CN1262424A - 检测数字轮转动的传感器和利用该传感器的远程读取系统 - Google Patents

Abstract

一种远程读表系统可用于借助于一组数字轮表示所使用供应器数量的一种计量仪表,其中所说数字轮正比于所使用供应品的数量。所说远程读表系统具有用于检测数字轮的转动和在每个转动周期产生一个检测信号的一个检测器,和用于利用所说检测信号对所使用的供应品数量进行计数和显示所计数的供应品使用量的一个显示板。

Description

检测数字轮转动的传感器 和利用该传感器的远程读取系统

本发明涉及使用用于检测计量仪表数字轮转动的一种传感器的一种远程计量系统，更具体地说，本发明涉及对于计量仪表的一种远程计量系统，这种系统能够检测计量仪表特定数字轮的转动以计数一个用户已经使用了多少供应品，例如水、电或天然气，并且能够在安装于查表员易于读取位置处的一个显示板上显示计数值。

水、电或气的供应者通常根据供应品的使用量向其用户收费。为了收费，必须每隔一段时间就检查用户已经使用了多少供应品。供应品的使用量等于计量仪表数字轮的组合数字。

大部分计量仪表通常安装在用户家中。在这种情况下，为了获得有关用户在检查间隔时间里已经使用了多少的数据，供应者的查表员必须进行直接检查，即他或她进入用户家中读取计量仪表，或者进行间接检查，即用户告诉他或她有关使用量的信息。在用户不在的情况下，查表员需要多次访问该用户。为了避免这种不方便，已经使用了用户读取他的或她的计量仪表并将读数写在放在屋外的一张记录纸上的方法。但是，这种方法使用户承担了必须亲自定期检查计量仪表的负担。此外，如果没有用户的配合，这种方法也无法实现。

而如果能够在一个点获得其计量仪表分散安装在多个地方的多个用户的使用数据，就可以减少检查计量仪表的工作量。为此，需要有一种能够从多个计量仪表中采集数据并且显示这些数据的装置。

这里，对于上述问题需要有一种解决方案，并且要求这种方案可靠而且成本低。例如，如果这种解决方案需要用一种新的计量仪表更换现有的计量仪表，则这种解决方案是不值得推荐的，因为其成本太高。

本发明的一个目的是提供一种远程读表系统，这种系统能够通过计数计量仪表数字轮的转动而获得供应品的使用数据，并且能够在安装于查表员易于读取位置的一个显示板上显示所获得的数据，从而可以容易而且方便地进行读表工作。

本发明的另一个目的是提供一种能够检测计量仪表数字轮转动的一种传感器，所说数字轮与已经使用的供应品数量成正比地转动。

为了实现所说的第一个目的，本发明提供了一种远程读表系统，这种系统适合于借助于与供应品的使用量成正比转动的多个数字轮来表示所使用供应品量的一种计量仪表。这种远程读表系统具有用于检测一个数字轮转动，和每隔一个转动周期产生一个传感信号的一种检测装置。这种远程读表系统还包括一个显示装置，该显示装置通过使用所说传感信号计数所使用供应品的量，和将计数的使用供应品量显示出来。

检测装置利用光检测方法或磁检测方法来检测其中一个数字轮的转动。光检测装置包括固定在数字轮表面的一个反光板；一个遮光部件，其具有用于构成不允许光进入的一个光密空间的一个底部和一个顶盖，所说底部具有可被所说数字轮紧密封闭的一个孔洞，其中有一个部分从所说顶盖延伸至所说孔洞附近以将光密室分隔开来；一个光发射器件，安装在所说顶盖的内表面上，用于向所说底部的孔洞发射光束；和一个光检测器，安装在所说顶盖的另一内表面上，用于检测被所说反光板反射的光束以输出检测信号。而，磁检测装置包括固定在数字轮上与数字轮一起转动以产生一个磁场的一个磁体和一个磁性传感器，其用于当所说磁性传感器与转动的磁体相遇时检测该磁场以输出检测信号。

显示装置包括一个计数器，用于利用检测信号计数数字轮的转动圈数和将记录的转动圈数转换成所使用供应品的数量，还包括一个数字显示板，用于以数字形式显示所使用供应品的数量。至少一个检测装置与所说显示装置连接。一组计数器和数字显示板与检测装置具有一对一的连接关系。所说显示装置或者以有线传输方式或者以无线电传输方式与一个或多个检测装置连接。

通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，将使本发明的上述目的和其它优点更加清楚，在所说附图中：

图1表示根据本发明的一个优选实施例的远程读表系统的结构；

图2A表示光检测装置安装在计量仪表最低位数字轮上的状态；

图2B表示光检测装置的反光板固定在计量仪表最低位数字轮上的状态；

图2C为沿图1A中剖线A-B所作的一个剖面视图，该图表示光检测装置的安装和工作原理；

图3为一个方框图，表示根据本发明另一实施例当检测装置与显示装置以无线方式相互连接时远程读表系统的结构。

图4表示磁检测装置的安装和工作原理。

在下文中，将参照附图更加详细地介绍本发明的一个优选实施例。

首先，介绍应用本发明的计量仪表的结构，特别是介绍一组数字轮的结构。如图2A和2B所示，计量仪表10的数字轮组包括多个数字轮30。每个数字轮30具有鼓形形状，在每个数字轮的表面写有从0至9的数字。每个数字轮30代表一个数量级。通常使用几个高位数字轮确定供应品如气、电和水的使用量，但是其它低位数字轮对于供应品使用量的确定没有贡献，在下文中，将高位数字轮称为有效数字轮，将低位数字轮称为无效数字轮。例如在供应品为电的情况下，用户用电的费用是根据从高位数字轮，即小数点以上的有效数字轮读取的数值计算出来的，而小数点以下的低位数字轮，即无效数字轮在读表时是不用的。大部分实际的计量仪表包括至少一个无效数字轮以正确地表示供应品的使用量。

同时，如果用户使用供应品，例如电、气和水，则计量仪表10的每个数字轮30正比于用户已经使用的数量以不同速度转动。就是说，最低位数字轮30a以最快的速度转动，最高位数字轮30b以最低速度转动。一个数字轮与高一位数字轮的转速比为10∶1。就是说，当最低位数字轮30a转动十次时，紧靠位于最低位数字轮30a左边的一个数字轮转动一次。

如图1所示，本发明的远程读表系统具有至少一个检测器100和一个显示板200。每个检测器100通过一根电缆300与所说显示板连接。但是，如下所述，它们可以以无线电传输方式彼此相连。

检测器100安装在多个数字轮30中特定的一个数字轮上，根据所说特定数字轮已经转动多少次的检测结果可以获得有关供应品使用量的信息。考虑到还有可能需要直接读取计量仪表10，可取的是将检测器100安装在小数点以下的一个数字轮上，例如如图2A和2B所示安装在最低位数字轮30a上，而不是安装在小数点以上的一个数字轮上。当安装检测器100的数字轮30a每转动一圈时，所说检测器100产生一个传感信号，例如一个脉冲信号。通过电缆300将所说脉冲信号传输到所说显示板200。但是，当所说检测器100与所说显示板200以无线电传输方式连接时，所说脉冲信号也可以以无线电信号方式传输到所说显示板200。

检测器的第一实施例

作为第一实施例的一个检测器100a使用光检测方法。所说检测器100a包括一个反光板40、一个遮光部件50、一个光发射器件60和一个光传感器70。所说反光板40固定在所说数字轮30a的外表面上。所说反光板40需要具有高反射率和平整的表面以避免出现漫反射。所说遮光部件50具有一个底部50a和一个顶盖50c，它们构成一个黑暗空间，换句话说，构成一个光密空间。底部50a固定在数字轮30a之上的一个位置，以不妨碍数字轮30a的转动。所说底部50a可以固定在计量仪表10的一个透明板20上或者可以安装在所说透明板20与数字轮30a之间。底部50a上形成有一个可被所说数字轮30a封闭的小孔洞50d。顶盖50c具有一个部分50b从顶盖50c内表面的中间向所说孔洞50d延伸，使得所说部分50b将所说黑暗空间分成两个黑暗空间。光发射器件60以电能发光。例如，可以使用将输入电流转换成光能的一个发光二极管作为光发射器件60。光发射器件60安装在所说顶盖50c的一个第一内表面上，以向形成在底部50a中的孔洞50d发光。所说光检测器70是一个光传感器，当它接收到光时产生一个电信号，即检测信号。例如，可以使用一个光电三极管作为光检测器70，它将通过其透镜接收到的光转换成放大电流。所说光检测器70安装在所说顶盖50c的一个第二内表面上，所说第二内表面与所说第一内表面位置相反，当所说孔洞50d被反光板40封闭，并且所说光检测器70接收到从所说反光板40反射的光线时，所说光检测器产生所说检测信号。

所说光发射器件60和光检测器70在有线连接方式下通过电缆300接收驱动电力。所说光发射器件60向孔洞50d连续地发射光束。在用户不使用供应品时，数字轮30a不转动。所说光检测器70仅仅当它可以接收到反射光时才产生检测信号。因此，在所说反光板40不是恰好位于孔洞50d之下的情况下，由所说光发射器件60发射的大部分光都被数字轮30a吸收，只有一小部分光漫反射，使得所说光检测器70不能产生检测信号。在反光板40位于孔洞50d之下的情况下，如果长时间没有转动，则所说光检测器70将所说检测信号，即脉冲信号维持在高电平。在这种情况下，所说显示板200的一个计数器210a，在下文中对其予以介绍，将所说脉冲信号的上升次数值作为该脉冲信号的出现次数进行计数，从而能够正确地计数数字轮30a的转动次数。

而当用户使用供应品时，数字轮30a正比于所使用的供应品数量不停地转动。在数字轮30a转动过程中，当所说反光板没有位于所说孔洞50d之下时，由于上述原因，所说光检测器70不能产生检测信号。但是，每次当所说反光板40与所说孔洞50d相遇时，所说光检测器70可以接收到被所说反光板40反射的光，从而产生检测信号。

检测器100的一个第二实施例

作为第二实施例的一个检测器100a采用磁检测方法。如图4所示，所说检测器100b包括用于形成一个向外的磁场的一个磁体140和用于通过检测所说磁场产生电脉冲信号，即检测信号的一个磁性传感器150。

所说磁体140固定在在最低位数字轮30a上或嵌埋在其中，以随着数字轮30a一起转动。可取的是用一个永磁体作为所说磁体140。

磁性传感器150也可以安装在计量仪表10的透明板20上，或者可以安装在所说透明板20与数字轮30a之间，需要将所说磁性传感器150安装在当所说磁体140与所说透明板20最接近时所说磁性传感器150能够感受到由所说磁体140产生的磁场的最大强度的一个位置。当所说磁性传感器150在非常短的距离内与所说磁体相会时，所说磁性传感器150检测所说磁体140的磁场，并产生检测信号，例如脉冲信号。可以使用任何传感器，只要它能够检测出磁场的变化，并且能够将该变化转换成一个电信号即可。有几种传统的磁性传感器可以用作所说的磁性传感器150：i)线圈，它根据磁通量连接的时间变化产生一个感生电压，ii)磁控电阻器，它将磁场强度转换成电阻的变化量，从而能够根据电流的变化检测出磁场变化，iii)舌簧继电器，它用作一个玻璃管内一个触点的磁性开关，iv)霍尔效应发生器，这是一种半导体器件，它能够利用霍尔效应将磁场转换成电动力，和v)磁敏二极管，这是一种半导体器件，它能够将磁场强度转换成电流变化。

如果所说数字轮30a没有转动，则由于所说磁性传感器150没有感受到磁场的变化，所说磁性传感器150不会产生检测信号。但是，如果数字轮30a转动，则所说磁性传感器150可以与所说磁体140规则地或不规则地相遇。在这个过程中，所说磁性传感器150可以感受到由所说磁体140产生的磁场的变化，并且可以在每次感受到磁场的变化时产生检测信号。

检测信号的应用

根据如上所述的检测器100的工作原理，检测器100可以产生相应于用户已经使用的供应品量的脉冲信号。就是说，在前述的两个实施例中，脉冲信号的上升次数与所说数字轮30a的转动次数一致，通过利用所说脉冲信号的上升次数的比例因子进行转换可以计算出使用量。例如，当最低位数字轮30a转动一次时，表明用户的用电量为0.1KWh，10个脉冲信号相当于1Kwh。

这些检测信号可以以不同的方式加以利用。例如，通过将检测信号转换成表示供应品使用量的、在数字显示板上显示的一个数字值可以将检测信号用于远程读表。

在这种应用中，所说显示板200具有一个或多个数字显示部分210，并与一个电源相连以接收驱动电力。如图1所示，数字显示部分210以一对一的方式与所说检测器100相连。一个数字显示部分210包括通过电缆300与一个检测器100相连的计数器210a，和一个数字显示板210b。所说计数器210a对脉冲信号，即来自检测器100的检测信号的上升次数进行计数，并将计数值转换成已经使用的供应品使用量。在转换时，根据安装检测器100的数字轮的位置量级，所说转换因子具有不同的数值。所说数字显示板210显示出已经由计数器210a转换的一个数字值。例如，可以使用已经被广泛用作数字显示装置的液晶显示器(LCD)作为所说的数字显示板210。此外，还可以使用计算机监视器作为数字显示板210。

所说显示板200显示出直到目前所使用的供应品的累计量值，该量值等于计量仪表10的数值或在一定时期内使用的供应品量值。所说显示板200可以显示两个数值。为了显示累计值，计数器210a必须在复零的状态下累计脉冲信号的上升次数。但是，为了显示在一定时期，例如一个月内的量值，所说计数器210a必须将在一个月内的计数值清零重置，每个月开始重新计数。如果所说显示板200具有一个存储器(未示出)，就能够显示在这个月里已经使用的供应品数量，甚至可以显示直到这个月为止已经使用的供应品的累计量。此外，如果所说显示板200具有一个选择键(未示出)，则所说显示板200可以有选择地显示两种量值。

同时，所说显示板200可以以上述的无线电传输方式从检测器100接收检测信号。按照检测器100与显示板200之间的无线电传输方式，在检测器100一侧还应当包括一个带有天线320的发射器310，所说天线用于以无线电方式向所说显示板200传输检测信号。并且，在所说显示板200一侧还应当包括一个带有天线340的接收器330，作为所说发射器310和天线320的相反部分，它们可以接收从所说发射器310发射的检测信号和将检测信号传送到计数器210a。当有多个检测器100与一个显示板200相连时，需要标识每个检测器。为了标识检测器100，给每个检测器100赋予一个标识码。当检测器发射其检测信号时，该检测器100的标识码与检测信号一起传输到显示板200一侧的接收器330。接收器330通过对标识码解码可以识别发射检测信号的检测器。并且，所说接收器330根据解码结果向与识别的检测器对应的一个计数器提供检测信号。在检测信号提供给计数器210a之后，可以执行上述的有线通信方式的相同信号处理过程，以显示用户已经使用的供应品数量。

本发明的效果

利用检测器获得的检测信号可以以多种方式加以利用。例如，如果检测信号直接传输到供应者的计算机系统，就可以省略查表员的读表工作。对于另一个实例，通过将检测信号传输到安装于几个家庭公用的住宅或公寓入口的一个显示板上，在数字显示板上显示各家的计数值，查表员就无需直接造访每一家，从而可以在非常短的时间里完成读表工作。

此外，本发明的远程读表系统的经济之处在于可以将检测器简单地附加到现有计量仪表上，而无需更换或改变现有计量仪表的结构。此外，由于只消耗很少的能量，所以远程读表系统不需要经常更换电池。

虽然已经参照本发明的具体实施例具体地表示和描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离由权利要求书所限定的本发明的构思和范围的前提下在形式和细节方面可以作出多种改进。

Claims (11)

1、在借助于一组数字轮表示所使用供应品数量的一种计量仪表中，所说数字轮正比于所使用供应品的数量转动，一种远程读表系统，包括：

检测装置，用于检测数字轮的转动，和在每个转动周期产生一个检测信号；和

显示装置，用于利用所说检测信号对所使用的供应品数量进行计数，和显示所计数的供应品使用量。

2、如权利要求1所述的远程读表系统，其特征在于所说检测装置包括固定在所说数字轮表面上的一个反光板；一个遮光部件，其具有一个底部和一个顶盖，用于形成不允许光进入的一个光密空间，所说底部具有一个孔洞，该孔洞可由所说数字轮紧密封闭，其中一个部分从所说顶盖延伸到所说孔洞附近以分隔所说光密空间；一个光发射器件，安装在所说顶盖的一个内表面上，用于向所说底部孔洞方向发射光束；和一个光检测器，安装在所说顶盖的另一内表面，用于检测由所说反光板反射的光以输出所说检测信号。

3、如权利要求1所述的远程读表系统，其特征在于所说检测装置包括一个磁体，固定在所说数字轮上以与所说数字轮一起转动，用于产生一个磁场；和一个磁性传感器，用于检测所说磁场以当所说磁性传感器与转动的磁体相遇时输出所说检测信号。

4、如权利要求1所述的远程读表系统，其特征在于所说显示装置包括一个计数器，用于利用所说检测信号对所说数字轮的转数进行计数和将所计数的转数转换成所使用供应品的数量；和用于以数字形式显示所使用供应品的数量的一个数字显示板，一个或多个检测装置与所说显示装置相连，其中一组计数器和所说的数字显示板与所说检测装置具有一对一的连接关系。

5、如权利要求4所述的远程读表系统，其特征在于所说数字显示板是由液晶显示器构成。

6、如权利要求4所述的远程读表系统，其特征在于所说数字显示板是一个计算机监视器。

7、如权利要求1所述的远程读表系统，其特征在于所说显示装置以有线传输方式或以无线电传输方式与一个或多个检测装置相连。

8、如权利要求6所述的远程读表系统，其特征在于当所说显示装置以无线电传输方式与所说检测装置相连时，所说检测装置还包括带有一个天线的一个发射器，用于传输所说检测装置的标识码和所说检测信号，所说显示装置还包括带有一个天线的一个接收器，用于接收接收所说标识码和检测信号，其中所说接收器对所说标识码进行解码以识别所说检测信号的源检测装置，和将所说检测信号提供给与所识别的源检测装置相对应的一个计数器。

9、如权利要求1所述的远程读表系统，其特征在于所说显示装置显示i)所使用的供应品累计量值和ii)在一定时期内使用的供应品量值中单独一个或者是两者结合。

10、在借助于一组数字轮表示所使用供应品数量的一种计量仪表中，所说数字轮正比于所使用供应品的数量转动，用于检测所说数字轮之一的转动的一种检测装置，它包括：

固定在所说数字轮表面上的一个反光板；

一个遮光部件，其具有一个底部和一个顶盖，形成一个不允许光进入的光密空间，所说底部具有一个孔洞，该孔洞可由所说数字轮紧密封闭，其中一个部分从所说顶盖延伸到所说孔洞附近以分隔所说光密空间；

一个光发射器件，安装在所说顶盖的一个内表面上，用于向所说底部孔洞方向发射光束；和

一个光检测器，安装在所说顶盖的另一内表面上，用于检测由所说反光板反射的光以输出所说检测信号。

11、在借助于一组数字轮表示所使用供应品数量的一种计量仪表中，所说数字轮正比于所使用供应品的数量转动，用于检测所说数字轮之一的转动的一种检测装置，它包括：

一个磁体，固定在所说数字轮上以与所说数字轮一起转动，用于产生一个磁场；和

一个磁性传感器，用于检测所说磁场以当所说磁性传感器与转动的磁体相遇时输出所说检测信号。

Images