活复位机制自动排空，所以当流量关闭，水表是空的。分流器限定了分流来自水龙头的流体，使预定的部分流体进入到测量室；其中，所述测量室包括一个将流体置于其中的容器，以显示在预定时间间隔里流过分流器的流体总体积V，所述流体总体积V可用关系式V＝f(s)×s+b来表示，其中s代表液位，b是一个偏置常数，f(s)包括从所述测量室和所述分流器的几何学导出的一个简单的比例常数和一个任意的加权函数二者之一；和一个为水龙头的流体提供出口的流体出口；所述容积式流量计还限定了包括一个有压力室的复位结构，能够根据流经该压力室的流动压力改变其形状，从而能够直接或间接地在该测量室开口堵住或缩进，从而存储流体或排出流体，使该流量计在流体关闭后，具有自动清空能力。还可包括一个连接到该主体外壳的导光构件，为视觉传达该测量室的液位，其液位可更易读取，光导件以排队的方式在测量表显示端的另一端终止，利用水折射率大于空气的特性使最终的结果在显示端内的液位显示。由此可知,相关现有技术是采取光导件的受光端直接指向壳体内不同高度的液位的设计,并且与目前现有商用化的计量表的机械水表设计完全不相同,无法获取大计量数据。

本发明的发明人在中国发明专利申请号CN110426066A提出一种单码盘式计数传感器，包括:计数组件，用于获取计数数据；数据处理传输组件，用于接收处理计数数据，并将处理后的计数数据进行输出；供能组件，用于为计数组件和数据处理传输组件提供电能；所述计数组件包括保护壳体、通过转动组件转动连接在所述保护壳体内的单码盘、设置在所述保护壳体内的计数单元，所述计数单元与所述数据处理传输组件和供能组件电连接；所述计数单元包括:光输出电路，输出光信号；光接收电路，用于接收光输出电路输出的光信号；所述光输出电路和光接收电路位于单码盘的两侧。在相关现有技术中,码盘转动在计数单位的光输出电路板与光接收电路板之间的空间,其中原本位于水表的仪表板内的码盘在空间位置配置上被调整到水表的仪表板上方透明玻璃的外部,除了变更码盘的机械传动关系,位于码盘上下的光输出电路板与光接收电路板也需要精准的对位,稍有位移误差或水平误差,位于不同电路板高度的接收灯便不能收到发射灯发出的光信号。

发明内容

本发明的主要目的一是提供一种计量表机电同步光导装置，主要进步在于不需要变更码盘在计量表内的相对位置到计量表的外部，并能解决光讯息不能准确传输且难以小数据快速传送到计量表外部无线通讯结构的问题。

本发明的主要目的二、三是提供一种智能计量表头及其组装方法，用以实现无线通讯光电模块与计量表之间的信息沟通方式仅有光讯息传输的连接，组装方便并且没有发射灯与接收灯分离组装的对位偏差问题。

本发明的主要目的一是通过以下技术方案得以实现的：

提出一种计量表机电同步光导装置，包括：无线通讯光电模块以及码盘瞬时位置采集机构。无线通讯光电模块用于对外无线传输计量表的计量讯息;码盘瞬时位置采集机构，以计量表的码盘为位置基准,包括:用于设置于所述码盘上方的发射灯、用于设置于所述码盘下方的U形光转折的接收光导件、以及用于设置于所述码盘上方一侧的接收灯以及用于建立所述接收光导件与所述接收灯之间光通路的光接收导套;其中,所述码盘瞬时位置采集机构被配置为:所述发射灯发出的光线在经过所述码盘形成为能辨识所述码盘瞬时转动位置的光讯息,所述光讯息经过所述接收光导件的反折与所述光接收导套的导引射向所述接收灯,便于所述无线通讯光电模块将不同时间段的光讯息计算得到能无线传输的计量表的计量讯息。

通过采用上述技术方案，利用用于设置于所述码盘下方的U形光转折的接收光导件与用于建立所述接收光导件与所述接收灯之间光通路的光接收导套，如同设置于所述码盘上方的发射灯，接收灯能设置于所述码盘上方一侧，使发射灯与接收灯都位于计量表的外部，小数据光传输的光讯息由无线通讯光电模块读出不同时间段的码盘瞬时位置，即能对应到计量表的流量刻度，进而计算出计量表的计量讯息。因此,码盘可以不用改装到计量表的外部,计量表的内部也不需要加装电路板或其他计量功能的电器元件,读码用的发射灯与接收灯之间是预先定位,没有组装的位移偏差。具体的,计量表传输到无线通讯光电模块的光讯息是一组由二进位的亮暗讯号构成的位置码,代表了瞬时间的码盘对应刻度,光传输数据量极小。

本发明在较佳示例中可以进一步配置为：所述发射灯与所述接收灯整合在所述无线通讯光电模块的电路板的同一侧面。

可以通过采用上述优选技术特点，利用无线通讯光电模块的电路板预先整合发射灯与接收灯的设置位置在同一板侧，预先确定了发射灯与接收灯相对位置,配合预先模制定型的光接收导套的组合,使U形光转折的接收光导件的光接收口与光回传口分别能对准到发射灯的发光口与接收灯的收光口,实现无线通讯光电模块以挂件方式设置在计量表的外部,且两者之间可以没有电互连与机械连动的计量传输。

本发明在较佳示例中可以进一步配置为：所述发射灯与所述接收灯以所述无线通讯光电模块设置于该电路板的主控芯片驱动;所述无线通讯光电模块被构成为所述计量表的外部挂件。

通过采用上述优选技术特点，利用设置于该电路板的主控芯片驱动所述发射灯与所述接收灯,以位于计量表外部的无线通讯光电模块为主动件,制定计量表的可调整流量计算规则并对外无线传输可校正或重置对应该计量表的计量讯息,矫正计量表内部的机械传测的流量误差。

本发明在较佳示例中可以进一步配置为：所述发射灯的数量为若干个,所述接收灯的数量为一个，以扫描方式发出若干个所述发射灯的光线,所述发射灯的照射位置对准在所述码盘由旋转轴心等角刻度划分的辐射路线上。

通过采用上述优选技术特点，利用发射灯的数量为若干个、接收灯的数量为一个,以扫描方式发出发射灯光线,在通过码盘后并以共用回传口回收即组成一组对应码盘瞬时位置的二元刻度码,不存在组装对位误差造成的掉码或误码问题。

本发明在较佳示例中可以进一步配置为：所述光接收导套具有对准于所述接收灯的收光口的第一接收光孔与用于容纳所述码盘在内部旋转的容置槽,所述容置槽内还开设有若干个扇形配置的第一发射光孔,对准于所述发射灯的发光口;具体的,所述光接收导套具有水滴板形。

通过采用上述优选技术特点，利用所述光接收导套的特定结构开设有容置槽与第一接收光孔,确定了码盘与回传光通道的相对位置,使得光线通过发射光通道后能转换为准确对应码盘瞬时位置的光讯息。具体的,利用水滴板形的光接收导套,水滴板形的大圆部位可以开设所述容置槽,水滴板形的小圆部位可以开设所述第一接收光孔,光接收导套在计量表的仪表板上占据空间较小,且能达到光接收导套在仪表板中的定位。

本发明在较佳示例中可以进一步配置为：所述码盘瞬时位置采集机构包括:用于设置在所述发射灯与所述码盘之间的光发射导套,用于遮护所述光接收导套;具体的,所述光发射导套开设有若干个扇形配置且对准于所述第一发射光孔的第二发射光孔以及一个对准于所述第一接收光孔的第二接收光孔;随着所述码盘的旋转,所述码盘能逐一遮挡也能逐一不遮挡所述第一发射光孔与所述第二发射光孔之间的光通道。

通过采用上述优选技术特点，利用光发射导套的特定结构,提供所述发射灯与所述码盘之间的发射光通道与回收光通道,在计量表外部延伸连接了所述光接收导套的光通道,减少计量表外部与无线通讯光电模块的漏光。

本发明在较佳示例中可以进一步配置为：若干个所述发射灯的扫描顺序是顺着或逆着所述码盘的旋转方向由可被所述码盘遮挡的第一光通道到连续排序的最后光通道。

通过采用上述优选技术特点，利用特定扫描顺序,在扫描顺序最后一个的发射灯恰好可以代表扫描周期终止一瞬间码盘最后的刻度值。以刻度为十使用5个发射灯为例,当码盘全遮可以规则设定为刻度0,光讯息的辨识码号为[00000],1有通光,0为无通光;当只有第一发射灯有信号(码盘的旋转速度无法超过扫描周期的一个刻度值)可以代表1,辨识码号分别为[00001];第二至第五发射灯逐一开始有信号分别代表2,3,4,5,辨识码号分别为[00011]、[00111]、[01111]、[11111];到刻度5时,第一至第五发射灯全通不被码盘遮挡,码盘基于通过流量的继续旋转,有第一发射灯重新开始被遮挡而没有信号可以代表刻度6,辨识码号为[11110];第二至第五发射灯逐一被遮挡没有有信号分别代表7,8,9,0,辨识码号分别为[11100]、[11000]、[10000]、[00000]。以上设定规则取决于所述无线通讯光电模块的一种计算规则。

又或者,码盘全通可以规则设定为刻度0,光讯息的辨识码号为[11111],1有通光,0为无通光,辨识码号由右至左分别代表第一至第五发射灯的光讯号;当只有第一发射灯无信号(码盘的旋转速度无法在扫描周期旋转半圈)可以代表1,辨识码号分别为[11110];第二至第五发射灯逐一没有信号分别代表2,3,4,5,辨识码号分别为[11100]、[11000]、[10000]、[00000];到刻度5时,第一至第五发射灯被码盘全遮挡,码盘基于通过流量的继续旋转,有第一发射灯重新开始有信号可以代表刻度6,辨识码号为[00001];第二至第五发射灯逐一开始有信号分别代表7,8,9,0,辨识码号分别为[00011]、[00111]、[01111]、[11111]。以上设定规则取决于所述无线通讯光电模块的另一种计算规则,都能实现在计量表外部的二进位码到十进位刻度的计算转换。若出现其他非规定内的辨识码号(例如[00100]...等)表示数值异常,需要检查有无发射灯的故障、光通道的偏移或是流量异常等问题。

本发明在较佳示例中可以进一步配置为：所述接收光导件为爪形结构,具有若干个位于爪尖朝上的光接收口、一个位于爪根朝上的共用光回传口以及若干个连接个别的所述光接收口至所述光回传口的爪杆，所述光接收口为扇形排列;优选的,所述接收光导件在爪根底部形成有对若干所述爪杆传输光线全折射向上的斜面或反射结构。

通过采用上述优选技术特点，利用所述接收光导件的特定爪形结构,爪尖朝上的光接收口能定位于所述光接收导套的第一发射光孔,爪根朝上的共用光回传口能定位于所述光接收导套的第一接收光孔,达到多个发射光的U形反折并汇集成码。

本发明的主要目的二是通过以下技术方案得以实现的：

提出一种智能计量表头，包括如上任一技术方案的一种计量表机电同步光导装置以及计量表，所述计量表为机械式计量,所述计量表至所述无线通讯光电模块的信息传输方式仅有光讯息传输的连接。

通过采用上述技术方案，利用计量表机电同步光导装置的特定结构,实现所述计量表与所述无线通讯光电模块之间的信息沟通方式仅有光讯息传输的连接，不破坏不改变原有计量表的密封性。

本发明的主要目的三是通过以下技术方案得以实现的：

提出一种如上所述的智能计量表头的组装方法，其特征在于，包括以下步骤:

提供所述计量表;

将所述码盘瞬时位置采集机构的所述接收光导件与所述光接收导套安装于所述计量表内;

以挂件方式安装所述无线通讯光电模块于所述计量表的一侧,其中所述无线通讯光电模块、所述发射灯与所述接收灯预先组装于一主体外壳内,所述发射灯的发光口与所述接收灯的收光口位于该主体外壳能叠置于所述码盘上的同一侧。

通过采用上述技术方案，利用特定的组装步骤，完成智能计量表头的简易组装。

综上所述，本发明包括以下至少一种对现有技术作出贡献的技术效果：

1.实现对计量表进行数位光信息的同步读码；

2.对于计量表的改装使其具有对外无线传输计量表的计量讯息的功能,但能不涉及码盘改装到计量表外部,也不涉及电路板改装到计量表内部；

3.计量表在机械水表的具体应用上,不需要对计量表内部供电,也不需要在计量表外部加装任何机械连动装置；

4.计量表传送到无线通讯光电模块的光信息对应于每一个码盘瞬时位置的辨识码数据量极小,与传输影像照片的数据量相比。

附图说明

图1绘示本发明一些较佳实施例中一种智能计量表头包括计量表机电同步光导装置的立体示意图；

图2绘示本发明一些较佳实施例中一种智能计量表头包括计量表机电同步光导装置的立体分解示意图；

图3绘示本发明一些较佳实施例中一种计量表机电同步光导装置的立体分解示意图；

图4绘示本发明一些较佳实施例中一种计量表机电同步光导装置在计量表内构件的立体分解示意图；

图5绘示本发明一些较佳实施例中一种计量表机电同步光导装置所使用的码盘的立体示意图（A）与旋转面示意图（B）；

图6绘示本发明一些较佳实施例中一种计量表机电同步光导装置对码盘瞬时位置进行编码的位置对应示意图;

图7绘示本发明一些较佳实施例中一种计量表机电同步光导装置的接收光导件的平面示意图（A）、纵切示意图（B）与光通道平面图（C）;

图8绘示本发明一些较佳实施例中一种计量表机电同步光导装置的接收光导件在扫描工作状态的示意图（A）～（E）;

图9绘示本发明一些较佳实施例中一种计量表机电同步光导装置的无线通讯光电模块预先组合成安装挂件的立体示意图;

图10绘示本发明一些较佳实施例中一种智能计量表头的组装方法的流程方块图;

图11绘示本发明一些较佳实施例中由一种智能计量表头的组装方法对应图10步骤S1所提供计量表的立体示意图;

图12绘示本发明一些较佳实施例中由一种智能计量表头的组装方法对应图10步骤S2将接收光导件与光接收导套安装在计量表内的立体示意图;

图13绘示本发明一些较佳实施例中由一种智能计量表头的组装方法对应图10步骤S3以挂件方式将无线通讯光电模块安装于计量表外部一侧的立体示意图。

附图标记: 10、无线通讯光电模块;11、电路板;12、主控芯片;13、主体外壳; 14、密封圈;15、弹性限位件;16、电池;17、防水端盖; 18、翻盖;19、卡环销; 20、码盘瞬时位置采集机构;21、发射灯;22、接收灯; 30、接收光导件;31、光接收口;32、光回传口;33、爪杆;34、爪尖;35、爪根;36、斜面;37、定位点; 40、光接收导套;41、第一发射光孔;42、第一接收光孔;43、容置槽; 50、光发射导套;51、第二发射光孔;52、第二接收光孔; 100、计量表;110、码盘;111、位置编码缺口;112、开通侧;113、关闭侧; 120、仪表板;121、仪表透明片;122、卡环。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是作为理解本发明的发明构思一部分实施例，而不能代表全部的实施例，也不作唯一实施例的解释。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在理解本发明的发明构思前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围内。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。为了更方便理解本发明的技术方案,以下将本发明的计量表机电同步光导装置与使用该装置的智能计量表头做进一步详细描述与解释，但不作为本发明限定的保护范围。

附图所示仅仅是绘示多个实施例具有共性的部分，具有差异或区别的部分另以文字方式描述或是与图面对比的方式呈现。因此，应当基于产业特性与技术本质，熟知本领域的技术人员应正确且合理的理解与判断以下所述的个别技术特征或其任意多个的组合是否能够表征到同一实施例，或者是多个技术本质互斥的技术特征仅能分别表征到不同变化实施例。

图1与图2绘出一种计量表机电同步光导装置安装于计量表的立体图与分解图，图3绘出所述计量表机电同步光导装置的分解立体图。所述计量表机电同步光导装置包括无线通讯光电模块10以及码盘瞬时位置采集机构20。无线通讯光电模块10用于对外无线传输计量表100的计量讯息。无线通讯光电模块10的基本上包括电路板11以及安装在电路板11的主控芯片12,达成无线讯号传输的具体结构与运行模式可以使用Wi-fi或蓝芽技术,偏向是现有技术,不再详细描述。参阅图1,包括无线通讯光电模块10的计量表机电同步光导装置能以外部挂件方式组合于计量表100的一侧,以组装成智能计量表头，所述计量表100具体可为机械式计量,所述计量表100至所述无线通讯光电模块10的信息传输方式仅有光讯息传输的连接。计量表是一种具有流量度数显示的表形结构的流量计。在本示例中,参阅图2,计量表100包括装设在表内的码盘110、仪表板120,仪表板120内具有能显示流量度数的多个指针，仪表板120上方透过卡环122的结合以仪表透明片121密封计量表的内部空间;其中码盘110的旋转是同步于其中一个指针。通常,计量表100具有一个气液体流量入口接端与一个气液体流量出口接端,图中所示的计量表100是一种机械水表,但在不同示例中本发明的应用并不只限于水量计量,也可以作为燃油、天然气的计量,码盘110的一圈旋转单位只要对应于预先检测确定的流量值即可。

参阅图2与图3,码盘瞬时位置采集机构20是用于采集所述码盘110的瞬时位置，以计量表100的码盘110为位置基准,包括:用于设置于所述码盘110上方的发射灯21、用于设置于所述码盘110下方的U形光转折的接收光导件30、以及用于设置于所述码盘110上方一侧的接收灯22以及用于建立所述接收光导件30与所述接收灯22之间光通路的光接收导套40。非限定的,发射灯21的数量可以一个或多个,接收灯22的数量可以一个或多个。在本示例中,发射灯21的数量是若干个,发射灯21的数量是一个。

其中,图4绘示码盘瞬时位置采集机构20安装在计量表100内的部件可包括接收光导件30与光接收导套40。可配合参阅图3与图4,所述码盘瞬时位置采集机构20被配置为:所述发射灯21发出的光线在经过所述码盘110形成为能辨识所述码盘110瞬时转动位置的光讯息,所述光讯息经过所述接收光导件30的反折与所述光接收导套40的导引射向所述接收灯22,便于所述无线通讯光电模块10将不同时间段的光讯息计算得到能无线传输的计量表100的计量讯息。

本实施例的实施原理为：利用用于设置于所述码盘110下方的U形光转折的接收光导件30与用于建立所述接收光导件30与所述接收灯22之间光通路的光接收导套40，如同设置于所述码盘110上方的发射灯21，接收灯22能设置于所述码盘110上方一侧，使发射灯21与接收灯22都位于计量表100的外部，小数据光传输的光讯息由无线通讯光电模块10读出不同时间段的码盘瞬时位置，即能对应到计量表100的流量刻度，进而计算出计量表100的计量讯息。因此,码盘110可以不用改装到计量表100的外部,计量表100的内部也不需要加装电路板11或其他计量功能的电器元件,读码用的发射灯21与接收灯22之间是预先定位,没有组装的位移偏差。具体的,计量表100传输到无线通讯光电模块10的光讯息是一组由二进位的亮暗讯号构成的位置码,代表了瞬时间的码盘110对应刻度,光传输数据量极小。

关于该无线通讯光电模块10适配于例如机械水表的计量表100的一种具体结构中,无线通讯光电模块10包括主体外壳13，用于容置电路板11。主控芯片12与其他通讯元件安装在电路板11上。主体外壳13在容置电路板11的空间以外还形成环扣,用以套接在计量表100上。环扣具有开孔,以显露计量表100的仪表板120。主体外壳13在容置电路板11的空间周缘设置有密封圈14,以增加防水端盖17结合于主体外壳13的防水性,或者/以及,用于增加电路板11在主体外壳13内的防撞性。在电路板11的上方可设置有弹性限位件15,用于弹性施力于电路板11往下压制。主体外壳13在容置电路板11的空间还可预留有安装电池16的空间,电池16提供所述无线通讯光电模块需要的电力,或者可以使用其他常用电源。在组装时,防水端盖17结合于主体外壳13时,防水端盖17可具有对应于弹性限位件15的容室,弹性限位件15施压于电路板11的一侧。防水端盖17具有朝向环扣开孔的凸缘,主体外壳13的环扣上设置有翻盖18,所述翻盖18可盖合所述环扣的开孔还可压制防水端盖17的凸缘(如图2所示),另以多个卡环销19固定已经盖合好的翻盖18,借以完成电路板11的另一侧施压。利用两侧施压保持电路板11的平压,电路板11用于与码盘瞬时位置采集机构20部分部件结合的突出板部可以均匀施压的延伸到仪表板120上。以上关于无线通讯光电模块10的具体化描述是一种示例说明,不用于限定本发明,对应于不同结构的计量表100,无线通讯光电模块10可以有各种可能变化。

在优选示例中,参阅图2与图3,所述发射灯21与所述接收灯22整合在所述无线通讯光电模块10的电路板11的同一侧面，示例中的具体位置是电路板11的突出板部。利用无线通讯光电模块10的电路板11预先整合发射灯21与接收灯22的设置位置在同一板侧，预先确定了发射灯21与接收灯22相对位置,配合预先模制定型的光接收导套40的组合,使U形光转折的接收光导件30的光接收口31与光回传口分别能对准到发射灯21的发光口与接收灯22的收光口,实现无线通讯光电模块10以挂件方式设置在计量表100的外部,且两者之间可以没有电互连与机械连动的计量传输。

在优选示例中,所述发射灯21与所述接收灯22以所述无线通讯光电模块10设置于该电路板11的主控芯片12驱动;所述无线通讯光电模块10被构成为所述计量表100的外部挂件。利用设置于该电路板11的主控芯片12驱动所述发射灯21与所述接收灯22,以位于计量表100外部的无线通讯光电模块10为主动件,制定计量表100的可调整流量计算规则并对外无线传输可校正或重置对应该计量表100的计量讯息,非限定的还可用于矫正计量表100内部的机械传测的流量误差。

在优选示例中,所述发射灯21的数量为若干个,所述接收灯22的数量为一个，以扫描方式发出若干个所述发射灯21的光线,所述发射灯21的照射位置对准在所述码盘110由旋转轴心等角刻度划分的辐射路线上(可参阅图6)。利用发射灯21的数量为若干个、接收灯22的数量为一个,以扫描方式发出发射灯21光线,在通过码盘110后并以共用回传口回收即组成一组对应码盘瞬时位置的二元刻度码,不存在组装对位误差造成的掉码或误码问题。在本示例的变化例中,对应不同进位刻度的调整,接收光面(对应接收光导件30的光接收口31)可以用5个到1个的变化,反光面(对应接收光导件30的回传口32)可以用1个到5个的变化。在不用应用场合,接收光面可以用N个到1个的变化,反光面可以用1个到N个的变化,N为大于等于2的正整数。只要能确定码盘110的瞬时位置,发射灯21与接收灯22的数量可以有任意的变化。

在优选示例中,参阅图3与图4,所述光接收导套40具有对准于所述接收灯22的收光口的第一接收光孔42与用于容纳所述码盘110在内部旋转的容置槽43,所述容置槽43内还开设有若干个扇形配置的第一发射光孔41,对准于所述发射灯21的发光口;具体的,所述光接收导套40具有水滴板形。利用所述光接收导套40的特定结构开设有容置槽43与第一接收光孔42,确定了码盘110与回传光通道的相对位置,使得光线通过发射光通道后能转换为准确对应码盘瞬时位置的光讯息。具体的,利用水滴板形的光接收导套40,水滴板形的大圆部位可以开设所述容置槽43,水滴板形的小圆部位可以开设所述第一接收光孔42,光接收导套40在计量表100的仪表板上占据空间较小,且能达到光接收导套40在仪表板中的定位。

在优选示例中,所述码盘瞬时位置采集机构20包括:用于设置在所述发射灯21与所述码盘110之间的光发射导套50,用于遮护所述光接收导套40;具体的,所述光发射导套50开设有若干个扇形配置且对准于所述第一发射光孔41的第二发射光孔51以及一个对准于所述第一接收光孔42的第二接收光孔52;随着所述码盘110的旋转,所述码盘110能逐一遮挡也能逐一不遮挡所述第一发射光孔41与所述第二发射光孔51之间的光通道。利用光发射导套50的特定结构,提供所述发射灯21与所述码盘110之间的发射光通道与回收光通道,在计量表100外部延伸连接了所述光接收导套40的光通道,减少计量表100外部与无线通讯光电模块10的漏光。

参阅图5,码盘110具体具有轴心杆与轴心杆上连接的轴盘，轴盘形成有位置编码缺口111,用于开通光通道,所述位置编码缺口111的两侧分别为旋转时用于开通光通道的开通侧112、旋转时用于关闭光通道的关闭侧113。在本示例中,位置编码缺口111的缺口幅度接近或等于180度。以十进位为例,参阅图6,图6的圆心恰好对准在码盘的旋转轴心,码盘的圆周划分0至9的十个刻度,光通道的开通口位于其中刻度辐射线的路径上,例如刻度1至刻度5,在一静置状态,码盘110的位置编码缺口111恰好可以显露开通刻度1至刻度5的光通道,随着码盘110的旋转,刻度1至刻度5的光通道呈现逐一开通到全通再逐一关闭到全关的有序变化,以组成对应流量变化的辨识码。

在优选示例中,由图3与图4配合参阅图7，所述接收光导件30为爪形结构,具有若干个位于爪尖34朝上的光接收口31、一个位于爪根35朝上的共用光回传口32以及若干个连接个别的所述光接收口31至所述光回传口32的爪杆33，所述光接收口31为扇形排列，即多个所述光接收口31朝向所述光回传口32内凹的排列;优选的,所述接收光导件30在爪根35底部形成有对若干所述爪杆33传输光线全折射向上的斜面36或反射结构。利用所述接收光导件30的特定爪形结构,爪尖34朝上的光接收口31能定位于所述光接收导套40的第一发射光孔41,爪根35朝上的共用光回传口32能定位于所述光接收导套40的第一接收光孔42,达到多个发射光的U形反折并汇集成码。利用计量表机电同步光导装置的特定结构,实现所述计量表100与所述无线通讯光电模块10之间的信息沟通方式仅有光讯息传输的连接，不破坏不改变原有计量表100的密封性。

更优选的,参阅图7，爪杆33的数量可以少于所述光接收口31至所述光回传口32的光通道数量。示例中，光通道数量为5，爪杆33的数量为3,即位于两侧的两个光通道合并在同一爪杆33中,以加强所述接收光导件30爪形结构的侧向防撞强度。爪根35在与爪杆33相接的反向侧边形成的斜面36或反射结构，用于内折射光通道内的光线,斜面36相对于爪杆33水平面的夹角角度可介于30至60度,具体是45度。爪尖34在与爪杆33相接的反向侧边也可以形成有相似的斜面或反射结构。在本示例的具体结构中,参阅图7(B)，接收光导件30的底面设置有定位点37,用于使所述接收光导件30定位于计量表100内。参阅图7(C)，爪根35在与爪杆33相接的反向侧边形成的斜面36具体是数量对应每个光通道的楞形小平面,光通道为五路时,楞形小平面为五个，准确的将每一个光通道的光线由爪杆33折射到光回传口32。

在优选示例中,若干个所述发射灯21的扫描顺序是顺着或逆着所述码盘110的旋转方向由可被所述码盘110遮挡的第一光通道到连续排序的最后光通道。利用特定扫描顺序,在扫描顺序最后一个的发射灯21恰好可以代表扫描周期终止一瞬间码盘110最后的刻度值。以刻度为十使用5个发射灯21为例,当码盘110全遮可以规则设定为刻度0,光讯息的辨识码号为[00000],1有通光,0为无通光;当只有第一发射灯21有信号(码盘110的旋转速度无法超过扫描周期的一个刻度值)可以代表1,辨识码号分别为[00001];第二至第五发射灯21逐一开始有信号分别代表2,3,4,5,辨识码号分别为[00011]、[00111]、[01111]、[11111];到刻度5时,第一至第五发射灯21全通不被码盘110遮挡,码盘110基于通过流量的继续旋转,有第一发射灯21重新开始被遮挡而没有信号可以代表刻度6,辨识码号为[11110];第二至第五发射灯21逐一被遮挡没有有信号分别代表7,8,9,0,辨识码号分别为[11100]、[11000]、[10000]、[00000]。以上设定规则取决于所述无线通讯光电模块10的一种计算规则。一种示例的扫描光路变化可参阅图8中(A)至(E)的变化。一个扫描光周期的时间可控制在一毫秒至一千豪秒之间,具体可以是5毫秒。

又或者,码盘110全通可以规则设定为刻度0,光讯息的辨识码号为[11111],1有通光,0为无通光,辨识码号由右至左分别代表第一至第五发射灯21的光讯号;当只有第一发射灯21无信号(码盘110的旋转速度无法在扫描周期旋转半圈)可以代表1,辨识码号分别为[11110];第二至第五发射灯21逐一没有信号分别代表2,3,4,5,辨识码号分别为[11100]、[11000]、[10000]、[00000];到刻度5时,第一至第五发射灯21被码盘110全遮挡,码盘110基于通过流量的继续旋转,有第一发射灯21重新开始有信号可以代表刻度6,辨识码号为[00001];第二至第五发射灯21逐一开始有信号分别代表7,8,9,0,辨识码号分别为[00011]、[00111]、[01111]、[11111]。以上设定规则取决于所述无线通讯光电模块10的另一种计算规则,都能实现在计量表100外部的二进位码到十进位刻度的计算转换。若出现其他非规定内的辨识码号(例如[00100]...等)表示数值异常,需要检查有无发射灯21的故障、光通道的偏移或是流量异常等问题。

又或者,在变化示例中,发射灯21的数量可为一个,接收灯22的数量为若干个，以一次发光多路取像方式得到若干个接收灯22的光路开通开关的情况,以确定码盘110的瞬时位置。

更优选的，发射灯21除了发光功能还具有收光功能,接收灯22除了收光功能还具有发光功能，由发射灯21取得的辨识码可以用于检测接收灯22取得的辨识码的正确度,即反向检测验证码盘位置辨识码的合理性。

图9绘示无线通讯光电模块10可以预先组合为一个外部挂件,由计量表100分离与再组装。

参阅图10,本发明还提出一种如上所述任意组合技术方案的智能计量表头的组装方法，其特征在于，包括以下步骤:

步骤S1:对照图11,提供所述计量表100;

步骤S2:对照图12,将所述码盘瞬时位置采集机构20的所述接收光导件30与所述光接收导套40安装于所述计量表100内(位于仪表透明片121的内面);具体的,码盘110是安装在所述光接收导套40的容置槽43内,所述光接收导套40还限位了所述接收光导件30的光接收口31与光回传口32;更具体的,光接收口31套合限位于所述光接收导套40的第一发射光孔41,光回传口32套合限位于所述光接收导套40的第一接收光孔42;

步骤S3:对照图13,以挂件方式安装所述无线通讯光电模块10于所述计量表100的一侧(局部叠置于仪表透明片121的外面),其中所述无线通讯光电模块10、所述发射灯21与所述接收灯22预先组装于一主体外壳13内,所述发射灯21的发光口与所述接收灯22的收光口位于该主体外壳13能叠置于所述码盘110上的同一侧;具体的,光发射导套50位于电路板11叠置突出部位与仪表透明片121的外面之间;所述无线通讯光电模块10的非透明部位不完全遮盖所述计量表100的仪表显示区域,包括指针或其他数值显示装置的区域,仍可由目视方式读出并辨识所述计量表100的流量度数;不限定的,翻盖18具体可为透明盖;

因此,利用上述特定的组装步骤，完成智能计量表头的简易组装。在使用所述智能计量表头时，当水流或其他流体经过例如水表的计量表100开始工作,计量表100在仪表板120上的指定指针开始转动计量,码盘110也跟着转动，码盘110的转动会遮挡接收光导件30的光接收口31,会产生10种状态,然后回传给光接收导套40的第一接收光孔42到接收灯22。过程中,无线通讯光电模块10也开始工作,主控芯片12收到指令会传给发射灯21依次点亮，经过光发射导套50的第二发射光孔51穿过例如湿式水表玻璃的仪表透明片121，然后识别码盘110是否遮挡并将开关状态经过光接收导套40的第一发射光孔41发射给接收光导件30的光接收口31，经过接收光导件30的折射后从光回传口32通过光接收导套40的第一接收光孔42再穿过仪表透明片121,再通过光发射导套50的第二接收光孔52到接收灯22，然后回传给主控芯片12解码，从而识别计量表100的流量读数。

本具体实施方式的实施例均作为方便理解或实施本发明技术方案的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应被涵盖于本发明的请求保护范围内。

Claims (10)

1.一种计量表机电同步光导装置，其特征在于，包括：

无线通讯光电模块,用于对外无线传输计量表的计量讯息;

码盘瞬时位置采集机构，以计量表的码盘为位置基准,包括:用于设置于所述码盘上方的发射灯、用于设置于所述码盘下方的U形光转折的接收光导件、用于设置于所述码盘上方一侧的接收灯以及用于建立所述接收光导件与所述接收灯之间光通路的光接收导套;

其中,所述码盘瞬时位置采集机构被配置为:所述发射灯发出的光线在经过所述码盘形成为能辨识所述码盘瞬时转动位置的光讯息,所述光讯息经过所述接收光导件的反折与所述光接收导套的导引射向所述接收灯,便于所述无线通讯光电模块将不同时间段的光讯息计算得到能无线传输的计量表的计量讯息。

2.根据权利要求1所述的计量表机电同步光导装置，其特征在于，所述发射灯与所述接收灯整合在所述无线通讯光电模块的电路板的同一侧面。

3.根据权利要求2所述的计量表机电同步光导装置，其特征在于，所述发射灯与所述接收灯以所述无线通讯光电模块设置于该电路板的主控芯片驱动;所述无线通讯光电模块被构成为所述计量表的外部挂件。

4.根据权利要求1所述的计量表机电同步光导装置，其特征在于，所述发射灯的数量为若干个,所述接收灯的数量为一个，以扫描方式发出若干个所述发射灯的光线,所述发射灯的照射位置对准在所述码盘由旋转轴心等角刻度划分的辐射路线上。

5.根据权利要求4所述的计量表机电同步光导装置，其特征在于，所述光接收导套具有对准于所述接收灯的收光口的第一接收光孔与用于容纳所述码盘在内部旋转的容置槽,所述容置槽内还开设有若干个扇形配置的第一发射光孔,对准于所述发射灯的发光口;具体的,所述光接收导套具有水滴板形。

6.根据权利要求5所述的计量表机电同步光导装置，其特征在于，所述码盘瞬时位置采集机构包括:用于设置在所述发射灯与所述码盘之间的光发射导套,用于遮护所述光接收导套;具体的,所述光发射导套开设有若干个扇形配置且对准于所述第一发射光孔的第二发射光孔以及一个对准于所述第一接收光孔的第二接收光孔;随着所述码盘的旋转,所述码盘能逐一遮挡也能逐一不遮挡所述第一发射光孔与所述第二发射光孔之间的光通道。

7.根据权利要求6所述的计量表机电同步光导装置，其特征在于，若干个所述发射灯的扫描顺序是顺着或逆着所述码盘的旋转方向由可被所述码盘遮挡的第一光通道到连续排序的最后光通道。

8.根据权利要求1-7任一项所述的计量表机电同步光导装置，其特征在于，所述接收光导件为爪形结构,具有若干个位于爪尖朝上的光接收口、一个位于爪根朝上的共用光回传口以及若干个连接个别的所述光接收口至所述光回传口的爪杆，所述光接收口为扇形排列;优选的,所述接收光导件在爪根底部形成有对若干所述爪杆传输光线全折射向上的斜面或反射结构。

9.一种智能计量表头，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的一种计量表机电同步光导装置以及计量表，所述计量表为机械式计量,所述计量表至所述无线通讯光电模块的信息传输方式仅有光讯息传输的连接。

10.一种如权利要求9所述的智能计量表头的组装方法，其特征在于，包括以下步骤:

提供所述计量表;

将所述码盘瞬时位置采集机构的所述接收光导件与所述光接收导套安装于所述计量表内;

以挂件方式安装所述无线通讯光电模块于所述计量表的一侧,其中所述无线通讯光电模块、所述发射灯与所述接收灯预先组装于一主体外壳内,所述发射灯的发光口与所述接收灯的收光口位于该主体外壳能叠置于所述码盘上的同一侧。

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