CN1314658A - 轮式计数器 - Google Patents

Abstract

用于在轮式计数器中电容性确定计数轮(1)位置的装置,其设有与计数轮(1)相隔一定距离的固定电极(3,3’),在计数轮(1)的周边上延伸且按顺序排列的测量电极(12,12’,12”)和在测量电极之间设置的非导电部分(13,13’)。由此,可以相对于计数轮的位置和每个固定电极测出或高或低(即0和1之间的二进制值)的电容值。根据每个计数轮上固定电极的数量将这些二进制值结合成表示任何所需数目的二进制数,所述二进制数具有计数轮(1)当前所处位置的特征。

Description

轮式计数器

本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述电容式确定计数轮位置的装置。

轮式计数器，特别是水、气、电或远程供暖等家用仪表通常是通过人的眼睛进行现场查看，也就是说，要在消费者的家里抄表。这样来收录消费量极其费时且价格昂贵。因此，希望提供一种带有电子读数装置的轮式计数器，所述电子读数装置能进行远程读取。因此，优选一种非接触式读数装置，因为这种读数装置很少出现磨损现象，因此一般具有良好的时间稳定性。

US-A-5554981公开了一种带有非接触式读数装置的轮式计数器。该装置能够电容性地确定轮式计数器中计数轮的转动位置。为此，将每个以可转动形式支承在支承轴上的计数轮设置成使之与固定电极相隔一定空气隙。支承轴接地并构成对应电极，由此，计数轮的主体与空气隙一起构成了电容器的电介质。所以应将主体设计成使电容器的介电常数随主体转动而改变。为此，按照一个实施例，在计数体的端面上设置了环形非导电元件，该元件在周边上的厚度逐渐减小，从而使空气隙根据计数轮的位置而改变。因此，电容器的电容量随计数轮的位置而不断改变，而且可用与计数轮位置相应的计算电路给出所述电容量。

这种装置的缺点在于，需要将模拟电容信号与离散的计数轮位置相联系。因此一方面需要对计算电路进行综合校正，特别是对制造公差进行补偿。另一方面，要对使信号发生变化和由此产生读数误差的材料进行时效处理。

在US-A-5554981的另一个实施例中，计数轮的表面分成四个环，每个环由四个具有不同介电常数的非导电部分构成。每个环上设有一个固定电极，这样每个固定电极将向计算电路传送四个电容值。四乘四个电容值可形成直接与计数轮单个离散位置有关的编码值。这种装置的缺点一方面在于，轮的结构比较复杂，因此生产成本较高。此外，在计数轮和固定电极之间存在的空气隙对测得的电容量产生主要影响，这意味着测得的电容值彼此间几乎没有差别。

因此，本发明的目的是提供一种用于电容性确定上述计数轮位置的装置，该装置容易制造而且能够方便地读取计数轮的位置。

该目的是通过具有权利要求1所述特征的装置实现的。

本发明所述的装置具有以分布在计数轮周边的形式设置的测量电极，测量电极由设在其中间的非导电部分隔开。由此，可以根据需检测的计数轮位置数形成测量电极和非导电部分以及所属固定电极的布置顺序，其相对于计数轮的每个位置和每个固定电极来说产生或高或低(即二进制值的0或1)的电容值。根据每个计数轮上固定电极的数量将这些二进制值结合成表示任何所需数量的二进制数。

因此对计算电路提出的要求较为简单。此外，由于只需区分高和低值，所以几乎可以忽略时效处理和制造误差对电容测量的影响。另一个优点是，如上所述，本发明所述装置使计数轮的周边部分具有清晰的视域，从而可用眼睛读出周边上标明的位置数。

在本发明的一个优选实施例中，用非导电材料制成计数轮，其中在其表面上或是其表面的凹槽中设置测量电极。

在另一个实施例中，计数轮本身由导电材料制成，并在凹槽中设置沿周边分布的非导电填充物。

在一个实施例中，设有固定电极和对应电极，这些电极与计数轮相隔一定距离设置。

在另一个优选实施例中，将固定电极结合成带有发射电极和接收电极的成对电极。这些实施例的优点是，明显减小了各电极之间的干扰。因此，最大限度地减小了因任何失衡或计数轮轴向位置变化引起的误测量。

其它优选实施例将由从属权利要求给出。

下面将结合附图中描述的优选实施例详细说明本发明的主题。图中所示：

图1是轮式计数器的示意图；

图2是第一实施例所述计数轮的侧视图，所述计数轮带有本发明的读数装置；

图3是将图2所示实施例中设在计数轮上的电极按顺序展开的视图；

图4是第二实施例所述计数轮的透视图，计数轮上设有本发明的读数装置；

图5是将图4所示实施例中设在计数轮上的电极按顺序展开的视图；

图6是第三实施例所述计数轮的透视图；和

图7a-7f是将设在计数轮上的电极按顺序展开的视图。

图1中示意性地示出了本发明所述的轮式计数器。该计数器主要由多个计数轮1构成，这些计数轮支承在一个共用支承轴或多个支承轴2上。轮式计数器通过齿轮机构与图中未示出的机械运动部件相连，所述机械运动部件的设计根据应用领域而不同。该机械运动部件检测例如水或气的消耗量，而且使计数轮1以公知的类型和方式旋转。这样，计数轮1便可以连续转动或步进式转动。

轮式计数器的每一个计数轮1都具有一个用于确定计数轮位置的电容式读数装置。读数装置主要由多个固定电极3、多个测量电极12和一个计算电路5构成。测量电极12以分布在计数轮1周边上的形式设置，其中根据所述实施例，将测量电极布置在计数轮的圆周表面上，布置的形式为将测量电极设在所述表面内或由所述表面构成。固定电极3设置成环段形式，而且通过空气隙与计数轮1相隔一定距离，其中固定电极3与测量电极之间具有至少大致相等的间隔。固定电极3的数量及顺序以及测量电极12的数量与待测的计数轮位置的数量有关。如在下面的实例中将要描述的那样，如果总共有10个离散位置需要测量，则总共需要四个固定电极3，它们用二进制值表示数字0-9。所以通过布置固定电极3可确定测量电极12的顺序，这将在下面的两个实例中描述。

对每个计数轮而言，计算电路5具有一个电容测量器50和一个多路转换器51。它们测量固定电极3和测量电极12之间存在的电容量，其中每个电容量按0或1的二进制值设置。因此四个固定电极3同时提供用二进制表示的0-9之间的数。

图2中示出了本发明所述读数装置的第一优选实施例：

计数轮1上带有一个计数轮主体10，计数轮主体的圆周表面上设有测量电极12。在这个实施例中，测量电极12以导电层特别是金属导电层的形式设置在计数轮主体10的圆周表面上。在这种情况下，计数轮主体10由非导电材料例如由塑料特别是聚缩醛类材料制成。计数轮分成10个假想的扇形S，其中一个测量电极12总是在一个扇形S上伸展，而且优选布满计数轮的整个宽度。

在计数轮主体10的圆周表面上测量电极12按照在测量电极之间设有非导电部分13的顺序排列。图3中示出了按该顺序展开的情况。第一测量电极12a后面跟的是带有第一非导电部分13a的扇形，随后的第二测量电极12b后跟两个带有非导电部分13b的扇形，后序的是两个彼此电绝缘的带有测量电极12c的扇形，最后是三个带有非导电部分13c的扇形。

固定电极3沿着计数轮1的周边设置，其中在电极3和计数轮1之间留有至少大致相等的空气隙。固定电极3优选具有相同结构并且优选至少大致上在计数轮1的整个宽度上延伸。在这个实例中，每两个固定电极3组合成对，其中共构成四对。一对中的一个电极构成发射电极30，而第二个电极构成接收电极31。在这个实例中，发射电极30彼此电性连接。当然，发射电极还可以单独驱动。接收电极31单独与计算电路5连接，而发射电极30共同与计算电路5连接。

每一对固定电极3与和该对有相应长度的扇形S构成对应部分。优选这样设置固定电极对3，即，使得四对电极对应于四个依次相随的扇形。优选将上述四对电极设置成使相邻对中的相邻电极为相同类型，也就是说，将第一对中的发射电极设置得紧靠第二对中的发射电极。这样可减少串扰。

通过图2和3中所示测量电极12及固定电极3布置的顺序，在计数轮1的每个位置上至少设置一个直接与固定电极对3相对的测量电极12a,12b。因此，至少一个测量电极12c总是处于远离固定电极3的计数轮区域中。

如果测量电极12处于固定电极对3的区域中，则发射电极30将通过测量电极12向接收电极30’充电。如果没有直接对应设置的测量电极12，则实际上在接收电极30’上不会有反向充电。因此，每个固定电极对3代表着一个二进制值0或1。根据图3所示顺序，可以用二进制形式检测出0-9之间的所有值。

图4中示出了第二实施例。在该实例中，计数轮1的主体10由导电材料特别是金属制成。主体10上具有凹槽11，凹槽中装有由非导电材料构成的介电填料14。由此，在计数轮1的圆周表面上再度形成沿周边顺序排列的测量电极12’和非导电部分13’。

图5中示出了这种排列顺序。在此同样再次将计数轮1分成10个假想扇形S。设置多个在扇形圆周表面总宽度上伸展但并不与扇形S具有相同长度的测量电极12’。如果用s表示扇形长度的话，则排列顺序将按下述形式组成：

s非导体，

s导体，

s非导体，

s导体，

s非导体，1s导体，

s非导体，s导体，

s非导体，1s导体，

s非导体，1s导体，

s非导体，

s导体。

图4中示出了与固定电极3’相关的布置。图中示出了四个固定电极3’，它们彼此电绝缘并设置成一排，而且同时至少近似精确地在一个扇形S上延展。此外，还设有一个相应的电极4，该电极优选至少近似在计数轮1的一半周边上，即至少近似在五个扇形S上伸展。固定电极3’以及相应的电极4与计数轮1或测量电极12’具有至少近似相等的宽度。优选将固定电极3’和相应的电极4设在一个共用托架上，该托架以恒定距离围绕计数轮1的一部分延伸。

相应的电极4与电容测量器50相连，固定电极3与多路转换器51相连。由此可测出与计数轮1的所有位置和每个固定电极3相应的0和1之间的值，因此可用二进制表示0-9之间的值。

图6表示计数轮1的另一个实施例。在此计数轮的主体10用非导电材料制成，主体中设有凹槽11。凹槽11填有用导电材料特别是金属构成的填料14’，所述填料构成了测量电极12”’。如果测量电极按图5所示顺序设置的话，测量电极12”将通过导线15彼此电性连接。在按图3所示顺序排列时不需要导线。

图7a-7f示出了可用于图4或6所示计数轮中的其它展开的视图。

本发明所述的装置能够确定计数轮可能出现的多个位置，而只需根据两个电容值便可确定检测结果。

Claims (10)

1．用于电容性确定计数轮(1)位置的装置，其中设有与计数轮(1)相隔一定距离的固定电极(3,3’)，而且计数轮(1)上设有电容量随位置发生变化的器件，其特征在于，电容量随位置发生变化的器件是在计数轮(1)的周边上延伸且按顺序排列的测量电极(12,12’,12”)和在测量电极之间设置的非导电部分(13,13’)。

2．根据权利要求1所述的装置，其特征在于，固定电极(3,3’)沿计数轮(1)的周边设置。

3．根据权利要求1所述的装置，其特征在于，计数轮的主体用非导电材料制成。

4．根据权利要求1所述的装置，其特征在于，计数轮(1)的主体(10)由导电材料制成，主体上形成沿周边分布的凹槽(11)，凹槽中装有非导电填料(14)。

5．根据权利要求1所述的装置，其特征在于，固定电极(30,31)组合成电极对，其中计数轮(1)上的所有测量电极(12)具有相同长度，而且每对电极的总长度与计数轮上测量电极(12)的长度相对应。

6．根据权利要求5所述的装置，其特征在于每对电极由一个发射电极和一个接收电极(30,31)构成，两个相邻电极对的相邻电极为相同类型。

7．根据权利要求1所述的装置，其特征在于设有沿至少计数轮(1)周边的一半并与之相隔一定距离延伸的相应电极(4)。

8．根据权利要求5或7之一所述的装置，其特征在于，设有四个固定电极(3’)或四个电极对(3)。

9．根据权利要求1所述的装置，其特征在于，测量电极(12,12’,12”)与根据计数轮位置并分别对应于测量电极设置的固定电极(3,3’)之间的距离至少近以相等。

10．根据权利要求5和7所述的装置，其特征在于，在周边上分布的顺序具有图3所示的展开形式。

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