CN214751961U - 一种bcd码机电计数器结构 - Google Patents

Abstract

实用新型涉及一种BCD码机电计数器结构，涉及计数器技术领域，解决了现有BCD码计数器结构复杂、生产成本高的技术问题。本实用新型的BCD码机电计数器结构，包括多个计数单元，前一计数单元每转动一周，产生对后一计数单元的一个驱动角，形成计数进位；计数单元包括计数件和触针，计数件包括计数部、编码槽、进位部以及导电部，编码槽上设有打孔编码位区；其打孔编码位区按十等分或十六等分划分出BCD码值的扇形打孔编码区，再将其扇形打孔编码区按同心圆划分四个BCD码位的打码位区，并与BCD码的数位相对应；触针能够漏过编码槽孔与导电部接触或非接触，改变触针上的电位高低，触针能够将电位信息传输给与其连接的读数单元。

Description

一种BCD码机电计数器结构

技术领域

本实用新型涉及计数器技术领域，尤其是涉及一种BCD码机电计数器结构。

背景技术

现有计数器主要包括BCD码光电计数器和光栅式编码器，光栅式编码器计数精度高，而BCD码计数器相对于光栅式编码器计数精度差，但是BCD码计数器记录的机械转动数值不会因为掉电而丢失，因此BCD码计数器普遍应用于记录机械转动圈数的场合之中。但是现有BCD码光电计数器是采用光电对管对编码孔进行读取，其缺陷是待机功耗较大；同时，结构复杂、生产成本高。

因此，如何提供一种生产低功耗、低成本的BCD码计数器是本领域技术人员要解决的重要技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种BCD码机电计数器结构，以解决现有BCD码光电计数器是待机功耗较大、结构复杂、生产成本高的问题。

本实用新型的技术方案是：一种BCD码机电计数器结构，包括多个互相连接的计数单元，第一个所述计数单元与被检测部件的转动机构连接，且前一所述计数单元与后一所述计数单元通过进位机构传动连接；前一所述计数单元每转动一周，产生对后一所述计数单元的一个驱动角，形成计数进位；

所述计数单元包括计数件和触针，所述计数件包括计数部、编码槽、进位部以及导电部，所述编码槽上设有通透或非通透的打孔编码位区；所述打孔编码位区与BCD码的“0‘或”1“数位相对应；

所述触针能够漏过编码槽上通透的打孔编码位区与导电部接触，当所述编码槽随所述计数件转动时，能够改变所述触针与所述编码槽的相对位置，使触针或与导电部接触或与导电部非接触，从而改变触针上的电位，所述触针与读数单元连接，并将电位信息传输给读数单元。

优选的：一个计数件上的编码槽的数量为四个，分别为四个同心圆或同轴圆，且所述编码槽上设有弧形的打孔编码位区。

优选的：所述编码槽按十等分或十六等分分割成弧形的打孔编码位区，不同编码槽的对应位置上的打孔编码位区形成十或十六个打孔编码区；打孔编码区能够对应BCD码的D0、D1、D2、D3四个数值。

优选的：所述触针与所述编码槽的数量相对应，一组所述码槽的四根触针(4)的触点设计在同一直径线上或轴线上组成机电计数器结构，四根触针会随所述编码槽的转动，而处于与导电部接触或非接触状态，并将电位变化通过电路传输给读数单元。

优选的：所述计数部的圆周面上设有计数齿；所述进位部的圆周面上设有进位齿，所述计数齿与所述进位齿的数量比与所述编码槽的等分份数一致；所述进位机构为进位齿轮，能够分别与前一所述计数单元的进位齿和后一所述计数单的计数齿啮合。

优选的：所述触针连接高电位，所述导电部连接低电位。

优选的：所述计数件为计数盘；所述计数盘由三层圆盘同轴连接组合而成，依次为：BCD编码盘、导电金属盘以及非编码进位盘；所述编码槽设置在所述BCD编码盘上，所述编码槽为扇形同心圆打码位区；所述导电金属盘为所述导电部，进位部设置在所述非编码进位盘上。

优选的：所述计数件为计数管，所述计数管包括外层结构和金属管同轴组成，所述金属管紧贴外层结构的内壁设置；所述金属管为空心结构，所述金属管内设有一根力矩传输实芯轴；所述实芯轴一侧连接主动运动装置，另一侧连接主动运动装置所要驱动的设备。

优选的：所述外层结构为BCD编码管，包括计数齿盘、计数编码管以及进位齿轮盘，所述计数齿盘的周面上设有计数齿，所述进位齿轮盘上设有进位齿，所述计数编码管的周面上设有所述编码槽。

优选的：所述计数单元的数量大于或等于二个。

本实用新型的有益效果：本BCD码机电计数器结构，多数应用场合为多驱动力驱动的设备装置中，例如，有电动(电机)驱动，同时也有手动驱动的设备运动装置中，优点在于触点与导电部之间不需要设置塑料编码栅或盘，制造成本低，监测数值不因掉电而丢失，被监测设备运行到任何位置，其监测数据跟随到任何位置，不会丢失。本实用新型的优选实施方式的其他有益效果详见下文阐述。

附图说明

图1是实施例1中BCD码机电计数器结构的结构示意图；

图2是实施例1中一个计数单元的的结构示意图；

图3是实施例1中BCD编码盘和触针背离导电金属盘一面的结构示意图；

图4是实施例1中BCD编码盘和触针靠近导电金属盘一面的结构示意图；

图5是实施例2中BCD码机电计数器结构的结构示意图；

图6是实施例2中多个计数管组合状态的结构示意图；

图7是实施例2中计数管外层结构的结构示意图；

图中：1、计数齿；2、编码槽；3、进位齿；4、触针；41、触点；5、导电部；6、实芯轴；7、进位机构。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在未做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

实施例1

BCD码机电计数器，是由机械结构部分与电子电路两部分组合而成，本实施例的BCD码机电计数器结构即为BCD码机电计数器的机械结构部分。如图1本实施例的BCD码机电计数器结构，由N个独立转动的计数单元装配而成，计数单元为计数盘，使用N个相同计数盘组合装置在一起，即成为N位的机电式BCD码计数器，N至少大于或等于2；本实施例中N为4；第一个计数盘也称主动计数盘，它是连接在被检测部件的转动机构上，随被检测部件同步转动；所以被检测部件每转动一周，同步的会带动第一计数盘转动一周；当第一计数盘转动一周后，也会通过进位机构7，带动下一级计数盘转动一个平分角。当第二个计数盘转动一周时，则会带动第三个计数盘转动一个平分角。如此N个计数盘连接传动下去，就是BCD码机械传动原理。

每个计数盘圆周角为360度，以十等分或十六等分划分出BCD打孔编码位区；前一级计数盘带动下一级计数盘转动的平分角即为360度按十等分或十六等分得到的角度值。

一个计数盘共有四个编码槽2，对应BCD码的四个位(D0、D1、D2、D3)。在编码槽2内按BCD码某一个位的“0”与“1”出现的规则，进行机械式打孔编码或非打孔编码。每组编码用通透与不通透来表示对应的二进制数“0”或“1”的数值。一个计数盘中的四个编码槽2，即表达BCD码的四个数位。

然后，再在计数盘一侧安装触针4，触针4也称金属弹性接触丝，其凸起部分为触点41。不同触针4的触点41置于计数盘的同一半径线上或轴线平行线上，嵌合在编码槽2内，并令其通过上拉电阻接在高电位中；在计数盘的另一侧装置一个金属导电盘(管)，并令其接低电位。四根触针4的一端连接在一个独立运行的单片机的四个输入引脚中，用于读取金属弹性接触丝之触点41的电位信号，其数值对应于BCD码的四位数值；单片机为读数单元。当计数盘转动时，其编码槽2的编码位也会随转动而改变，利用编码槽2上通透与非通透的编码孔，令BCD编码盘一侧的金属弹性接触丝的触点41与另一侧的导电金属盘，接触或不接触，从而使金属弹性接触丝，处于高电位或是低电位，即产生“0”或“1”的电位变化。

安装在每一个计数盘的触针4为四根，嵌合在计数盘的四个编码槽2中，即对应形成BCD码的四个数值位，由于计数盘的转动，而金属弹性接触丝的触点41是固定不动的，计数盘的编码槽2中的通透或非通透的编码孔会随计数盘转动而变动，能让四个触点41同步的与另一侧的导电金属盘接触或不接触，从而使金属弹性接触丝的高电位，随BCD编码盘转动而可能变为低电位或是不变。

编码槽2是计数盘上排列的四个同心圆，并对其进行十等分或十六等分分出弧形面段即打孔编码位区；再按BCD码某一位的“0”与“1”呈现规律，进行相应的做通透与不通透处理，即打孔编码处理，约定“0”值为通透，“1”值为不通透，或与其相反处理，形成一组独立转动的机械式BCD码编码盘。计数盘上对应位置的打孔编码位区形成的等分的扇形面段为打孔编码区。

该结构的优势为该BCD编码可随检测部件同步运动，而正相关的反应其运转角度，运转角度的改变带动编码孔的有与无的改变，反应在金属弹性接触丝的电位改变，此种电位变化不会因掉电而丢失。

例如对编码槽2十等分为例，表1为BCD编码与计数槽打孔关系。编码槽2中圆周分割也对应分为10等份，可以选择1为通透，0为不通透编码；也可以选择0为通透，1为不通透编码。

表1：BCD编码与计数槽打孔关系表

十制表	槽1	槽2	槽3	槽4
					1	0	0	0	1
2	0	0	1	0
					3	0	0	1	1
4	0	1	0	0
					5	0	1	0	1
6	0	1	1	0
					7	0	1	1	1
8	1	0	0	0
					9	1	0	0	1
10	1	0	1	0

本实施例中，每一个计数盘有三层圆盘组合而成，其左侧圆盘是BCD编码盘，如上每个圆盘面分成四组编码槽2，每一圈编码槽2再等分出十或十六个扇形编码段，十进制分为十等分，十六进制分成十六等分，再按某一位BCD码的“0”与“1”出现规律进行打孔编码处理。在计数盘的圆周长面上等分出对应于扇形打孔编码位区的相关齿数的计数齿1；在编码盘的右侧设计有一导电金属盘，紧贴编码盘右侧安装，有金属弹性接触丝之触点41与其接触，导电金属盘处于低电位中；紧贴导电金属圆盘右侧安装有与计数盘同形状的进位齿轮盘，其圆盘圆周上对应于编码盘“0”数值位设置进位齿3，根据所选择的十进制或十六进制，计数齿1与进位齿3的数量比为十或十六。三层圆盘同轴紧密安装组成一个整体结构，即为一组计数件。

N个相同计数盘装置在同一轴心中，通过外置的进位机构7连接前一级计数盘的进位齿3和连接后一级的计数盘的计数齿1，组成一个十进制或十六进制的计数进位机构7的机械式计数装置。本实施例的为进位机构7为进位齿轮。

主动计数盘随被检测装置运动，伴随改变BCD编码盘的编码槽2内的编码孔相对于触点41的位置以及进位齿轮盘上进位齿3的位置。编码孔位的改变使触点41的电位发生相应的改变；进位齿轮盘则在每转动一周时，产生对下一级计数盘的驱动角，形成计数进位效果。

计数盘并行连接在被检测机构的运动装置中。

计数盘的读数单元，是每一个计数盘配备的一个独立的读数单片机电路。当第一计数盘因主动动力运动而转动时，触针4的触点41中的最低一位，一定会发生电脉冲的上升沿或下降沿改变，从而触发单片机的中断。一旦单片机被中断触发唤醒，进入读取四个输入引脚的子程序中，通过抗干扰处理，读取机械计数盘上的四个编码槽2中的金属弹性触针4的电位值，组成一个字节的数据，其低四位是BCD编码的值(D0、D1、D2、D3)，并通过单片机的串口通讯报告给上一级单片机处理。这就是单个计数盘的机电结构装置与读取BCD码的工作原理。

本实施例的工作原理是：第一计数盘正相关的与被检测设备相连接，被检测设备的运动同步的带动第一计数盘的运动。第一计数盘每转动一圈，即可产生十个或十六个BCD码的电脉冲。因为其机械结构中确定了一个计数盘有四个编码槽2与相应的触针4；触针4连接高电位，导电金属盘连接低电位；编码槽2按十等分或十六等分分割成与BCD某位相对应的打孔打孔编码位区，触针4通过打孔打孔编码位区时，与导电金属盘接触，使触针4的高电位被拉成低电位。四根触针4的电位变化是随计数盘的转动角而改变的。相应的单片机就能被触发读取出四根触针4上的电位值，组成一个装配在一个单字节的低四位中的BCD码数据。

每个计数盘的圆周长上都设计有计数齿1与进位齿3。计数齿1沿计数盘圆周长而对应于圆盘面上的BCD编码槽2等分排布，进位齿3则沿计数盘或圆周长而对应于圆盘面的BCD编码槽2的“0”值编码处设置。通过前一级计数盘的转动带动进位齿轮盘转动，再带动进位齿轮的转动，而进位齿轮则带动下一级计数盘运动，令下一级计数盘转动一个平分角度，产生逢十或逢十六进一的效果。N个计数盘组成在一起就形成N级的BCD码机电式计数器。本实施例的BCD码机电计数器与光栅式编码器相比较，其记录的机械转动数值不会因为掉电而丢失，它通常应用于记录机械转动圈数的场合之中。

以四进位计数器讲解。第一级主动计数盘为计数器的个位数值，与之相连接的第二级计数盘为计数器的十位数值，以此类推第三级是计数器的百位数值，第四级是计数器的千位数值等等。每一个都有一个自己的取值单片机，来读取计数盘的机械编码数值，转换成一个字节数值后，发送给一个主单片机芯片集中处理。

主单片机使用四个中断接口与四个计数盘单元的单片机进行通讯连接，通过串口通讯的方式收发数据，来获取四级或更多级计数盘的BCD码值。然后进行数据处理与应用。通常是千位计数盘的中断等级最高，依次降序排列。个位计数盘的中断等级最低；但个位计数盘的读取数值也最频繁。

表2：单元计数单片机与主单机的BCD进位与中断等级关系表

第一计数盘	第二计数盘	第三计数盘	第四计数盘
				个位	十位	百位	千位
主动轮	被动轮1	被动轮2	被动轮3
				“0”-“9”	“0”-“9”	“0”-“9”	“0”-“9”
中断优先3	中断优先2	中断优先1	中断优先0

主单片机以接收个位单片机的数据为主体，进行数据处理。首先是上电后自动读取当前的四位计数盘的BCD码电位值。并记录在存贮单元中；一旦运动机构产生运动后，第一计数盘转动，产生不断变化的数值报告，主单片机接收其数值报告后，首次与上电前读取的第一计数盘的电位值进行减运算，如果等于正1则标注电机为正转；如果等于负1则标注电机为反转。同时将这一接收数据进行加1或减1运算，得到新数值，存贮备用。当接收到第二个电位脉冲信号时，与经过加1或减1处理的数值进行比较，如果相等，证明电机转动方向正确，并将这一新数值再进行加1或减1，生成更新数值替代原新数值备用。如果不相等，则立即改为相反运算，并进行比较。所以读数与计算的第一步与第二步是用来确定电机运转方向的。以后的运算，则是将前一次正确的数值先按照正转做加法运算，反转做减法运算的方式来逐位递加或逐位递减，产生新数值，与接收到的单元单片机传送过来的数值进行比较，以确定被检测装置的正确的运转。

全部的单元数值装配在个位，十位，百位，千位等的字节中，组合成了机电式BCD码计数器计数数值。以四进位计数器为例，用四个字节表达个位到千位的四个数值，其中每个字节的低四位，表示的是本位的机械触点41处的BCD码值；高四位表达的是各字节的位代表数值。

表3：四个字节的组成千位级计数数据结构表

主单片机除了校验单元单片机的读取数值外，还要判断其被检测设备的运动矢量方向，存贮运转检测数值临时数值；还要存贮最大与最小运动位时的BCD码值即运动限位值永久数值)；随时监控其动态运行的BCD码接近或等于最大或最小运动位的BCD码值，做出减速输出信号与停止运动输出信号；还要向外输出报告其机电式BCD码计数器的检测数值等。

实施例2

本实施与实施例1的区别是，计数件为计数管，计数管包括非导电的外层结构和金属管组成，金属管紧贴外层结构的内壁设置；金属管为空心结构，金属管内设有一根力矩传输实芯轴6；实芯轴6一侧连接主动运动装置，另一侧连接主动运动装置所要驱动的设备。外层非导电结构还包括计数齿盘、计数编码管以及进位齿轮盘，计数齿盘的周面上设有计数齿1，进位齿轮盘上设有进位齿3，计数编码管的周面上设有编码槽2。

计数管的计数齿盘相同于计数盘结构的计数齿1结构，计数管的进位齿轮盘相同于计数盘的非编码进位盘的进位齿3的功能。计数编码管相当于将计数盘编码扇形区改变到了圆管周长面上，将圆管分成四个圆管环区，再按圆的360度等分成十或十六个弧形区，对这个弧形环区进行BCD码规则的打孔编码处理。形成了同轴圆圈状的四个编码环，组成了一个BCD编码管区。其管的内壁紧贴装置有一导电的金属管，即为一组圆管状计数码管。

计数管串行连接在被检测机构的运动装置中。也即计数管结构的计数器，其一侧连接主动运动装置，另一侧连接主动运动装置所要驱动的设备，计数管中的金属管是空芯的，其内贯穿一根力矩传输实芯轴6，将电机等主动发力的驱动设备的驱动力，通过这根实芯轴6引导到管状BCD码机电计数器的另一侧输出。

本实施例的BCD码机电计数器结构的优势在于能够与动力输出轴处于同一轴心圆中安装运行，而传统的圆盘面式BCD码计数器不能胜任。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种BCD码机电计数器结构，其特征在于：包括多个互相连接的计数单元，第一个所述计数单元与被检测部件的转动机构连接，且前一所述计数单元与后一所述计数单元通过进位机构(7)传动连接；前一所述计数单元每转动一周，产生对后一所述计数单元的一个驱动角，形成计数进位；

所述计数单元包括计数件和触针(4)，所述计数件包括计数部、编码槽(2)、进位部以及导电部(5)，所述编码槽(2)上设有通透或非通透的打孔编码位区；所述打孔编码位区与BCD码的“0‘或”1“数位相对应；

所述触针(4)能够漏过编码槽(2)上通透的打孔编码位区与导电部(5)接触，当所述编码槽(2)随所述计数件转动时，能够改变所述触针(4)与所述编码槽(2)的相对位置，使触针或与导电部接触或与导电部非接触，从而改变触针(4)上的电位，所述触针(4)与读数单元连接，并将电位信息传输给读数单元。

2.根据权利要求1所述的BCD码机电计数器结构，其特征在于：一个计数件上的编码槽(2)的数量为四个，分别为四个同心圆或同轴圆，且所述编码槽(2)上设有弧形的打孔编码位区。

3.根据权利要求2所述的BCD码机电计数器结构，其特征在于：所述编码槽(2)按十等分或十六等分分割成弧形的打孔编码位区，不同编码槽(2)的对应位置上的打孔编码位区形成十或十六个打孔编码区；打孔编码区能够对应BCD码的D0、D1、D2、D3四个数值。

4.根据权利要求3所述的BCD码机电计数器结构，其特征在于：所述触针与所述编码槽的数量相对应，一组所述码槽的四根触针(4)的触点(41)设计在同一直径线上或轴线上组成机电计数器结构，四根触针会随所述编码槽(2)的转动，而处于与导电部(5)接触或非接触状态，并将电位变化通过电路传输给读数单元。

5.根据权利要求4所述的BCD码机电计数器结构，其特征在于：所述计数部的圆周面上设有计数齿(1)；所述进位部的圆周面上设有进位齿(3)，所述计数齿(1)与所述进位齿(3)的数量比与所述编码槽(2)的等分份数一致；所述进位机构(7)为进位齿轮，能够分别与前一所述计数单元的进位齿(3)和后一所述计数单的计数齿(1)啮合。

6.根据权利要求5所述的BCD码机电计数器结构，其特征在于：所述触针(4)连接高电位，所述导电部(5)连接低电位。

7.根据权利要求6所述的BCD码机电计数器结构，其特征在于：所述计数件为计数盘；所述计数盘由三层圆盘同轴连接组合而成，依次为：BCD编码盘、导电金属盘以及非编码进位盘；所述编码槽(2)设置在所述BCD编码盘上，所述编码槽(2)为扇形同心圆打码位区；所述导电金属盘为所述导电部(5)，进位部设置在所述非编码进位盘上。

8.根据权利要求6所述的BCD码机电计数器结构，其特征在于：所述计数件为计数管，所述计数管包括外层结构和金属管同轴组成，所述金属管紧贴外层结构的内壁设置；所述金属管为空心结构，所述金属管内设有一根力矩传输实芯轴(6)；所述实芯轴(6)一侧连接主动运动装置，另一侧连接主动运动装置所要驱动的设备。

9.根据权利要求8所述的BCD码机电计数器结构，其特征在于：所述外层结构为BCD编码管，包括计数齿盘、计数编码管以及进位齿轮盘，所述计数齿盘的周面上设有计数齿(1)，所述进位齿轮盘上设有进位齿(3)，所述计数编码管的周面上设有所述编码槽(2)。

10.根据权利要求1-9任一所述的BCD码机电计数器结构，其特征在于：所述计数单元的数量大于或等于二个。

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