CN1372128A - 一种机械式仪表的非接触式电子读数传感装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种使用在电度表、水表、煤气表、压力表等机械仪表上的电子读数传感装置,它是在现有的数字转轮或转盘的轮圈上根据数字不同装有不同面积的金属片或金属点,在轮架下方装有电磁感应装置,电磁感应装置由绝缘密封材料和电感线圈构成,通过引出线将轮圈所在位置的信号传给设在终端机的放大电路和电脑处理,即可进行远程抄表,这种传感装置结构简单,具有机械记忆计量数据,不怕停电,传感信号好,抗干扰能力强。

Description

一种机械式仪表的非接触式电子读数传感装置

本发明涉及一种数字轮和指针转轮的读数传感器，适合各种机械仪表，特别是电表、水表、煤气表等计量表远程抄表的传感装置。

各种数字轮式或指针式计量表，包括电度表、水表、煤气表，是每家每户都必须使用的计量表。但目前人们所使用的计量表，绝大部分都安装在居民家里，由于计量表都使用机械转动的结构，所以抄表工作人员必须定时到各家各户抄表，这种抄表方式很不方便。为实现远程抄表，计量科技人员近年来对数字轮计量表进行了研究，结合当代计算机技术，提出了一些远程抄表的技术方案，如中国专利97105160公开的远程抄表装置是将数字轮上改装成若干组多色条码，在轮架上安装专用微电脑，通过专用微电脑的条码识别器采集数据，通过有线或无线的方式传至远程的计算机；另一份中国专利97250008则公开了“电阻远传式转轮计算器”传感装置，它是在轮上安装电阻板，弹簧压片一端固定在支架上，另一端压接于电阻触点柱上，当数字轮转动时输出电阻随之变化，通过远程的终端机导出变化电阻与数字轮读数的关系即可实现远程抄表；中国专利98214024也公开了一种电容式读数电表，它是在电表字轮式指针的转轴装有电容的一个极片，当电流带动电容的极片转动时，电容量改变，通过线路输出至远程表，中国专利89201353公开的感应式煤气计量传感装置在转动轮上贴金属片，在轮的附近安装一个传感器，使转轮转动时将转动量变成电信号输出，用微机处理，达到远程抄表的目的。

上述公开文献报道的数字轮传感器解决了长期以来人们依靠上门读表的难题，能利用远程计算机对各用户的用电、用水、用气进行集中管理计量，减少了抄表人员的工作量，方便了管理。但公开文献报道的计量表传感器也存在各自的不足之处，有的结构复杂，有的不适用水表和煤气表，有的采用接触式的结构，长期使用会引起接触不良，且接触所增加的摩擦力，会引起仪表误差，有的需要在使用时长期通电，一旦断电，计量的数据便会丢失，所以目前研究和公开发表的计量表远程传输传感器的文章较多，真正实施起来较少。

本发明的目的是提供一种结构简单、使用安全、读数准确的机械式仪表的非接触式电子读数传感装置。

本发明是这样实现的：机械式仪表的非接触式电子读数传感装置包括转轮或转盘、轮架、传感器信号输出线等部件，其特点是：在现有的数字轮的轮圈上装上金属或合金材料，在轮架下方装有电磁感应装置，轮圈的金属或合金材料可以是按轮圈中的数字从0～9渐扩大面积或缩小面积的形式，也可以是轮圈数字中镶嵌不同面积或不同体积的金属片条，也可以是排布的形状有区别的金属点，例如按四位二进制数码排列的形式，电磁感应装置用感应线圈做成，一个转轮可以只装一个感应线圈(模拟法)，也可以装四个感应线圈(数字法)，感应线圈外面包覆非金属隔水材料如陶瓷、环氧树脂，工程塑料等，外层设有屏蔽层，并引出信号线，具体制作方式是每个轮圈对应一个感应线圈，例如四组数字对应四个感应线圈，五组数字对应五个感应线圈，除引出线头外，要保证绝缘、隔水、电磁屏蔽。

上述的金属片的材料可以是铜、不锈钢、铁合金材料，也可以是粉末合金，所述的电磁感应装置为铜线或银线、铜银合金线绕成的线圈，其电感量为10微亨以上。感应装置可做成一排，也可按轮圈单独设置。

上述所述的包覆非金属材料的方法是用环氧树脂或工程塑料注塑成型。

本机械式仪表的非接触式电子读数传感装置的工作原理是：当用电量或用水量、用气量发生变化时，其仪表内的齿轮或指针会产生机械转动，由于我们设置齿轮圈上按数字不同，其金属片的面积或体积，形状或排列也不同，此时对应的感应线圈的电感或涡流发生变化，引起相应的电子电路的频率或电压发生变化，信号输出经线路送至放大电路和微电脑处理电路后，便可获知目前的计量数值。在实施过程中即使信号线断线或暂时断电，由于转轮转动后其金属片面积或体积或形状，对感应头而言形状已发生变化，只要将线路接通，又可将计量表目前数字轮的读数显示出来，不会出现漏计或少计现象。

本发明与已有技术相比，其突出的实质性特点和显著的进步是：

1、结构简单，成本低廉，只需在转轮或指针上镶嵌金属条(片)，在轮架下方装上电磁感应线圈即可，适用所有的机械仪表，是实现机电一体化仪表的最佳实用方案。

2、具有机械记忆功能，可使仪表在不通电或信号线断开时均不影响读数和出现漏记、少记现象，因此，平时可以不通电。

3、不怕水、不产生火花，对电表、水表、煤气表、流量表、压力表或其它仪表均可适用。

4、应用电路简单，标定容易。比目前文献记载的要简单得多。

5、抗干扰力较强，能很好地解决转轮间的转动误差问题和应用在水表上的污水干扰问题。

以下结合附图描述本发明机械式仪表的非接触式电子读数传感装置的实施结构：

图1是机械式仪表的非接触式电子读数传感装置应用于数字轮计量式仪表的总体结构图；

图2是在数字轮上镶金属点(按四位二进制排列)的传感装置的结构示意图；

图3是数字轮中镶嵌的金属条(片)从数码0---9连续逐渐扩大的结构示意图；

图4是数字轮中镶嵌的金属点从数码0---9连续逐渐变大的结构示意图；

图5是轮转式读数仪表的传感器总体结构示意图；

图6是指针式仪表的传感器结构示意图；

图7是指针式仪表的传感器结构示意图。

从图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7中看到，框架1、轮圈2均保持与原有的计量结构不变，只是在数字轮2上镶嵌有金属片5，在框架1的底部或下部装有由绝缘密封3和线圈4构成的电磁感应线圈，当数字轮转动时，由于每个数字的金属片面积或形状或排列不同，在线圈4所引起的电感量或涡流不同，使与之相连的振荡电路的频率或电平发生改变，通过测量计算这一变化，我们就可以获得各个数字轮的读数，完成了将机械仪表的读数转变为电子读数的目的，最后通过接口电路将这一读数远传至电脑终端。

从图2中看到，数字轮上镶金属点传感器的结构是将0到9这十个数字按四位二进制数码排列在数字的四周，并对应四周装上四个电磁感应线圈，规律是每个数字最多有两金属条(片)，相邻的数字的上或下的金属条(片)不能相近，以提高抗干扰能力和降低成本。

从图3和图4中看到，数字轮上可镶嵌金属片或金属点，它是按轮圈中的数字从0-9逐渐扩大面积的形式，也可以是从0-9逐渐缩小面积的形式，当数字轮转动时，由于金属面积已发生变化，装在轮架下的电感线圈数值也就发生了变化。

从图5看到，对于平面轮水表，金属片镶在塑料齿轮上，同样随着塑料齿轮指针的转动，对应的线圈4的电感量或涡流也会变动。

图6中的指针旁也镶有小型金属环，当指针摆动时，也会引起线圈4的电感量或涡流的变化。

图7是圆盘指针式转轮表，在指针的轮子转动时，其金属片面积发生变化，使线圈4的电感量或涡流也发生变化。

Claims (4)

1、一种机械式仪表的非接触式电子读数传感装置，包括转轮或转盘、转架、传感器信号输出线，其特征在于：在数字转轮(2)或者齿轮转轮的轮圈上，或在仪表指针上设有一定规律的金属条或金属片、金属点(5)，在轮框架上(1)上装有电磁感应装置，所述的电磁感应装置由绝缘密封屏蔽材料包裹层(3)和电感线圈(4)构成，并引出信号线。

2、根据权利要求1所述的机械式仪表的非接触式电子读数传感装置，其特征在于：数字轮转(2)、齿轮转轮的轮圈上的金属条、金属片、金属点为从数字0-9逐渐扩大面积或从0-9逐渐缩小面积的结构，或者是排布变化的金属点面的结构。

3、根据权利要求1所述的机械式仪表的非接触式电子读数传感装置，其特征在于感应装置的包裹层(3)为烧制成形的陶瓷或用环氧树脂、工程塑料注塑成形的结构。

4、根据权利要求1所述的机械式仪表的非接触式电子读数传感装置，其特征在于：在仪表转盘或指针上设置金属条或金属片，其金属的面积或体积按仪表面版上的数字大小逐渐扩大或逐渐缩小的结构。

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