CN216524170U - 一种具有齿轮编码的光电直读水表 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有齿轮编码的光电直读水表，涉及编码水表领域，包括水表外壳及安装在所述水表外壳内的机芯组件，该机芯组件包括字轮组件、上夹板、下夹板、托板、指针、齿轮和红外光电元件，齿轮定位安装在上夹板和下夹板对应的齿轮孔中，齿轮的延齿面圆周方向设置有码道，上夹板和所述下夹板对应于所述码道两侧成对排布有红外光电元件，红外光电元件能发射和接收通过所述码道的光线并形成电信号，用以指示齿轮指针的转动位置。本实用新型在不改变原有机芯组件结构并且在不影响水表计量精度的情况下，可实现精确到0.001m³的升位计量编码，有益于提高远传水表所上传数据的分辨率和实时性。

Description

一种具有齿轮编码的光电直读水表

技术领域

本实用新型涉及光电直读水表的领域，具体涉及一种具有齿轮编码的光电直读水表。

背景技术

编码式光电直读水表没有脉冲输出，抄表询问发出后，编码器读码程序上电识别计数字轮位置，通过数字传感技术确保精确读出水表机械测量的实时数据。并通过有线或无线通讯技术传送至发讯平台。编码器作为一种融合数字技术与计算机技术的数字式传感器，很大程度上决定了编码直读远传水表计量的精确性。

而传统的编码式光电直读水表均采用在计数字轮上进行编码，而水表字轮由于受到齿轮阻力矩和蜗杆阻力矩等影响，将字轮做到精确到0.001m³的升位时会影响水表的计量精度和计量性能。因此传统的字轮编码方式的光电直读水表一般无法做到精确到0.001m³的升位的直读。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种具有齿轮编码的光电直读水表，解决了行业内字轮编码方式的光电直读水表在升位直读时影响水表计量精度和计量性能的问题。

本实用新型是通过如下技术方案来完成的：这种具有齿轮编码的光电直读水表，包括水表外壳及安装在所述水表外壳内的机芯组件。机芯组件包括字轮组件1、上夹板2、下夹板3、托板4、指针5、齿轮6和红外光电元件7。字轮组件1为具有字轮编码的直读字轮组件。齿轮6定位安装在上夹板2和下夹板3对应的齿轮孔中。齿轮6延齿面圆周方向设置有码道8。码道8对齿轮6的齿面形成挡光和透光作用。上夹板2和下夹板3对应于码道8两侧成对排布有红外光电元件7。红外光电元件能发射和接收通过码道8的光线并形成电信号，用以指示齿轮的转动位置。

进一步地，设置有码道8的齿轮为插有指示指针的齿轮。

进一步地，设置有码道8且插有指针的齿轮中最末一位指针的指示精度为0.001m³。

进一步地，每个具有码道8的齿轮两侧包含五对红外光电元件7。在保证编码正确的情况下，能最大程度地减少红外光电元件，从而降低光电直读水表的整体功耗和成本。

进一步地，码道8为腰子形的透孔结构。

在另一种技术方案中，码道9为腰子形的反光涂层。码道9对齿轮6的齿面形成反光作用，下夹板3对应于码道9的反光面同侧排布有红外光电元件10。红外光电元件能发射和接收通过码道9反射的光线并形成电信号，用以指示齿轮的转动位置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：采用齿轮码道的方式，配合位于上下夹板上的低功耗红外光电元件，在不改变原有机芯组件结构并且在不影响水表计量精度的情况下，可实现精确到0.001m³的升位计量编码，有益于提高远传水表所上传数据的分辨率和实时性。

附图说明

图1为本实用新型中透射式齿轮编码的机芯组件的整体结构示意图(俯侧视图)；

图2为本实用新型中透射式齿轮编码的机芯组件中的下夹板红外光电元件布局局部示意图；

图3为本实用新型中透射式齿轮编码的机芯组件的整体结构示意图(仰侧视图)；

图4为本实用新型中透射式齿轮编码的机芯组件中的上夹板红外光电元件布局局部示意图；

图5为本实用新型中透射式编码齿轮的结构示意图(俯侧视图)；

图6为本实用新型中透射式编码齿轮的结构示意图(仰侧视图)；

图7为本实用新型中反射式齿轮编码的机芯组件的整体结构示意图(俯侧视图)；

图8为本实用新型中反射式齿轮编码的机芯组件的局部示意图(俯侧视图)；

图9为本实用新型中反射式齿轮编码的机芯组件的整体结构示意图(仰侧视图)

图10为本实用新型中反射式齿轮编码的机芯组件的局部示意图(仰侧视图)；

图11为本实用新型中反射式齿轮示意图；

图12为本实用新型中反射式齿轮对应的红外光电元件的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型进行更为详细的描述，需要说明的是，以下参照附图对本实用新型进行的描述仅是示意性的，而非限制性的。各个不同实施例之间可以进行相互组合，以构成未在以下描述中示出的其他实施例。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本实用新型的具体保护范围。

此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本实用新型描述中，“数个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本实用新型中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本实用新型中的具体含义。

如图1、图2、图3和图4所示，本实用新型提供一种具有齿轮编码的光电直读水表，包括水表外壳及安装在所述水表外壳内的机芯组件。机芯组件包括字轮组件1、上夹板2、下夹板3、托板4、指针5、齿轮6和红外光电元件7。字轮组件1为具有字轮编码的直读字轮组件。齿轮6定位安装在上夹板2和下夹板3对应的齿轮孔中。齿轮6延齿面圆周方向设置有码道8。码道8对齿轮6的齿面形成挡光和透光作用。上夹板2和下夹板3对应于码道8两侧成对排布有红外光电元件7。红外光电元件能发射和接收通过所述码道8的光线并形成电信号，用以指示齿轮的转动位置。

如图5和图6所示，为本实用新型所提供的具有码道8的齿轮。该齿轮可为插有指针的齿轮。

作为优选的技术方案，这种插有指针的齿轮中最末一位指针的指示精度可精确到0.001m³，即能进行升位直读。

作为优选的技术方案，每个具有码道8的齿轮两侧包含五对所述红外光电元件7，以减少元器件数量，达到降低功耗和成本的作用。码道8可为腰子形的透孔结构。

如图7、图8和图9所示，本实用新型提供另一种具有齿轮编码的光电直读水表，包括水表外壳及安装在所述水表外壳内的机芯组件。机芯组件包括字轮组件1、上夹板2、下夹板3、托板4、指针5、齿轮6和红外光电元件10。字轮组件1为具有字轮编码的直读字轮组件。齿轮6定位安装在上夹板2和下夹板3对应的齿轮孔中。齿轮6延齿面圆周方向设置有码道9，该码道表面为反光涂层。码道9对齿轮6的齿面形成反光作用。下夹板3对应于码道9的反光面同侧排布有红外光电元件10。红外光电元件10能发射和接收通过所述码道9反射的光线并形成电信号，用以指示齿轮的转动位置。

作为优选的技术方案，码道9为腰子形的反光涂层。

本实用新型的工作原理：如图5、图6所示，以透射式最低位指针的齿轮为例，在齿轮的齿面上具有特殊布置的的码道，由于透光码道的存在，使得齿轮的齿面具有挡光和透光的作用，而齿轮两侧的上夹板2和下夹板3对应于码道8的位置沿同一圆周均匀成对排布有红外光电元件7，红外发光元件与红外接收元件采取对射的形式。光路经过码道时，齿轮所处的位置(0～360°)不同，就会对应相应的码道，从而产生挡光和透光的效果。这样，齿轮另一端的红外接收元件就会得到一组独有的挡光和透光明暗信号，红外光电元件7发生光电转换，再由对应的红外接收元件将透过齿轮码盘的光信号转化为电信号。由于码道开孔的特殊布置，在码道上相对于齿轮的齿面按照有孔和无孔，以及对应于码道排列的红外光电元件，使得齿轮的圆周分度(360°)每(180°/码道数)产生唯一的编码，这组信号经过集成电路的处理，就可以确定对应该齿轮的指针指示数值，最终得出具有唯一性的数字代码，可直接读出水表在该位指针的读数了。

如图7、图8和图9所示，以反射式最低位指针的齿轮为例，在齿轮的齿面上具有特殊布置的的码道，由于反光码道的存在，使得齿轮齿面在码道的位置具有反光的作用，而齿轮下侧的下夹板3对应于码道9的位置沿同一圆周均匀成对排布有红外光电元件10，该红外光电元件由同心的红外发光元件圆环(101)与红外接收元件圆(102)构成，其红外发光元件圆环(101)发出的红外线经过反光码道反射后可被红外接收元件圆(102)接收。光路经过码盘时，齿轮所处的位置(0～360°)不同，就会对应相应的码道，从而产生反光的效果。这样，齿轮另一端的红外接收元件就会得到一组独有的反光信号，红外发光元件圆环(101)发生光电转换，由对应的红外接收元件圆(102)将通过齿轮码盘反射的光信号转化为电信号。由于码道反光涂层的特殊布置，在码道上相对于齿轮的齿面按照有涂层和无涂层，以及对应于码道排列的红外光电元件，使得齿轮的圆周分度(360°)每(180°/码道数)产生唯一的编码，这组信号经过集成电路的处理，就可以确定对应该齿轮的指针指示数值，最终得出具有唯一性的数字代码，可直接读出水表在该位指针的读数了。

不管对于透射式和反射式齿轮码道而言，在编码码道和红外光电元件个数较少时，如只有五位码编码码道时，为避免齿轮转动过程中读数的不确定性，如：在齿轮指针指示在数字1和数字2中间，不能识别确切位置，造成乱码现象，解码时规定在齿轮转动时，根据码道的转换平均时间来估算齿轮指针在介于整数之间的数值，这样就解决了由于齿轮跳动间隙而误读数的问题，确保无读数盲区，保证读数绝对准确。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种具有齿轮编码的光电直读水表，包括水表外壳及安装在所述水表外壳内的机芯组件，其特征在于：所述机芯组件包括字轮组件(1)、上夹板(2)、下夹板(3)、托板(4)、指针(5)、齿轮(6)和红外光电元件(7)，所述字轮组件为具有字轮编码的直读字轮组件，所述齿轮(6)定位安装在上夹板(2)和下夹板(3)对应的齿轮孔中，所述齿轮(6)延齿面圆周方向设置有码道(8)，所述上夹板(2)和所述下夹板(3)对应于所述码道(8)两侧成对排布有红外光电元件(7)，所述红外光电元件(7)发射和接收通过所述码道(8)的光线并形成电信号。

2.根据权利要求1所述的一种具有齿轮编码的光电直读水表，其特征在于：所述具有码道(8)的齿轮为插有指针的齿轮。

3.根据权利要求2所述的一种具有齿轮编码的光电直读水表，其特征在于：所述插有指针的齿轮中最末一位指针的指示精度为0.001m³。

4.根据权利要求1所述的一种具有齿轮编码的光电直读水表，其特征在于：每个具有码道(8)的齿轮两侧包含五对所述红外光电元件(7)。

5.根据权利要求1所述的一种具有齿轮编码的光电直读水表，其特征在于：所述码道(8)为腰子形的透孔结构。

6.一种具有齿轮编码的光电直读水表，包括水表外壳及安装在所述水表外壳内的机芯组件，其特征在于：所述机芯组件包括字轮组件(1)、上夹板(2)、下夹板(3)、托板(4)、指针(5)、齿轮(6)和红外光电元件(7)，所述字轮组件为具有字轮编码的直读字轮组件，所述齿轮(6)定位安装在上夹板(2)和下夹板(3)对应的齿轮孔中，所述齿轮(6)延齿面圆周方向设置有码道(9)，所述下夹板(3)对应于所述码道(9)的反光面同侧排布有红外光电元件(10)，所述红外光电元件(10)发射和接收通过所述码道(9)反射的光线并形成电信号。

7.根据权利要求6所述的一种具有齿轮编码的光电直读水表，其特征在于：所述红外光电元件(10)由同心的红外发光元件圆环(101)与红外接收元件圆(102)构成，所述红外发光元件圆环(101)发出的红外线经过反光码道(9)反射后可被红外接收元件(102)接收。

8.根据权利要求6或7任意一项所述的一种具有齿轮编码的光电直读水表，其特征在于：所述码道(9)为腰子形的反光涂层。

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