CN202631033U - 无源直读式远传阀控燃气表 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无源直读式远传阀控燃气表，包括基表、齿轮组底板、无源直读式气表计数器、气表用户数据处理模块；无源直读式气表计数器由框架、黑字轮、红字轮、头轮、字轮轴、三六齿、三六齿轴、单排母、柔性带、光电采集板、光电汇总板所组成；黑字轮截面上半径为R的圆周上开一条长槽和一条短槽；框架开有多个与字轮匹配的槽，光电采集板安装在框架的槽内，光电采集板包括光电采集板发信面和光电采集板收信面，字轮安装在两个光电采集板中间。还包括机电一体燃气控制阀，气表用户数据处理模块中设置有阀控电路。其计量精度高，工作能耗小，能够长期稳定运行，便于批量生产，并具备远程停止供气的管理功能。

Description

无源直读式远传阀控燃气表

技术领域

本实用新型涉及计量器具，具体涉及一种远传燃气表。

背景技术

随着社会的发展，管道液化气、煤气、天然石油气已进入城镇居民家中，计量收费管理是各供能单位主要管理工作之一，也是耗时耗力的工作，为了解决上门抄表难，数据统计分析难等问题，大约在上世纪九十年代中期，由于住宅远程自动抄表需求，我国开始了“有源脉冲式燃气表”的研究和开发。 

有源脉冲式燃气表主要是采用“磁电传感技术”，利用霍尔元件或干簧管元件把燃气表计数器字轮转动的圈数转化为脉冲信号进行计量。脉冲数量的准确度决定了抄表的精确度，但实际应用中由于机械振动、电磁干扰、计数器倒转、退磁现象等都会产生脉冲误差；同时有源脉冲燃气表运行的前提条件是必须提供稳定不间断的电源，如一旦掉电或因其它原因就能引起读数不准确，使得系统维护量非常大；另外，由于技术上的缺陷难以对电线先剪后接、外加磁铁干扰等非法用能进行管理。有源脉冲燃气表需要不间断地供电，如全面推广脉冲式抄表系统，电能消耗是可观的，不符合国家节能政策。 

为此，大约本世纪初，产生了的无源接触直读式远传燃气表，该表主要是通过测量不同的电阻值来判断字轮数字位置一种无源直读技术。其实现方法为：在燃气表计数器字轮间固定安装电路板，电路板上均匀分布10片扇形金属片，组成与字轮大小相当的圆形，该金属片接通不同的电阻。每个字轮上安装金属触点，组装后与电路板接触。当字轮转动到某一位置时，触点就接触不同的金属片。通过接触不同的金属片导通不同的电路，可产生不同的电阻值由采集器采集，经处理后生成与字轮位置相对应的数据。 

无源接触式直读燃气表具有原理简单，实现容易，对原基表结构改动较小等优势，并存在如下不足： 

①计量问题：字轮属于表具的计量记录装置，当有外力与其接触时，会影响表具的计量性能，特别是小流量时影响最为明显。

②工艺问题：由于是机械接触，其接触力和位置取决于安装过程。因字轮组有固有的间隙误差，增加电路板后，电路板与字轮的边缘距离较近，极易造成高位字轮与电路板刮擦而影响转动，使得高位字轮检测极易产生误差。由于安装工序和精度要求较高，不利于批量生产。 

③运行问题：接触式直读表主要是通过电阻方式来识别，而电阻会随温度、接触点的变化而发生变化。电阻的温漂和触点的接触不良会导致测量盲区或误判，很难保证长期运行的可靠性。 

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种无源直读式远传阀控燃气表，其计量精度高，工作能耗小，能够长期稳定运行，便于批量生产，并具备远程停止供气的管理功能。 

为达到上述目的，本实用新型的无源直读式远传阀控燃气表，包括基表，还包括齿轮组底板、无源直读式气表计数器、气表用户数据处理模块； 

所述的无源直读式气表计数器由框架、黑字轮、红字轮、头轮、字轮轴、三六齿、三六齿轴、单排母、柔性带、光电采集板、光电汇总板所组成；无源直读式气表计数器共有8个字轮，代表整数位的5个黑字轮，代表小数位的2个红字轮和1个头轮，黑字轮截面上半径为R的圆周上开一条长槽和一条短槽；框架开有多个与字轮匹配的槽，光电采集板安装在框架的槽内，光电采集板包括光电采集板发信面和光电采集板收信面，光电采集板发信面上设置有5个等距焊接在半径为R的圆周上的红外发射管，光电采集板收信面上设置有5个与红外发射管对应的红外接收管，字轮安装在两个光电采集板中间。

采用了上述技术方案后，当抄表时，由控制计算机发出指令，传输至无源直读式远传阀控燃气表，集中抄表仪进行瞬间供电，光电采集板发信面的红外发射管发光，经过有槽的地方能透过光，照射到字轮右边光电采集板收信面对应的红外接收管上，产生电信号，字轮无槽的地方不透光，不产生电信号，这样5个接收管就能实现5位编码，光照到的接收管代表1，照不到的代表0。用20组编码分别代表字轮上的0至9的十个数字和0至9中的进位状态，5位编码信号经光电汇总板进行汇总，由气表用户数据处理模块对传来的电信号经处理和组合计算，得到与字轮位置相对应的编码，完成计量数据的采集和传输过程。做到准确“读出”计数器字轮上的数值的目的。 

由于采用光电转换的工作模式，不存在电阻影响、机械接触影响、外力影响，因此其计量精度高；抄表作业只在数据采集的过程中供电，其工作能耗小，由于带电时间短，因此使用寿命长，能够长期稳定运行，各个部件采用模组方式加工，便于批量生产。 

进一步，本实用新型的无源直读式远传阀控燃气表，还包括机电一体燃气控制阀，气表用户数据处理模块中设置有阀控电路。遇到而已欠费的情况，管理端远程发出停止信号，通过机电一体燃气控制阀停止燃气供应，具备远程停止供气的管理功能。 

进一步，光电采集板发信面表面设置有保护胶密封层，光电采集板收信面表面设置有黑色保护胶密封层；可以提高信噪比，减少杂光干扰，进一步提高计量准确性。 

进一步，气表用户数据处理模块的各个接口中设有防雷电路。可以提高本实用新型的使用寿命。 

气表用户数据处理模块是由单片机、存储器、阀控电路、防雷电路、接口电路等组成，其中接口电路可根据用户需求改成RS485通讯接口、MBUS通讯接口、无线接口等，适应范围广泛。 

附图说明

图1是本实用新型的无源直读式远传阀控燃气表结构示意图； 

图2是实用新型的无源直读式远传阀控燃气表的左视图；

图3是实用新型的无源直读式远传阀控燃气表的计数器结构示意图；

图4是实用新型的无源直读式远传阀控燃气表的计数器框架部分的示意图；

图5是实用新型的无源直读式远传阀控燃气表的光电采集板的红外发射管的示意图；

图6是实用新型的无源直读式远传阀控燃气表的光电采集板的红外接收管的示意图；

图7是实用新型的无源直读式远传阀控燃气表的黑字轮部分的结构示意图；

图8是实用新型的无源直读式远传阀控燃气表的黑字轮部分的左视图；

图9是实用新型的无源直读式远传阀控燃气表的黑字轮部分的右视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明： 

参见图1至图9，本实用新型的无源直读式远传阀控燃气表，包括基表1，还包括齿轮组底板2、无源直读式气表计数器3、气表用户数据处理模块5；

所述的无源直读式气表计数器3由框架31、黑字轮32、红字轮33、头轮34、字轮轴35、三六齿36、三六齿轴37、单排母38、柔性带39、光电采集板310、光电汇总板311所组成；无源直读式气表计数器3共有8个字轮，代表整数位的5个黑字轮32，代表小数位的2个红字轮33和1个头轮34，黑字轮32截面上半径为R的圆周上开一条长槽321和一条短槽322；框架31开有多个与字轮匹配的槽，光电采集板310安装在框架31的槽内，光电采集板310包括光电采集板发信面3101和光电采集板收信面3102，光电采集板发信面3101上设置有5个等距焊接在半径为R的圆周上的红外发射管，光电采集板收信面3102上设置有5个与红外发射管对应的红外接收管，字轮安装在两个光电采集板310中间。

还包括机电一体燃气控制阀4，气表用户数据处理模块5中设置有阀控电路。 

光电采集板发信面3101表面设置有保护胶密封层，光电采集板收信面3102表面设置有黑色保护胶密封层； 

气表用户数据处理模块5的各个接口中设有防雷电路。

本实用新型为一种无源直读式远传阀控燃气表，主要由基表1、齿轮组底板2、无源直读式气表计数器3、机电一体燃气控制阀4、气表用户数据处理模块5组成。机电一体燃气控制阀4安装在气表基表1进气口内部，用引线连接到气表用户数据处理模块5上，齿轮组底板2安装固定在气表基表1上并安装相应的传动齿轮，无源直读式气表计数器3用螺丝固定在齿轮组底板2上与齿轮组底板2的传动齿轮啮合，这样当燃气流动时，气表基表1齿轮转动，气表机械计量部件工作，同时带动无源直读式气表计数器3转动实现用气量的计量。气表用户数据处理模块5安装在齿轮组底板2相应卡槽内，无源直读式气表计数器3的引线连接到气表用户数据处理模块5对应接插件上，还包括上盖6，上盖6扣在齿轮组底板2上，把内部的机械和电子部件保护起来。 

气表用户数据处理模块5是由单片机、存储器、阀控电路、防雷电路、接口电路等组成，主要的作用是给无源直读式气表计数器3的光电采集板310逐一供电，并把光电采集板310转化的电信号进行处理和组合计算得到与字轮位置相对应的编码，完成计量数据的采集和传输过程。做到准确“读出”计数器字轮上的数值的目的，同时数据上传给集中抄表仪和计算机实现远程抄表。在气表用户数据处理模块5中设有阀控电路，实现远程控制开关阀的目的。因远程抄表系统需要组网，就容易被雷击损坏，为了保证无源直读式远传阀控燃气表的可靠运行，在气表用户数据处理模块5的各个接口中设有防雷电路能有效的防止被雷击损坏的情况。在气表用户数据处理模块5中的接口电路可根据用户需求改成RS485通讯接口、MBUS通讯接口、无线接口等，方便抄表系统各种通讯方式的灵活组网。 

参见图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9，本实用新型的核心之一就是无源直读式气表计数器3，主要由框架31、黑字轮32、红字轮33、头轮34、字轮轴35、三六齿36、三六齿轴37、单排母38、柔性带39、光电采集板310、光电汇总板311所组成。无源直读式气表计数器3共有8个字轮，5个黑字轮32代表整数位，2个红字轮33和1个头轮34代表小数位，远传抄表一般都是抄整数位的数据，所以将黑字轮32截面上沿半径为R的圆周上开2条槽；一条长槽321和一条短槽322，红字轮33和头轮34不用开槽；计数器框架根据显示数字的位数N，开N+1个槽，如果要显示5位数字就要开6条槽，光电采集板310安装在框架31的槽内，光电采集板发信面3101有5个红外发射管等距焊接在半径为R的圆周上，光电采集板收信面3102有5个对应的红外接收管同发射管一样等距分布在半径为R的圆周上，也即是说：长槽321、短槽322、光电采集板发信面的5个红外发射管、光电采集板收信面的5个红外接收管是按同一圆心、相同半径布置的，可以保证信号成功采集。为提高信噪比，光电采集板发信面3101可以用保护胶密封，光电采集板收信面3102可以用滤杂光的黑色保护胶密封。字轮安装在两个光电采集板310中间，也就是安装在光电采集板发信面3101和光电采集板收信面3102之间，用字轮轴35从框架31左侧依次穿入黑字轮32、红字轮33、头轮34，然后用三六齿轴37把7只三六齿36也固定在框架31上，最后用光电汇总板311把6块光电采集板310的电路连接起来，光电汇总板311在与光电采集板310焊接之前要把单排母38和柔性带39先焊接到光电汇总板311上，并用保护胶把焊点密封好。 

本实用新型的有益效果是： 

1、在原来容积式膜式燃气表的基础上加装具有无源位置判断功能的远传气表计数器，不改变原来燃气表的计量等性能，实现气表数据的抄收及远距离传输；

2、直接传送数字信号而非脉冲信号，表具读出数就是计数器显示数，解决了脉冲累计易受干扰而导致读数和计量值不一致等问题；

3、无源直读式远传阀控燃气表内的信号采集方式与计数器没有机械接触，不受机械振动影响，没有任何阻尼，不影响计量精度；

4、采集的是机械计数器字轮数值的位置信息，当计数器发生倒转时，抄表数据仍能与表具读数仍保持一致；

5、字轮直读部分可制作成总成，单独测试，使得表具组装容易，适合大批量生产，也能保证产品的可靠性；

6、表具内不设电源，平时不工作、也不通电，抄表瞬间加电工作，避免了由于供电不稳定或故障引起的计量误差及大量的初始化维护工作。

7、增加了远程阀控功能，解决了供能单位遇到恶意欠费又无法入户停止供气等管理难题。 

Claims (4)

1.一种无源直读式远传阀控燃气表，包括基表（1），其特征在于：还包括齿轮组底板（2）、无源直读式气表计数器（3）、气表用户数据处理模块（5）；

所述的无源直读式气表计数器（3）由框架（31）、黑字轮（32）、红字轮（33）、头轮（34）、字轮轴（35）、三六齿（36）、三六齿轴（37）、单排母（38）、柔性带（39）、光电采集板（310）、光电汇总板（311）所组成；无源直读式气表计数器（3）共有8个字轮，代表整数位的5个黑字轮（32），代表小数位的2个红字轮（33）和1个头轮（34），黑字轮（32）截面上半径为R的圆周上开一条长槽（321）和一条短槽（322）；框架（31）开有多个与字轮匹配的槽，光电采集板（310）安装在框架（31）的槽内，光电采集板（310）包括光电采集板发信面（3101）和光电采集板收信面（3102），光电采集板发信面（3101）上设置有5个等距焊接在半径为R的圆周上的红外发射管，光电采集板收信面（3102）上设置有5个与红外发射管对应的红外接收管，字轮安装在两个光电采集板（310）中间。

2.如权利要求1所述的无源直读式远传阀控燃气表，其特征在于：还包括机电一体燃气控制阀（4），气表用户数据处理模块（5）中设置有阀控电路。

3. 如权利要求1所述的无源直读式远传阀控燃气表，其特征在于：光电采集板发信面（3101）表面设置有保护胶密封层，光电采集板收信面（3102）表面设置有黑色保护胶密封层。

4. 如权利要求1所述的无源直读式远传阀控燃气表，其特征在于：气表用户数据处理模块（5）的各个接口中设有防雷电路。

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