CN205156984U - 基于双轴角度传感器的燃气数据采集器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及燃气数据采集技术，针对现有的燃气数据采集器需要长期供电，易受外界环境干扰导致计数不准确的问题，提供一种基于双轴角度传感器的燃气数据采集器，该采集器包括骨架及安装在骨架上的若干个计数码轮，每一个计数码轮对应一个安装轴、采集电路板、磁性片及双轴角度传感器，计数码轮安装在安装轴上，磁性片固定安装在计数码轮的侧面上，双轴角度传感器设置在安装轴的轴线方向并固定在采集电路板上，采集电路板固定安装在电路板上，且与磁性片平行，电路板固定在骨架上，磁性片与双轴角度传感器之间的距离为0.5mm至1mm，双轴角度传感器与处理器连接，处理器及显示器安装在电路板上，处理器与显示器连接。本实用新型适用于燃气计数。

Description

基于双轴角度传感器的燃气数据采集器

技术领域

本实用新型涉及燃气数据采集器，特别涉及基于双轴角度传感器的燃气数据采集器。

背景技术

普通的燃气表是机械式燃气表，其计数原理是利用燃气的流动带动计数码轮转动进行计数的，要实现自动抄表，需要将计数码轮的转动转换成电信号。目前市场上所见到的远传表大体分为两类。一类是脉冲式的，一类为直读式的。

脉冲式远传燃气表的传感器主要由干簧管和磁钢构成，把磁钢安装在字轮上，当字轮转动时，磁钢也随之转动，磁钢靠近干簧管时干簧管的弹片吸合，磁钢离开干簧管时干簧管的弹片断开，采集电路通过判断干簧管的弹片的吸合或断开状态来实现计数。脉冲式远传表主要存在以下缺陷：(1)计数不准确。当燃气表附近有外界磁场干扰时，数据不准确，当干簧管的弹片吸合或断开时易发生抖动，这些因素都为造成计数不准确。(2)脉冲式传感器由于是采用累加计数的方式，采集器需要长期供电，如断电采集器无法工作，脉冲漏计，会造成数据偏少得现象。

直读式远传表主要有电阻式和光电式两种。

电阻式直读表的工作原理是：通过在字轮上安装的金属触点，与对应的电路板上的不同电阻接触，通过不同的电阻值来识别字轮的位置。电阻式直读表实现方法是在表计机械计数器的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。这样当字轮转动到某一位置时，触点就接触不同的电路，可产生不同的电阻值，每个电阻值都对应计数器上的数字，然后由采集电路处理得到相应的数据，完成读表操作。

电阻式直读表的特点：

数据可以直接读出字轮上的数据，平时无需供电。原理简单，实现容易。一般装置可以嵌入表内，对原表结构改动较小。这种方式实现了表计字轮数字的直读，但也存在一些问题：(1)计量问题：字轮属于表计的计量记录装置，当有外力与其接触时，会影响表计的计量性能。这需要表计厂家重新设计表计的字轮组以减小摩擦。这种接触方式经过长时间摩擦会对字轮的转动产生一定的影响。(2)工艺问题：由于这种接触是机械接触，其接触力和位置取决于安装过程。子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，在安装完成后高位字轮无法检测，这样会产生由于安装精度造成高位字轮与电路板刮擦影响转动。同时，安装工序和精度均要求较高，不利于批量生产。(3)运行问题：由于接触式主要是通过电阻方式来识别，而电阻会随温度，接触点而发生变化。电阻的温漂和触电的不良接触可能会导致测量盲区或误判，长期运行很难保证可靠性，有时会产生误读现象。

光电式直读表的原理是：在普通燃气表的计数器字轮印刷0-9位置的外缘再印刷特定标记(或在字轮上开不同尺寸的孔)；在其外围固定光电传感器及相关电路。外部供电读表时，通过光电传感器判断特定标记“有”和“无”的状态，通过组合编码判断以获得字轮的读数(表计的窗口值)。这种方法的原理不再是电阻式的模拟量方式，而是通过对字轮建立数学模型，经过组合计算，得出正确的读数。目前采用这种方式的直读表主要有光电对射(透射)式和光电反射式两种，主要区别在于机械结构和数学算法不同。光电对射式是在字轮间安装光电器件和电路板的方式，光电反射式是在字轮周围安装光电器件和电路板的方式。

光电直读式远传燃气表有以下特点：直接读取表具的计数器码盘数字即“窗口值”，表内不需设置表底数，表常数等参数，无需存储数据，不存在累计误差，真正实现了“读表”，结束了累计脉冲、换算数值的历史。直读表具电子部分与表具内的计数器等装置没有机械接触完全分离，不影响计量精度。光电直读表在克服了电阻式直读表的一些缺点的同时自身也还存在另外一些缺陷：(1)抗干扰性能：采用红外光光电传感器，红外接收管很容易受到外界红外光或者自然光的影响，在极端环境下甚至能致使传感器完全无法工作。(2)数据准确性：现在的光电直读表字轮一般采用五对红外传感器来“读数”，理论上五对传感器最多可以分辨32种状态，但字轮特别是高位字轮在一个小范围内的转动是一个连续的过程，这个时候的字轮“读数”只能通过软件来“估计”，在遇到多个字轮同时进位的情况下软件“估计”出来的数据往往是不可靠的，在实际的应用过程中也发现了这样的问题。(3)工艺复杂。需要在机械计数器的字轮上安装很多光电装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有的脉冲式远传表需要长期供电，易受外界环境干扰等因素造成的数据不准确，以及直读式远传表存在的数据不准确、工艺复杂、抗干扰性差的问题。

为达到上述目的，本实用新型提供一种基于双轴角度传感器的燃气数据采集器，包括骨架及安装在骨架上的若干个计数码轮，其特征在于，还包括处理器、显示器及电路板，每一个计数码轮对应一个安装轴、采集电路板、磁性片及双轴角度传感器，所述计数码轮安装在安装轴上，所述磁性片固定安装在计数码轮的侧面上，并随计数码轮的旋转而旋转，双轴角度传感器设置在安装轴的轴线方向并固定在采集电路板上，采集电路板固定安装在电路板上，且与磁性片平行，所述电路板固定在骨架上，所述磁性片与双轴角度传感器之间的距离为0.5mm至1mm，所述双轴角度传感器与处理器连接，处理器及显示器安装在电路板上，处理器与显示器连接。

优选地，所述磁性片与双轴角度传感器之间的距离为0.7mm。

通常情况下，所述计数码轮的个数为5至8个。

一种优选的方案是，所述显示器为LED显示屏。

进一步地，所述LED显示屏包括触控面板。

具体地，还包括安装支架，所述电路板固定在安装支架上。

进一步地，为方便安装使用，该数据采集器还包括外壳，所述外壳上设置有供燃气管道穿过的通孔。外壳的材料选择金属外壳，燃气管道穿过外壳后，应当使穿孔处密封连接，这样做的目的是为了防止外部磁场对数据采集器采集精度的影响。当然，为方便用户查看计数器的读数，金属外壳应当有一个侧面上具备透明的材料。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的数据采集器通过采集双轴角度传感器的值来读出燃气表的数据。采用该采集器开发的远传表数据准确，抗干扰性强，并且采集器不需要长期供电。

附图说明

图1为本实用新型的基于双轴角度传感器的燃气数据采集器的原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型的技术方案作进一步详细描述，应当注意的是，实施例仅仅是为了方便读者理解本实用新型的技术方案而例举的应用示例，其并不用以限制本实用新型的保护范围。

本实用新型针对现有的燃气数据采集器需要长期供电，易受外界环境干扰导致计数不准确的问题，提供一种基于双轴角度传感器的燃气数据采集器，如图1所示，该采集器包括骨架及安装在骨架上的若干个计数码轮，还包括处理器、显示器及电路板，每一个计数码轮对应一个安装轴、采集电路板、磁性片及双轴角度传感器，所述计数码轮安装在安装轴上，所述磁性片固定安装在计数码轮的侧面上，并随计数码轮的旋转而旋转，双轴角度传感器设置在安装轴的轴线方向并固定在采集电路板上，采集电路板固定安装在电路板上，且与磁性片平行，所述电路板固定在骨架上，所述磁性片与双轴角度传感器之间的距离为0.5mm至1mm，所述双轴角度传感器与处理器连接，处理器及显示器安装在电路板上，处理器与显示器连接。

实施例

本实用新型解决其技术问题，采用的技术方案是基于双轴角度传感器的燃气数据采集器它包括骨架及若干个安装在骨架上的计数码轮，还包括电路板和处理器和显示器。每一个计数码轮对应安装一个安装轴、磁性片及双轴角度传感器。磁性片固定安装在计数码轮的侧面上，双轴角度传感器的位置与磁性片平行且同心，由于双轴角度传感器不能随着计数码轮的轴转动，故需要把燃气表计数器的轴做成分段的轴。由于燃气表中计数器不能做的太大，体积尽可能要小，考虑到机械装配关系，双轴传感器和安装在计数码轮上的磁性片的距离设置为0.7mm。由于磁性片安装在计数码轮上，随着计数码轮一起旋转，通过旋转，磁性材料可以在平行于双轴角度传感器芯片表面的方向产生磁场，双轴角度传感器主要由两磁性层组成，一层是“钉扎层”，磁场方向不受外加磁场影响，另一层是“自由层”，受外加磁场磁化并平行于外加磁场。由于磁隧道电阻效应，电阻值随钉扎层和自由层磁化方向夹角成正余弦关系变化，所以当外加磁场角度变化时，传感器的输出电压呈正余弦曲线。

为方便用户查看计数器的计数，本实用新型的燃气数据采集器还包括LED显示屏，该显示屏设置在电路板上，与燃气数据采集器的处理器连接。为方便安装使用，该数据采集器还包括外壳，外壳上设置有供燃气管道穿过的通孔。外壳的材料选择金属外壳，燃气管道穿过外壳后，应当使穿孔处密封连接，这样做的目的是为了防止外部磁场对数据采集器采集精度的影响。当然，为方便用户查看计数器的读数，金属外壳应当有一个侧面上具备透明的材料。

Claims (8)

1.基于双轴角度传感器的燃气数据采集器，包括骨架及安装在骨架上的若干个计数码轮，其特征在于，还包括处理器、显示器及电路板，每一个计数码轮对应一个安装轴、采集电路板、磁性片及双轴角度传感器，所述计数码轮安装在安装轴上，所述磁性片固定安装在计数码轮的侧面上，并随计数码轮的旋转而旋转，双轴角度传感器设置在安装轴的轴线方向并固定在采集电路板上，采集电路板固定安装在电路板上，且与磁性片平行，所述电路板固定在骨架上，所述磁性片与双轴角度传感器之间的距离为0.5mm至1mm，所述双轴角度传感器与处理器连接，处理器及显示器安装在电路板上，处理器与显示器连接。

2.如权利要求1所述的基于双轴角度传感器的燃气数据采集器，其特征在于，所述磁性片与双轴角度传感器之间的距离为0.7mm。

3.如权利要求1或2所述的基于双轴角度传感器的燃气数据采集器，其特征在于，所述计数码轮的个数为5至8个。

4.如权利要求3所述的基于双轴角度传感器的燃气数据采集器，其特征在于，所述显示器为LED显示屏。

5.如权利要求4所述的基于双轴角度传感器的燃气数据采集器，其特征在于，所述LED显示屏包括触控面板。

6.如权利要求1或2所述的基于双轴角度传感器的燃气数据采集器，其特征在于，还包括安装支架，所述电路板固定在安装支架上。

7.如权利要求1或2或4或5所述的基于双轴角度传感器的燃气数据采集器，其特征在于，还包括外壳，所述外壳上设置有供燃气管道穿过的通孔。

8.如权利要求7所述的基于双轴角度传感器的燃气数据采集器，其特征在于，所述外壳为金属外壳。