CN208460052U - 一种基于电容量的字轮位置判断计数装置及计量仪表 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及计量计数技术领域，尤其涉及一种基于电容量的字轮位置判断计数装置及计量仪表。计数装置，包括计数器及与计数器电连接的控制板，控制板上设有控制器，所述计数器包括计数器架及设置在计数器架上的字轮，该计数装置还包括设置在计数器支架上的信号板，所述信号板与字轮对应设置，所述字轮上设有第一导电片，所述信号板与字轮相对侧设有第二导电片，所述第二导电片与控制器电连接。计量仪表设有上述计数装置。字轮转动过程中通过轮询各导电片的电容容量情况，通过容量的差值状态判断字轮的位置，这种方式不受磁场，光线干扰。减少了器件故障导致计数器异常的概率，同时能够大幅降低设备的成本。

Description

一种基于电容量的字轮位置判断计数装置及计量仪表

技术领域

本实用新型涉及计量计数技术领域，尤其涉及一种基于电容量的字轮位置判断计数装置及应用该计数装置的计量仪表。

背景技术

计数技术是实现计量数据获取、利用的重要技术。在计量仪表领域，直读技术因其具有绝对计量的特点广泛应用。另外。直读技术还具有节约能耗、无需存储累积量的特点。直读技术又以光电直读技术最为代表性，广泛应用于水表、燃气表的数据技术。

目前采用的光电直读方式，是通过在字轮上开数个不同尺寸的弧形槽孔，在字轮两边平行安装电路板，并在其上安装光敏器件与发光源，使之形成信号测量回路，依据字轮旋转时导致的光线遮蔽特点，利用多组光电组合构成编码从而确定字轮的绝对位置。

由于直读计数器的字轮数值需要被直接读取，因此字轮不能被遮蔽，当有外界光线照射时，必然会影响到光敏器件，导致计量受到干扰，导致误报的情况，有几率导致度数异常。在使用过程中，器件本身会发生特性衰变，外界水汽、油气容易附着在光电器件表面导致偏光和折射现象，造成读数异常。同时，光电直读计数器因其判断方式是通过编码形式实现的，因此需要十数对甚至数十对光电器件来完成编码过程，因此成本较高。

实用新型内容

本实用新型提出一种基于电容量的字轮位置判断计数装置及应用该计数装置的计量仪表，用以降低或解决上述提及的技术问题及缺点。

本实用新型提出一种基于电容量的字轮位置判断计数装置，包括计数器及与计数器电连接的控制板，所述计数器包括计数器架及设置在计数器架上的字轮，所述控制板上设有控制器，其特征在于：还包括设置在计数器支架上的信号板，所述信号板与字轮对应设置，所述字轮上设有第一导电片，所述信号板与字轮相对侧设有第二导电片，所述第二导电片与控制器电连接。

进一步的方案，所述字轮上标有0～9的十个数字，所述第二导电片为十个，十个所述第二导电片与字轮上的十个数字对应设置。

进一步的方案，所述信号板上还设有基准源片，所述基准源片为圆环状，所述第二导电片等间距排布于基准源片的外围。

进一步的方案，所述第一导电片在所述信号板上的投影与第二导电片与基准源片均有重合区。

进一步的方案，所述第一导电片的宽度h小于或等于第二导电片的最小宽度H。

进一步的方案，所述字轮与所述信号板平行设置

进一步的方案，所述计数器架上设有字轮轴，所述字轮轴贯穿字轮与信号板，且所述字轮与基准源片同轴对应设置。

进一步的方案，所述第一导电片为嵌装在字轮上的导电金属片或为喷涂在字轮上的导电层。

进一步的方案，第二导电片为设置在信号板上的金属焊盘层，所述基准源片为设置在信号板上的金属焊盘层。

本实用新型还提出一种计量仪表，包括基表，所述基表上设置有上述所有技术方案中的所述的基于电容量的字轮位置判断计数装置。

采用上述技术方案后，本实用新型具有如下优点：

1、一种基于电容量的字轮位置判断计数装置，包括计数器及与计数器电连接的控制器，所述计数器包括计数器架及设置在计数器架上的字轮，该计数装置还包括设置在计数器支架上的信号板，所述信号板与字轮对应设置，所述字轮上设有第一导电片，所述信号板与字轮相对侧设有第二导电片，所述第二导电片与控制器电连接，第一导电片与第二导电片，形成有两个极板，他们与之间的介质(空气)形成电容器，字轮转动过程中通过轮询各导电片的电容容量情况，通过容量的差值状态判断字轮的位置，因为每次采样时在极短的时间内完成，因此可以有效排除器件自身特性衰变导致的误差，且这种方式不受磁场，光线干扰。利用金属导电片间隙间的空气作为介质没有额外器件，减少了器件故障导致计数器异常的概率，同时能够大幅降低设备的成本。

2、所述信号板上还设有基准源片，所述基准源片为圆环状，所述第二导电片等间距排布于基准源片的外围。基准源片的设定使的他与每个第二导电片之间形成有微小的基准电容值，当与第一导电片形成电容时，可以较为良好的判断。

3、所述第一导电片在所述信号板上的投影与第二导电片与基准源片均有重合区。所述第一导电片的宽度h小于或等于第二导电片的最小宽度H。既保证了第一导电片与基准源片之间形成有容值，又保证了第一导电片与第二导电片之间形成有容值。第一导电片的宽度h小于或等于第二导电片的最小宽度H。避免第一导电片的宽度过大连续将整个某个第二导电片覆盖后又会跨越到相邻的第二导电片，影响容值判断。

4、所述字轮与所述信号板平行设置所述计数器架上设有字轮轴，所述字轮轴贯穿字轮与信号板，且所述字轮与基准源片同轴对应设置。位置的优化设计保证了作为电容的两个极板的平行性能，提升容值计量判断的可靠性。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型方案基于电容量的字轮位置判断计数装置立体示意图(剖)；

图2为本实用新型方案图1中A部分局部放大后爆炸图；

图3为本实用新型方案带有第一导电片的字轮的侧面示意图；

图4为本实用新型方案信号板侧视示意图；

图5为本实用新型方案字轮与信号板侧视位置关系示意图；

图6为本实用新型方案采样轮询方向位置关系示意图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例，对本实用新型作进一步的详细说明。

除上述优选实施例外，本实用新型还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本实用新型作出各种改变和变形，只要不脱离本实用新型的精神，均应属于本实用新型所附权利要求所定义的范围。

如图1～图4所示，本实用新型提出一种基于电容量的字轮位置判断计数装置，包括计数器及与计数器电连接的控制板14，本实施例中控制器采用独立集成MCU控制芯片，本实施例中控制器采用独立集成MCU控制芯片，具体芯片可以采用MSP430FR2633,MSP430FR2632,MSP430FR2533,MSP430FR2532以及 MSP430FR263x、MSP430FR253x这两个系列，这两个系列的芯片都内置电容信号的读取、比较功能，实现电容值得转化与判断。所述计数器包括计数器架1 及设置在计数器架1上的字轮11，该计数装置还包括设置在计数器支架1上的信号板12，信号板12可以为PCB板，当然也可以为其它用于识别字轮转动的其他板。所述信号板12与字轮11对应设置，所述字轮11上设有第一导电片111，所述信号板12与字轮11相对侧设有第二导电片121，所述字轮11与所述信号板12平行设置，所述第二导电片121与控制器电连接，控制器可以为设置在信号板上，也可以设置在计量表控制板13上，本实施例中控制器设置在控制板13 上。

具体如图3所示，所述字轮11上标有0～9的十个数字，所述第二导电片 121为十个，十个所述第二导电片与字轮11上的十个数字对应设置。

具体如图4所示，所述信号板12上还设有基准源片122，所述基准源片122 为圆环状，所述第二导电片121等间距排布于基准源片122的外围。如图可见第二导电片121所在的外围圆环与基准源片122同心设置。

具体如图5所示，所述第一导电片111在所述信号板12上的投影与第二导电片121与基准源片122均有重合区。所述第一导电片111的宽度H小于或等于第二导电片121的最小宽度h。既保证了第一导电片111与基准源片122之间形成有容值，又保证了第一导电片与111第二导电片121中的某一个或两个之间形成有容值。第一导电片111的宽度h小于或等于第二导电片121中任何一个导电片的最小宽度H。避免第一导电片111的宽度过大连续将整个某个第二导电片覆盖后又会跨越到相邻的第二导电片，影响容值判断。

再如图1～图2所示，所述计数器架1上设有字轮轴14，所述字轮轴14贯穿字轮11与信号板12，且所述字轮11与基准源片122同轴对应设置，也即与第二导电片121所在的圆环同轴设置。

所述第一导电片111为嵌装在字轮11上的导电金属片或为喷涂在字轮11 上的导电层。或者其他具有面积的导体，也即可形成电容极板的导电片都可以。第二导电片121为设置在信号板12上的金属焊盘层，所述基准源片122为设置在信号板12上的金属焊盘层。第一导电片111及第二导电片121的形状可以为三角形，矩形、也可以为圆形或椭圆形，也可以为正方形。

具体工作时，计数装置开始工作，字轮11转动也即相当于转子，信号板12 固定不动，也即相当于定子。每个所述的第二导电片121引出导线至控制器，其中中间的基准源片122，第二导电片122中的任意一个都连接至控制器。以与数字6对应的那个导电片为例，第二导电片121中的任意一个导电片都会与基准源片122之间都可以构成一个电容器，通电后他们之间具有微小的容值。

在字轮11转动过程中，由图5所示，基准源片122、和第一导电片111及第二导电片121中的其中的一个，共同构建一个电容组合。由于信号板12与字轮11平行设置且距离较近对应设置，这样他们及中间的空气介质就形成了电容器。在基准源片122与第二导电片121之间加载电压，基准源片122、第二导电片122中的某一个或两个、第一导电片111形成的电容进入充电状态，储存一定量的能量，第一导电片111转到哪个位置，通过电容的计算公式，电容的容值 C＝εS/d＝εS/4πkd，可见电容极板的正对面积增加时，其容值也相应地增加，此时可以根据容值的有无或者大小判断出字轮位于哪个数字上，或者离哪个数字最近，当相邻数字之间的极板都有容值时，则可通过比较容值大小，(因为容值与极板正对面积成正比)就可以判断与哪个极板的重合面积更大，进而判断离哪个数字最近，取数字最近着作为判别值。然后控制器进行定额能量扣减，通过电荷量扣减的时间，确认改组位置当前的容值，这一功能的实现与判断是控制器内部集成电路完成，也即控制器集成了容值读取与比较判定功能。

如图6所示，每次采样时，采用轮询方式，由第一个第二导电片起始，完成10个第二导电片的轮询，然后依据获取到的10个容量值，依据容量的多少排列。按照电容量的大小既可以确认第一导电片111的位置。若有一个或者两个第二导电片有明显容量，则表明第一导电片111位于两个第二导电片121之间。此时通过比较两者间的容量大小，判定偏向情况。由于第一导电片111及第二导电片122具体尺寸的限定设计，不会出现第一导电片与两个以上的第二导电片都会产生容值，故此不再分析与赘述。

因为10个第二导电片绝对定位，而第一导电片111直接固定在字轮11上与字轮同样绝对定位，因此可以通过确定导电金属片的绝对位置，确定字轮当前的度数。

本实用新型还提出一种计量仪表，包括基表(图中未标出)，所述基表上设置有上述所有技术方案中的所述的基于电容量的字轮位置判断计数装置。计量仪表可以为燃气表、流量计、水表、电表及其他液体流量测量装置。

本技术方案一种基于电容量的字轮位置判断计数装置，包括计数器及与计数器电连接的控制器，所述计数器包括计数器架1及设置在计数器架1上的字轮11，该计数装置还包括设置在计数器支架1上的信号板12，所述信号板12 与字轮11对应设置，所述字轮11上设有第一导电片111，所述信号板12与字轮11相对侧设有第二导电片121，所述第二导电片121与控制器电连接，第一导电片111与第二导电片121，形成有两个极板，他们与之间的介质(空气)形成电容器，字轮转动过程中通过轮询各导电片的电容容量情况，通过容量的差值状态判断字轮的位置，因为每次采样时在极短的时间内完成，因此可以有效排除器件自身特性衰变导致的误差，且这种方式不受磁场，光线干扰。利用金属导电片间隙间的空气作为介质没有额外器件，减少了器件故障导致计数器异常的概率，同时能够大幅降低设备的成本。

除上述优选实施例外，本实用新型还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本实用新型作出各种改变和变形，只要不脱离本实用新型的精神，均应属于本实用新型所附权利要求所定义的范围。

Claims (10)

1.一种基于电容量的字轮位置判断计数装置，包括计数器及与计数器电连接的控制板，所述计数器包括计数器架及设置在计数器架上的字轮，所述控制板上设有控制器，其特征在于：还包括设置在计数器支架上的信号板，所述信号板与字轮对应设置，所述字轮上设有第一导电片，所述信号板与字轮相对侧设有第二导电片，所述第二导电片与控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的基于电容量的字轮位置判断计数装置，其特征在于，所述字轮上标有0～9的十个数字，所述第二导电片为十个，十个所述第二导电片与字轮上的十个数字对应设置。

3.根据权利要求1所述的基于电容量的字轮位置判断计数装置，其特征在于，所述信号板上还设有基准源片，所述基准源片为圆环状，所述第二导电片等间距排布于基准源片的外围。

4.根据权利要求3所述的基于电容量的字轮位置判断计数装置，其特征在于，所述第一导电片在所述信号板上的投影与第二导电片及基准源片均有重合区。

5.根据权利要求4所述的基于电容量的字轮位置判断计数装置，其特征在于，所述第一导电片的宽度h小于或等于第二导电片的最小宽度H。

6.根据权利要求1所述的基于电容量的字轮位置判断计数装置，其特征在于，所述字轮与所述信号板平行设置。

7.根据权利要求1～6任意一项所述的基于电容量的字轮位置判断计数装置，其特征在于，所述计数器架上设有字轮轴，所述字轮轴贯穿字轮与信号板，且所述字轮与基准源片同轴设置。

8.根据权利要求7所述的基于电容量的字轮位置判断计数装置，其特征在于，所述第一导电片为嵌装在字轮上的导电金属片或为喷涂在字轮上的导电层。

9.根据权利要求7所述的基于电容量的字轮位置判断计数装置，其特征在于，第二导电片为设置在信号板上的金属焊盘层，所述基准源片为设置在信号板上的金属焊盘层。

10.一种计量仪表，包括基表，其特征在于，所述基表上设置有如权利要求1～9任意一项所述的基于电容量的字轮位置判断计数装置。