CN211783632U - 直读计数器的结构及带有该结构的机械式计量表 - Google Patents

Abstract

一种结构简单、造价低、易于快速装配的直读计数器的结构及带有该结构的机械式计量表。其采用永久磁片和角度传感器组件，通过读取介于中驱耦合轮与齿轮传动组件之间的传动介轮的旋转角度信息，便可得知个位字轮转动角度位置，从而通过进位信息推算得出字轮组中各量级的字轮的读数值。通过读取监控指针的动、静状态，可以针对性的调整所述角度传感器采集永久磁片转动位置信息的时间节点。通过采集监控指针累积旋转圈数修正永久磁片对应的个位字轮由数字9正向旋转越过数字0时所产生的进位漏检缺陷。采用本实用新型结构的机械式计量表，防水、防尘、防腐蚀性能好，拆装方便，便于检测、检修和更换，而且，部件投入成本较低。

Description

直读计数器的结构及带有该结构的机械式计量表

技术领域

本实用新型涉及一种用于计量流体流量的计数器结构及带有该结构的计量表，特别涉及一种采用角度传感器采集介轮的旋转状态获取代表流量的字轮计数值的计数器结构及带有该结构的计量表。

背景技术

本申请人于2012年03月01日向国家专利局提出的专利申请(名称为《计量表电子直读计数器》，公布号为CN 102628703A)，公开了一种技术方案，其是在计量表的以数字显示计量值的字轮组中，针对每一个字轮设置一套角度感应组件(该组件包括永久磁片、磁感应的角度传感器和磁屏蔽片)，该组件可以实时采集对应的字轮转动的位置并将对应该字轮显示的数值上传给该计量表的主控电路。

上述结构可以准确计算字轮组中每个字轮转动的位置，从而精确推算字轮组各字轮对应显示的数值，但仍存在以下不足：

1、结构复杂，其需在每个字轮的左侧面和右侧面上设置相关的磁片(永久磁片或屏蔽磁片)，同时还需在每个字轮的一侧设置可识别对应字轮永久磁片旋转角度的角度传感器，在相邻两个字轮之间狭窄的空间内设置这么多部件，其结构复杂且安装困难。

2、成本高，针对每个字轮设置一套所述的角度感应组件，导致该计量表部件投资多，成本较高，尤其是高精度的角度传感器售价较高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、造价低、易于快速装配的直读计数器的结构及带有该结构的机械式计量表。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

本实用新型的用于机械式计量表的直读计数器的结构，包括以数字形式显示高位计量值由若干个字轮组成的字轮组、设置于由非磁性材料制作的透明表封盖下的齿轮传动组件和受计量流体流动驱动的驱动轮，所述驱动轮与齿轮传动组件中最低量级的驱动齿轮相啮合，字轮组中每个字轮通过字轮轴连接在一起，在相邻两个字轮之间设置有进位耦合轮，其特征在于：所述齿轮传动组件中最高量级的驱动齿轮依次通过与传动介轮和中驱耦合轮的啮合驱动所述字轮组中个位字轮的转动，在所述传动介轮的上表面中央设有永久磁片，在透明表封盖外与该永久磁片相对的位置设有磁感应的角度传感器，该角度传感器按设定频次对永久磁片旋转角度的位置进行采集，该计量表的主控电路将采集到的该永久磁片旋转角度和该旋转角度与个位字轮对应的显示数值存储在主控电路的存储单元中。

所述传动介轮、中驱耦合轮和个位字轮之间的传动比为1：1：1。

在透明表封盖下与所述字轮组相对的位置设有若干个以指针转动形式显示低位计量值的指针盘，每个指针与所述齿轮传动组件中的一个单量级的驱动齿轮相固接。

在所述透明表封盖下位于指针盘的旁侧还设有一个反映所述计量流体是否流动的监控指针，该监控指针与设置在透明表封盖下的监控齿轮固接，该监控齿轮与所述最低量级的驱动齿轮相啮合；在透明表封盖外与所述监控指针对应的位置设有监控传感器，该监控传感器将监控指针的旋转状态和监控指针累积旋转的圈数存储在所述存储单元中。

所述监控传感器为电磁感应传感器、磁感应传感器、光电传感器、变阻器、变容器、或行程开关等。

所述主控电路、角度传感器和监控传感器装配在呈“U”形的塑壳腔中，该塑壳腔以积木拼接式的快速拆装结构固接在所述透明表封盖外。

在所述主控电路中设有依据监控指针的运动状态启动所述角度传感器按所述设定频次采集永久磁片旋转位置信息的触发程序，当设定频次中相邻两次采集的所述监控指针累积旋转圈数相同时，所述角度传感器将保持无源或休眠状态。

在所述主控电路中还设有依据所述永久磁片旋转到使个位字轮的计数值处于多个设定位置时对所述监控指针累积旋转的电子计数圈数强制归零的归零模块。

本实用新型的机械式直读水表，包括置于表壳中的叶轮盒、叶轮、计数器盒和用于密封表壳的透明表封盖，计数器盒密封设置于叶轮盒之上，在计数器盒内设有上夹板和下夹板，在上夹板与下夹板之间设有齿轮传动组件和以数字显示流量且由若干个字轮组成的字轮组，相邻字轮之间设有进位耦合轮，所述叶轮通过驱动轮驱动所述齿轮传动组件中最低量级的驱动齿轮转动，其特征在于：在所述齿轮传动组件中最高量级的驱动齿轮与所述字轮组中个位字轮之间设有本实用新型的用于机械式计量表的直读计数器的结构涉及的传动介轮和中驱耦合轮的结构。

本实用新型的机械式直读水表中，在所述的透明表封盖下还设有本实用新型的用于机械式计量表的直读计数器的结构涉及指针盘、监控指针等的结构。

本实用新型直读计数器的结构，采用永久磁片和角度传感器组件，通过读取介于中驱耦合轮与齿轮传动组件之间的传动介轮的旋转角度信息，便可得知个位字轮转动角度位置，从而通过进位信息推算得出字轮组中各量级的字轮的读数值。通过读取监控指针的动、静状态，可以针对性的调整所述角度传感器采集永久磁片转动位置信息的时间节点。通过采集监控指针累积旋转圈数可以修正所述永久磁片对应的个位字轮由数字9正向旋转越过数字0时，因计数字轮非全数位直读时所产生的进位漏检缺陷。将控制电路板和相关的传感器以积木拼装方式装配在可固接在表壳外的塑壳腔中。采用本实用新型结构的机械式计量表，防水、防尘、防腐蚀性能好，拆装方便，便于检测、检修和更换，而且，部件投入成本较低。

附图说明

图1为本实用新型的计量表表头的外观示意图。

图2为图1中的计量表表头拆除控制电路板后的外观示意图。

图3为图1计量表的A－A向剖视图。

图4为图1的右侧视图。

图5为图2拆除透明表封盖和上夹板后的示意图。

图6为图2的右视图。

图7为图2的左视图。

附图标记如下：

字轮组1、个位字轮11、传动介轮2、中驱耦合轮3、永久磁片4、角度传感器41、指针盘5、指针51、监控指针6、监控齿轮61、监控传感器62、表壳7、透明表封盖71、上夹板72、读数窗口721、齿轮传动组件73、驱动齿轮731、驱动轮732、下夹板74、计数器盒75、叶轮盒76、叶轮77、控制电路板8。

具体实施方式

本实用新型的直读计数器的结构可以应用于机械式传动结构的水表、气表和针对其它液体进行计量的流量表中。

以下以水表为例，对本实用新型的直读计数器的结构进行详细说明。

一、水表的基本构成

如图1-7所示，水表由下至上分别包括表壳7、叶轮盒76、叶轮77、计数器盒75、下夹板74、齿轮传动组件73、字轮组1、上夹板72、透明表封盖71 和控制电路板8。

叶轮盒76安装在表壳7内，叶轮77置于叶轮盒76中，当计量的水介质穿过叶轮盒76流动时，流动的水介质会拨动叶轮77旋转。计数器盒75密封安装在叶轮盒76之上，即计数器盒75与叶轮盒76之间安装有密封胶圈以防止叶轮盒76中的水进入计数器盒75中。

上夹板72与下夹板74安装在计数器盒75内，所述齿轮传动组件73、字轮组1安装在上夹板72与下夹板74之间，所述叶轮77的上端穿过计数器盒75 通过驱动轮732与所述齿轮传动组件73中最低量级的驱动齿轮731相啮合。

字轮组1由多个以数字显示流量值的字轮组成，所有字轮装配在字轮轴上，相邻两个字轮之间设有进位耦合轮。通常，字轮组1中由小至大分别显示的计数量级为个位、十位、百位、千位和万位(即10⁰～10⁴m³五个数量级，也可以设置更多个数量级)，在每个字轮的圆周侧壁上依次等距间隔设置0-9个数字，低位字轮旋转一圈，相邻高位字轮转动一个数字(即低位转一周，向高位进一位)。

在上夹板72上与字轮组1中各字轮相对的位置设有可读取各字轮计量数值的读数窗口721。

透明表封盖71由非磁性材料制作，其固接在表壳7的顶端，其不仅用于将计数器盒75、置于计数器盒75内的上夹板72、下夹板74、齿轮传动组件73和字轮组1封装在表壳7内，而且用于观察字轮组1中各字轮的计量数值。

二、直读计数器的结构

直读计数器是指直接读取以数字显示流量数值的计数器。

1、基本结构

如图5所示，在所述齿轮传动组件73中最高量级的驱动齿轮731与所述字轮组1中个位字轮11之间设有传动介轮2和中驱耦合轮3。

传动介轮2与所述齿轮传动组件73中最高量级的驱动齿轮731相啮合，其间的传动比为1：10，同时，传动介轮2再与中驱耦合轮3相啮合，中驱耦合轮 3与字轮组1平行且同轴设置，其中，传动介轮2与中驱耦合轮3以轴交方式啮合。

传动介轮2、中驱耦合轮3、个位字轮11之间的传动比为1：1：1。

即传动介轮2旋转一周，中驱耦合轮3转一周，个位字轮11也旋转一周，十位字轮累积进一位。

本实用新型的主要改进点是：

在传动介轮2的上表面(即轮辐面)中央固定有永久磁片4，对应的，在透明表封盖71外与该永久磁片4相对的位置设有磁感应的角度传感器41。该角度传感器41可实时捕捉永久磁片4旋转的角度位置，即，当永久磁片4随传动介轮2由初始位置旋转0.1圈、0.2圈、半圈或0.9圈时，角度传感器41可检测出个位字轮11上正位位置(即数字0－9中任一个数字正对所述读取窗口时的位置)分别是1、2、5或9。当个位字轮11上正对读取窗口的数字由9转为0 时，表明该个位字轮11旋转一周，在该计量表的主控电路中记取十位进一位，依此类推，从而得出个位、十位、百位、千位和万位字轮上正位位置的数字，即该计量表流量的累积数值。

优选设定是，所述角度传感器41无需实时对永久磁片4的角度位置信息进行采集，其可根据不同规格水表公称流量的特点按设定频次进行采集，这样有利于提高角度传感器41的使用寿命及降低专用电池的消耗量。设定频次可以按天计算，一天采集几次，如对用水大户(如工矿企事业等集体)就可采用按天、按小时或更小时间单位的计算模式。也可按月计算，一个月采集几次，如用水小户(如家庭、小餐厅等个体)就可采用按月计算模式。

主控电路将采集到的永久磁片4转动角度位置对应的个位字轮11显示的计量数值及其进位累积数存储在该主控电路的存储单元中。

上述结构仅在传动介轮2上设置永久磁片4及对应的角度传感器41，就可获知字轮组1中各字轮转动的位置，其结构简单、计数准确、电磁感应部件少、材料投入成本低。

2、进一步的改进

如图5所示，在透明表封盖71下与所述字轮组1相对的位置设有若干个以指针51转动形式显示低位计量值的指针盘5，如十分之一位、百分之一位、千分之一位和万分之一位计数量级(即10^-1～10^-4m³四个数量级)，每个指针51 与所述齿轮传动组件73中的一个单量级的驱动齿轮731相固接。

其中，十分之一位对应的驱动齿轮731与所述传动介轮2相啮合，而且，其间的传动比为10：1，由小至大，相邻两个低位计量的驱动齿轮731之间的传动比为10：1。

本改进的特点是：在所述透明表封盖71下位于最小计数量级的指针盘5的旁侧还设有一个反映用水是否流动的监控指针6。该监控指针6与设置在透明表封盖71下的监控齿轮61固接，监控齿轮61与万分之一计数量级的驱动齿轮731 相啮合，其间的传动比最好为1：1。也就是说，当该水表中一旦有水流过，所述监控指针6即刻转动。

为了采集监控指针6是否旋转的信息，本实用新型在透明表封盖71外与监控指针6对应的位置设有监控传感器62，该监控传感器62将监控指针6的旋转状态以及监控指针6累积旋转的电子计数圈数均存储在所述存储单元中。所述监控传感器62为电磁感应(变感器)传感器、磁感应传感器、光电传感器、变阻器、变容器或行程开关等。

主控电路通过采集监控指针6的旋转状态获取水表中是否有水流过，通过采集监控指针6累积旋转的圈数得出万分之一位、千分之一位、百分之一位和十分之一位对应的各指针51在指针盘5上所指的位置，即得知各低位计量值的计量数值。

采用监控指针6后有如下优点：

在水表正常连续使用时，当角度传感器41对永久磁片4转动角度位置由个位字轮11对应的数字9旋转并越过数字0时，仅用角度传感器41采集信息的话，容易产生进位漏检缺陷(此漏检缺陷是因计数字轮非全数位直读所产生，“计数字轮非全数位直读”是指现有技术的在字轮组中针对每个字轮配置一套角度感应组件)，即设定频次中相邻两次频次若落在9至0和0至1之间，那么，角度传感器41就会错过个位字轮11进位信息的采集。

采用了监控指针6，当出现上述情况后，主控电路可通过查询监控指针6累积旋转的圈数，推知，上述逢9过0是否需要进位。

3、再一改进

在水表的主控电路中设有依据监控指针6的旋转来启动所述角度传感器41 按设定频次采用永久磁片4转动角度位置信息的触发程序(也称程序触发模块)。

在水表正常的连续使用过程中，所述角度传感器41会按照所述设定频次采集永久磁片4的旋转情况，从而，准确记录所述字轮组1中各字轮的记数情况。但是，当水表用户长期外出或无规律用水时，有可能出现水表长期无水流过，但角度传感器41仍按设定频次对永久磁片4运动状态(即永久磁片4转动的角度位置)进行采集，这样，既消耗计量表的专用电池的电量，又降低角度传感器41的使用效率。因此，通过上述的触发程序，提高角度传感器41的使用效率和降低专用电池的能耗。

该触发程序是当监控指针6一旦有旋转动作，即可启动角度传感器41按照设定频次对永久磁片4转动角度的位置信息进行采集；当设定频次中相邻两次采集的所述监控指针6累积旋转圈数相同时，角度传感器41将保持无源或休眠状态。

该触发程序可带来如下好处：

对于长期处于无源或休眠状态的水表而言，其可使角度传感器41继续保持无源或休眠状态；一旦启用水表，则自动启动角度传感器41工作。

4、又一改进

在所述主控电路中还设有归零模块，即依据永久磁片4旋转与之对应的个位字轮11数字处于多个设定位置时，如所述正位位置(也可设置在预定的具有等距规律的非正位位置，如个位字轮11上正对读数窗口的数字为0.5、1.5、 2.5、…或9.5)时，对所述监控指针6累积旋转的电子计数圈数强制归零，从原理上消除了过往无法克服的可能产生的累积误差缺陷。

在对监控指针6进行计数期间，一方面，通过监控传感器62将该监控指针 6累积旋转的圈数存储在主控电路中，另一方面，受外界的干扰，有可能导致记载在主控电路中的监控指针6累积旋转的电子计数圈数与计数器记载的累积旋转的实际圈数出现偏差，长期下去，这个误差会越来越大，在物联网的应用中，这种小流量误差将会影响对相关信息(涉及大数据统计等信息)的分析。因此，该归零模块设定：当永久磁片4旋转至对应个位字轮11处于所述正位位置(也可是所述的非正位位置)情况下，强制将上述累积旋转的电子计数归零，由此，避免这种误差无限累积。

5、还一改进

为了避免控制电路板8受潮，同时便于快速拆装，将所述主控电路、角度传感器41和监控传感器62装配在一个呈“U”形的塑壳腔中，该塑壳腔以积木拼接式的快速拆装结构固接在所述透明表封盖71外(参见图1)。

Claims (9)

1.一种用于机械式计量表的直读计数器的结构，包括以数字形式显示高位计量值由若干个字轮组成的字轮组(1)、设置于由非磁性材料制作的透明表封盖(71)下的齿轮传动组件(73)和受计量流体流动驱动的驱动轮(732)，所述驱动轮(732)与齿轮传动组件(73)中最低量级的驱动齿轮(731)相啮合，字轮组(1)中每个字轮通过字轮轴连接在一起，在相邻两个字轮之间设置有进位耦合轮，其特征在于：所述齿轮传动组件(73)中最高量级的驱动齿轮(731)依次通过与传动介轮(2)和中驱耦合轮(3)的啮合驱动所述字轮组(1)中个位字轮(11)的转动，在所述传动介轮(2)的上表面中央设有永久磁片(4)，在透明表封盖(71)外与该永久磁片(4)相对的位置设有磁感应的角度传感器(41)，该角度传感器(41)按设定频次对永久磁片(4)旋转角度的位置进行采集，该计量表的主控电路将采集到的该永久磁片(4)旋转角度和该旋转角度与个位字轮(11)对应的显示数值存储在主控电路的存储单元中。

2.根据权利要求1所述的用于机械式计量表的直读计数器的结构，其特征在于：所述传动介轮(2)、中驱耦合轮(3)和个位字轮(11)之间的传动比为1：1：1。

3.根据权利要求2所述的用于机械式计量表的直读计数器的结构，其特征在于：在透明表封盖(71)下与所述字轮组(1)相对的位置设有若干个以指针(51)转动形式显示低位计量值的指针盘(5)，每个指针(51)与所述齿轮传动组件(73)中的一个单量级的驱动齿轮(731)相固接。

4.根据权利要求3所述的用于机械式计量表的直读计数器的结构，其特征在于：在所述透明表封盖(71)下位于指针盘(5)的旁侧还设有一个反映所述计量流体是否流动的监控指针(6)，该监控指针(6)与设置在透明表封盖(71)下的监控齿轮(61)固接，该监控齿轮(61)与所述最低量级的驱动齿轮(731)相啮合；在透明表封盖(71)外与所述监控指针(6)对应的位置设有监控传感器(62)，该监控传感器(62)将监控指针(6)的旋转状态和监控指针(6)累积旋转的圈数存储在所述存储单元中。

5.根据权利要求4所述的用于机械式计量表的直读计数器的结构，其特征在于：所述监控传感器(62)为电磁感应传感器、磁感应传感器、光电传感器、变阻器、变容器或行程开关。

6.根据权利要求5所述的用于机械式计量表的直读计数器的结构，其特征在于：所述主控电路、角度传感器(41)和监控传感器(62)装配在呈“U”形的塑壳腔中，该塑壳腔以积木拼接式的快速拆装结构固接在所述透明表封盖(71)外。

7.根据权利要求6所述的用于机械式计量表的直读计数器的结构，其特征在于：在所述主控电路中设有依据监控指针(6)的运动状态启动所述角度传感器(41)按所述设定频次采集永久磁片(4)旋转位置信息的程序触发模块，当设定频次中相邻两次采集的所述监控指针(6)累积旋转圈数相同时，所述角度传感器(41)将保持无源或休眠状态。

8.根据权利要求7所述的用于机械式计量表的直读计数器的结构，其特征在于：在所述主控电路中还设有依据所述永久磁片(4)旋转到使个位字轮(11)的计数值处于多个设定位置时对所述监控指针(6)累积旋转的电子计数圈数强制归零的归零模块。

9.一种机械式计量表，包括置于表壳中的叶轮盒(76)、叶轮(77)、计数器盒(75)和用于密封表壳的透明表封盖(71)，计数器盒(75)密封设置于叶轮盒(76)之上，在计数器盒(75)内设有上夹板(72)和下夹板(74)，在上夹板(72)与下夹板(74)之间设有齿轮传动组件(73)和以数字显示流量且由若干个字轮组成的字轮组(1)，相邻字轮之间设有进位耦合轮，所述叶轮(77)通过驱动轮(732)驱动所述齿轮传动组件(73)中最低量级的驱动齿轮(731)转动，其特征在于：在所述透明表封盖(71)下设有权利要求1-8中任一项所述的用于机械式计量表的直读计数器的结构。

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