CN200944052Y - 把仪表中机械读数转换为数字电信号的装置 - Google Patents

Abstract

一种把仪表中机械读数转换为数字电信号的装置，包括有编码字轮、轮轴、控制电路和传感器组件，多个传感器组件均固定在轮轴上，多个编码字轮活动套于轮轴上，并位于相邻两传感器组件之间，控制电路设置于主控电路板上，其特征在于传感器组件是：在传感器电路板的两面均设置有若干个传感器，且相邻两传感器电路板相对面上的传感器彼此相对应，传感器电路板固定于主控电路板上，传感器上设置有挡光防护限位件。由于采用了上述技术方案，本实用新型具有抗干扰能力强、性能稳定和易于加工的优点，它将机械、电子、光学集于一体，避免电子读数与机械计数器读数不吻合的问题，准确实现了机械数器和电子计数器的读数完全一致性。

Description

把仪表中机械读数转换为数字电信号的装置

(一)、技术领域

本实用新型涉及一种仪表计量计数器，特别是一种把仪表中机械读数转换为数字电信号的装置。

(二)、背景技术

目前智能化三表的电子计数方式一般采用干簧管、电感、霍尔等传感器进行脉冲累计计数的方式进行电子计数，它虽然结构简单、加工安装容易，技术要求低，设计、生产平台要求低，容易实现，而且成本低廉；但该脉冲累计计数方式存在以下不足：

1、脉冲累计计数类传感器工作需要持续供电，在千家万户的应用过程中，要满足该条件非常困难；

2、脉冲累计计数方式存在累计误差，一旦误差产生，在表具的生命过程中不能实现自动消除累计误差；

3、抗干扰能力差，在磁场与电场的干扰下容易出现误脉冲信号；

还有一种是直读方法计数，该方法包括有电阻网络直读、光电直读等方法。其中，电阻网络直读传感器在长期可靠性、稳定性等方面表现不佳，该方案基本上无厂家生产了；一般采用光电直读方法的较多，但是由于在设计上思路不一样，导致最后结果不一样，主要原因是产生的光电编码的组数不能满足计数器的读数转换需求，一般转化编码在10组到20组之间，由于编码的冗余度不足，在机械读数进位等模糊状态时，造成在读数转换过程中电子读数与机械读数不一致。

(三)、发明内容

本实用新型的目的就是提供一种抗干扰能力强、性能稳定和易于加工的把仪表中机械读数转换为数字电信号的装置，它将机械、电子、光学集于一体，避免电子读数与机械计数器读数不吻合的问题，准确实现了机械数器和电子计数器的读数完全一致性。

本实用新型的目的是通过这样的技术方案实现的，它包括有编码字轮、轮轴、控制电路和传感器组件，多个传感器组件均固定在轮轴上，多个编码字轮活动套于轮轴上，并位于相邻两传感器组件之间，控制电路设置于主控电路板上，其特征在于传感器组件是：在传感器电路板的两面均设置有若干个传感器，且相邻两传感器电路板相对面上的传感器彼此相对应，传感器电路板固定于主控电路板上，传感器上设置有挡光防护限位件。

机械记数器的部件编码字轮在轮轴上转动时，编码字轮转动的某一位置对应一个机械读数；本实用新型中编码字轮两侧的传感器组件上设置有多对相对应的传感器，多个传感器随着编码字轮的转动，就会产生多组状态，每一组状态对应编码字轮的一个位置，从而使各种状态与各个机械读数之间形成一一对应的关系，控制电路中的单片机分别将得到的电子信号转换成电子读数，即实现了把机械读数转换为数字电信号的目的，得到的多组状态中，其中的一部份为编码字轮的本值读数，如：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，其余的部份是这些读数数值的冗余码，通过计算机软件对出现的冗余码进行软件分析处理，准确实现了机械数器和电子计数器的读数完全一致性，而且在传感器上设置了挡光防护限位件，防止了外界磁场、电场和光线的影响而出读数的错误，使读数更准确。

由于采用了上述技术方案，本实用新型具有抗干扰能力强、性能稳定和易于加工的优点，它将机械、电子、光学集于一体，避免电子读数与机械计数器读数不吻合的问题，准确实现了机械数器和电子计数器的读数完全一致性。

(四)、附图说明

本实用新型的附图说明如下：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为传感器的第一种实施例的机构示意图；

图3为传感器的第二种实施例的机构示意图；

图4为编码字轮的右视图；

图中：1.编码字轮；2.轮轴；3.传感器组件；4.主控电路板；5.传感器；6.传感器电路板；7.挡光防护限位件；8.孔；9.字轮体；10.透光孔；11.抗干扰环台。

(五)、具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，本实用新型包括有编码字轮1、轮轴2、控制电路和传感器组件3，多个传感器组件3均固定在轮轴2上，多个编码字轮1活动套于轮轴2上，并位于相邻两传感器组件3之间，控制电路设置于主控电路板4上，其特征在于传感器组件3是：在传感器电路板6的两面均设置有若干个传感器5，且相邻两传感器电路板6相对面上的传感器5彼此相对应，传感器电路板6固定于主控电路板4上，传感器5上设置有挡光防护限位件7。

机械记数器的部件编码字轮1在轮轴2上转动时，编码字轮1转动的某一位置对应一个机械读数；本实用新型中编码字轮1两侧的传感器组件3上设置有多对相对应的传感器5，多个传感器5随着编码字轮1的转动，就会产生多组状态，每一组状态对应编码字轮1的一个位置，从而使各种状态与各个机械读数之间形成一一对应的关系，控制电路中的单片机分别将得到的电子信号转换成电子读数，即实现了把机械读数转换为数字电信号的目的，得到的多组状态中，其中的一部份为编码字轮的本值读数，如：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，其余的部份是这些读数数值的冗余码，通过计算机软件对出现的冗余码进行软件分析处理，准确实现了机械数器和电子计数器的读数完全一致性，而且在传感器5上设置了挡光防护限位件7，防止了外界磁场、电场和光线的影响而出读数的错误，使读数更准确。

如图2所示，为了提高抗干扰能力的效果，防止编码字轮1在转动过程中，因编码字轮1的偏摆而损伤传感器5，挡光防护限位件7可以是一个圆柱体，圆柱体固定于传感器电路板4上，圆柱体上设置有孔8，传感器5位于孔8内。如图3所示，挡光防护限位件7也可以是圆盘，圆盘、轮轴2、传感器电路板6之间彼此固定，圆盘上设置有多个孔，各个传感器分别位于各自相对应的孔内。

如图4所示，为了提高传感器传输信号的效果，多组编码字轮1是：在字轮体9上设置有多个彼此长短相异且与传感器5相对应的透光孔10，透光孔10沿字轮体9的圆周方向进行设置。

如图2、3或4所示，是本实用新型的一个具体实施例，该实施例中，在每个传感器电路板6的一面上，传感器5的个数是五个；五个传感器5与轮轴2轴心连线的夹角彼此成72度，其中，三个传感器5在同一圆周上，其余两个传感器5位于较小的同一圆周上；透光孔10的个数是六个，六个透光孔10以每三个分成一组，两组透光孔10分别在两个直径相异的圆周上，且彼此相间交错布置，每组中的三个透光孔10所在圆弧对应的圆心角的度数依次是60度、24度、96度，其中，60度的透光孔(10)与96度的透光孔10相隔弧长对应的圆心角是24度，60度的透光孔(10)与24度的透光孔10相隔弧长对应的圆心角是96度。

在传统的编码技术中，要产生30组不同的二进制格雷编码数据，需要5道编码盘才能实现，本实用新型通过传感器组件仅用2道编码配合即可以实现30组二进制格雷编码数据。通过传感器电路板6上成对的五个传感器5随着编码字轮1上的六个透光孔10的转动，就会产生30组二进制格雷编码数据，其中，10组编码对应编码字轮1的十个本值读数，如：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，其它的20组编码为10组编码读数的冗余码，通过冗余码的输出，能准确将机械读数在各种运行状态下转化为电子读数。如：在理想状态下，10组编码就能完全满足机械计数器读数转化为电子读数的要求，但是由于齿轮与四一八牙轮的加工精度和齿轮运行过程中轮隙的影响，编码字轮1在进位过程中多位字轮不能同时保持一致进位状态，从而出现状态模糊的情况，导致编码字轮1读数输出出错；而有了20组的冗余码，通过计算机软件对冗余码进行软件分析处理，完全能够实现将机械读数准确转换为电子读数的要求。

本实用新型中，一个传感器组件3上的传感器5个数可以是六个、七个或更多，编码字轮1上的透光孔10的个数也可以是更多，传感器5与透光孔10之间的组合，甚至可以产生30组以上的状态，只不过本实用新型只使用其中的30组状态。上述实施例是本实用新型中的一种，它只是对本实用新型的非限定性说明。

如图4所示，为了防止传感器5之间光路的相互干扰，字轮体9上，两组透光孔10之间设置有抗干扰环台11。

为了解决传感器安装的精度问题，传感器的安装采用微加工技术，保证传感器的安装位置精度在允许的范围之内；同时为了避免外界光线对传感器的工作产生干扰，传感器组件所示进行了光线结构上的保护，从光路的设计上保证外界光线对传感器工作不会产生任何影响。本实用新型采用单片机技术，利用AD采样芯片对传感器采集到的信号的处理，保证传感器的输出信号稳定、可靠；同时利用网络通讯技术将计数器采集到的读数通过网络进行数据远距离传输，实现燃气表的网络化、数字化的高新技术变革。

综上所述，本实用新型有效解决了将机械读数转化为电子读数中由于结构的制造精度和字轮转动过程中齿轮的轮隙问题导致的在字轮进位时低位字轮驱动四一八齿轮带动高位字轮一起转时各字轮的转动角度的不一致性，造成字轮之间的数码有错位而出现读数转换时出现误读的情况，如将“00999”误认为“00000“或者“01999”等，为了解决上述问题，本实用新型将字轮的端面等均分成30个等角度扇面，使每个数字对应3个等角度扇面，我们将这3个扇面分别对应的编码分别称为“前冗余码’、“正码’、“后冗余码”，这样，我们利用计算机软件技术设计一种数字识别算法，数据识别算法根据传感器输出的前冗余码、正码和后冗余码推算出当前字轮的准确读数。

Claims (6)

1.一种把仪表中机械读数转换为数字电信号的装置，包括有编码字轮(1)、轮轴(2)、控制电路和传感器组件(3)，多个传感器组件(3)均固定在轮轴(2)上，多个编码字轮(1)活动套于轮轴(2)上，并位于相邻两传感器组件(3)之间，控制电路设置于主控电路板(4)上，其特征在于传感器组件(3)是：在传感器电路板(6)的两面均设置有若干个传感器(5)，且相邻两传感器电路板(6)相对面上的传感器(5)彼此相对应，传感器电路板(6)固定于主控电路板(4)上，传感器(5)上设置有挡光防护限位件(7)。

2.如权利要求1所述的把仪表中机械读数转换为数字电信号的装置，其特征在于：挡光防护限位件(7)是一个圆柱体，圆柱体固定于传感器电路板(4)上，圆柱体上设置有孔(8)，传感器(5)位于孔(8)内。

3.如权利要求1所述的把仪表中机械读数转换为数字电信号的装置，其特征在于：挡光防护限位件(7)是圆盘，圆盘、轮轴(2)、传感器电路板(6)之间彼此固定，圆盘上设置有多个孔，各个传感器分别位于各自相对应的孔内。

4.如权利要求1、2或3所述的把仪表中机械读数转换为数字电信号的装置，其特征在于编码字轮(1)是：在字轮体(9)上设置有多个彼此长短相异且与传感器(5)相对应的透光孔(10)，透光孔(10)沿字轮体(9)的圆周方向进行设置。

5.如权利要求4所述的把仪表中机械读数转换为数字电信号的装置，其特征在于：在每个传感器电路板(6)的一面上，传感器(5)的个数是五个；五个传感器(5)与轮轴(2)轴心连线的夹角彼此成72度，其中，三个传感器(5)在同一圆周上，其余两个传感器(5)位于较小的同一圆周上；透光孔(10)的个数是六个，六个透光孔(10)以每三个分成一组，两组透光孔(10)分别在两个直径相异的圆周上，且彼此相间交错布置，每组中的三个透光孔(10)所在圆弧对应的圆心角的度数依次是60度、24度、96度，其中，60度的透光孔(10)与96度的透光孔(10)相隔弧长对应的圆心角是24度，60度的透光孔(10)与24度的透光孔(10)相隔弧长对应的圆心角是96度。

6.如权利要求5所述的把仪表中机械读数转换为数字电信号的装置，其特征在于：字轮体(9)上，两组透光孔(10)之间设置有抗干扰环台(11)。

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