专利名称：直读式数字计数表控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种记数装置，特别是一种适用于水、电、气等远程抄表系统的能够直接读取和记录读数的计数表控制装置。
背景技术：
近年来，随着中国信息产业建设的不断深化以及人们生活水平的不断提高，人们对住房的要求不再局限于房屋的面积、装修、周边环境和配套公共设施等硬件基础上，而是把眼光越来越多地投向了社区的智能化、数字化方面。三表集抄系统作为智能小区最基本的组成部分之一而成为当前一个方兴未艾的热门话题。一方面越来越多的开发商在其新建住宅小区的煤气表、水表、电表的更新换代的过程中，三表集抄系统也成为了相关部门和单位的重点关注对象。三表集抄系统是对原有的水电气抄表及收费方式一场革命。长久以来，水电气抄表及收费方式一直停留在由抄表员挨家挨户抄表、收费的路后水平上，这种抄表收费方式一方面效率低，工作量大，浪费了大量的人力物力；另一方面，这种方式还容易被犯罪分子利用，威胁到住户的生命财产。因此，这种抄表收费方式已经无法适应时代发展需要。正是在这种情况下，三表集抄系统呼之欲出。所谓三表集抄系统，就是利用计算机和网络技术，将用户使用的水电气数据定期自动收集、汇总，保存至前台计算机内，根据用户的使用数据，计算、打印出各种收费单据。三表集抄系统改变了过去的人工抄表方式，将抄表员从过去繁琐的劳动中解放出来，不但提高了水电气管理部门的工作效率，减少了人力资本投入，降低了成本，改善了形象，并为这些行业提高了可靠的现代化管理手段，避免过去管理中的各种弊病，使居民住宅的科技含量和智能化水平增加，方便了住房的物业管理，提高了居民的生活质量。
三表集抄系统主要包括这几个部分具有远传功能的表具；数据采集器；通信网络；主控计算机。其中，表具决定了整个三表集抄系统的准确度。目前绝大多数三表集抄系统中，使用的远传表具是脉冲式的。使用这种脉冲式远传表具集抄系统往往都存在下面的问题1.这种脉冲式表具容易误发脉冲，导致计数不准；2.数据采集器如果停电或出现故障，表具发出的脉冲就无法累计，导致数据出错。由于计量不准，三表集抄系统的应用和发展受到了很大的影响和制约。
目前，包括反射式光电编码式、摄影式等在内的远传表具都不同程度的存在各种问题，容易受到外界如油污或灰尘污染而在反射区内不能正常工作或摄影，也容易因反射取与反射区之间的编码无从判断而存在死区，在数字与数字之间的中间状态而无从判断，且图象数据量大，传输费时，处理困难。

发明内容
本实用新型的发明目的是提供一种新型的适用于水、电、气等远程抄表系统的能够直接读取和记录读数的计数表控制装置，这种直读式数字计算数表控制装置能有效准确地读取和记录表具数据，在字轮上设置有特定标记，利用光电传感器判断的字轮各种状态获得字轮读数，并传送到集中器或手操器；本实用新型能够直接读取字轮在显示窗口的数字，且准确，精度高，数据传输不受外界各种因素如磁性等影响，杜绝了读取数字的误动作，使用寿命长，能够与远程控制系统有机地结合起来，运行可靠、日常维护方便，安装和使用便捷，并且这种直读式记数器通过通信总线直接将表的读数远传，通信总线接口可以是485总线、CAN总线，或M-BUS，可以广泛适用于各类远程集中自动抄表系统中。
本实用新型的具体技术方案如下一种直读式数字计数表控制装置，包括控制主模板、机械传动控制装置、光电转换装置及表具，控制主模板包括微处理器、电源模块、通信模块、非易失性存贮器；机械传动控制装置包括光电编码发射装置、含编码码道的字轮、光电编码接收装置；其特征在于微处理器与通信模块连接，通过通信模块接收主控上位机发出的抄表命令后，依次控制光电编码发射装置点亮发射管，各光源经由光栅变为近似平行光后通过字轮，由光电编码接收装置接收表具读数产生的信号，并将该该信号读数经过光电转换装置转换，保存到非易失性存储器中，通过通信模块上传数据至主控上位机；非易失性存储器同时保存该表具的编码；电源模块同时分别为主控制模板、光电编码发射装置和光电编码接收装置提供工作电压。
本实用新型所述的主控上位机即主控制计算机分别经多个数据集中器与多个控制主模板连接，可以带多个数据集中器，所述的每个数据集中器分别与多组表具连接控制。
本实用新型适用于远程控制系统，其工作流程是通过485总线组成一个多层主从网络。随机随时主机只和一个表具进行通信。表具之间不通信。抄表工作时，主控计算机发出抄表命令给数据集中器，该命令包括数据集中器的编码、表具组编码、表具编码。对应的数据集中器收到该抄表命令后，根据表具组编码，控制继电器，将电源切换到该组表具。然后发出抄表命令，该命令包括表具编码。对应的表具收到该抄表命令后，读取表具数据，并返回给数据集中器。数据集中器再将该数据返回该主控计算机。然后主控计算机发下一个抄表命令，直到所有的表具全部抄完。抄表完毕，数据集中器通过控制继电器，将电源与表具断开。
本实用新型所述的光电编码发射装置包括红外或红光发射管和光电编码发射控制电路，各红外或红光发射管在一个圆周平面内均匀分布，并与光电编码接收装置中的红外或红光光敏元件的位置相对应，且各红外或红光发射管提供发射的平行光源相互不交叉；所述的光电编码接收装置包括红外或红光光敏元件和接收电路，红外或红光光敏元件在光照下呈低阻抗状态，在无光下呈高阻抗状态，且各红外或红光光敏元件在同一个圆周平面内均匀分布，并与光电编码发射装置中的红外或红光发射管的位置相对应。
本实用新型所述的表具包括字轮、转动轴，字轮之间有光电编码器发射装置和光电编码接收装置，字轮上设有与光电编码发射装置和光电编码接收装置发射或接收的平行光对应的码道。所述的码道是位于字轮上的呈条状扇形的平行光通道，包括位于字轮上转动轴孔两侧的两个码道。
本实用新型设计光电编码器来读取字轮所在的角度，从而得到字轮当前在显示窗口的数字，进而得到基表的读数；本实用新型能够直接读取字轮在显示窗口的数字，且准确，精度高，数据传输不受外界各种因素如磁性等影响，杜绝了读取数字的误动作，使用寿命长，且能够与远程控制系统有机地结合起来，运行可靠、日常维护方便，安装和使用便捷。
附图及图面说明

图1本实用新型的平面结构示意图图2本实用新型字轮的平面结构示意图图3本实用新型发射装置中的红外发射管的安装平面结构示意图图4本实用新型接收装置中的红外光敏元件安装平面结构示意图图5本实用新型所述的发射控制电路图图6本实用新型所述的接收电路图图7本实用新型适用于远程控制系统的系统方框图图8本实用新型的结构原理图表具1、光电转换装置2、显示窗口3、字轮4、转动轴5、光电编码器6、光电编码发射装置7、光电编码接收装置8、码道9、红外或红光光敏元件10、红外或红光发射管11。
具体实施方式
实施例1一种直读式数字计数表控制装置，包括控制主模板、机械传动控制装置、光电转换装置2及表具1，控制主模板包括微处理器、电源模块、通信模块、非易失性存贮器；机械传动控制装置包括光电编码发射装置7、字轮4、光电编码接收装置8；其特征在于微处理器与通信模块连接，通过通信模块接收主控上位机发出的抄表命令后，依次控制光电编码发射装置7点亮发射管11，各光源经由光栅变为近似平行光后通过字轮4，由光电编码接收装置8接收表具1读数产生的信号，并将该该信号读数经过光电转换装置2转换，保存到非易失性存储器中，通过通信模块上传数据至主控上位机；非易失性存储器同时保存该表具1的编码；电源模块同时分别为主控制模板、光电编码发射装置7和光电编码接收装置8提供工作电压。
本实用新型所述的主控上位机即主控制计算机分别经多个数据集中器与多个控制主模板连接，可以带多个数据集中器，所述的每个数据集中器分别与多组表具连接控制。
本实用新型所述的光电编码发射装置7包括红外发射管11和光电编码发射控制电路12，各红外发射管11在一个圆周平面内均匀分布，并与光电编码接收装置8中的红外光敏元件10的位置相对应，且各红外发射管11提供发射的平行光源相互不交叉；所述的光电编码接收装置8包括红外光敏元件10和接收电路13，红外光敏元件10在光照下呈低阻抗状态，在无光下呈高阻抗状态，且各红外光敏元件10在同一个圆周平面内均匀分布，并与光电编码发射装置7中的红外发射管11的位置相对应。
本实用新型所述的表具1包括字轮4、转动轴5，字轮4之间有光电编码器发射装置7和光电编码接收装置8，字轮4上设有与光电编码发射装置7和光电编码接收装置8发射或接收的平行光对应的码道9。所述的码道9是位于字轮4上的呈条状扇形的平行光通道，包括位于字轮4上转动轴5孔两侧的两个码道9。
同样道理，红光发射管、红光光敏元件同样能够实现本实用新型的发明目的。
实施例2本实用新型的工作原理如下在读数时，CPU控制发射电路，使5个发射管同时发光。发射管发出的光能否到达对应接收管，则靠码道的位置决定。码道做在字轮上，随着字轮转动而改变位置。这样，当字轮处于不同位置时，码道的位置也不同，被它挡住的光和透过它到达接收管的光也不一样，从而使接收管呈现的状态也不一样。比如当字轮在显示窗口的数字为“0”时，发射管A、B、D发出的光透过码道到达A1，B1，D1接收管，而发射管C、E发出的光因被码道挡住而无法达到C1、E1接收管，这样，我们可以得到一个二进制编码00101；当字轮在显示窗口的数字为“1”时，发射管B发出的光透过码道达到B1接收管，而发射管A、C、D、E发出的光因被码道挡住而无法达到A1、C1、D1、E1接收管，这样，我们可以得到一个二进制编码10111；每个字轮有十个数字，分别对应10个编码，为了确保精度，我们在两个数字的中间增加一个编码，这样总共是20个编码。通过设计，我们确保每个编码都是唯一对应字轮上的一个位置。CPU根据编码就可以识别出字轮的显示窗口的数字，从而实现表具的直读功能。
实施例3如图5当发射控制信号为高电平时，三极管截止，发光管熄灭当发射控制信号为低电平时，三极管导通，发光管点亮。如图6当光照强度足够时，光敏三极管导通，则输出低电平，当光照强度不够时，光敏三极管截止，则输出高电平。该电路一路的接收电路，每个字轮有五个和该图一样的接收电路，接收电路中的N1和发射电路中的D1对应，N2和D2对应，其余类推。
实施例4本实用新型所适用的远程系统的传输原理如下直读传感器的数据传输采用M-BUS总线方式通讯。
a.M-BUS(Meter-BUS，EN1434-3)是消费类仪表国际通行标准。其拓扑结构为树型总线结构。采用普通的两芯电缆连接，同时完成提供表计电源和数据通信的功能。
b.M-BUS总线在连接时不用区分极性，可按照任意拓扑结构布线施工，其施工成本和难度大大下降。
c.M-BUS总线的工作压力为20V-30V，驱动能力达到300mA，通讯长度可达到100m，通讯速率为2400dps。一根总线可挂100块以上的表计。
d.M-BUS总线具有良好的开放性，可与国外表计直接结构，如美国西门子热量表，德国荷得鲁美特热量表。
实施例5本实用新型的主要技术参数如下1.基表规格及其基本参数产品规格 流量 最大流量最小流量 工作压力范围 工作环境温度J2.5 2.5m3/h 4m3/h 0.025m3/h0.5-50kPa 0-40℃J44m3/h6m3/h 0.04m3/h 0.5-50kPa 0-40℃J66m3/h10m3/h0.06m3/h 0.5-50kPa 0-40℃2.表基计量误差符合GB/T6968-1997中的规定。
机电信号转换计量误差≤±1m3压力损失值≤200Pa。
最大直接远传距离1km。
工作电压12V。
最大瞬时工作电流150mA。
系统平均功耗0.5W。
每次读数时间小于1秒。
本实用新型采用直接读表技术，彻底解决了传统的脉冲计数方式的弊端。该技术直接读取表盘数字即“窗口值”，采集器内无需设置表底数、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”，结束了累计脉冲换数值的历史。直读式表内读数装置读取表计位置参数，不影响表计本身计量精度。这种读数装置稳定可靠，抗干扰能力强，环境适应能力强，彻底解决了脉冲表具在计量过程中因机械振动、电磁干扰、电源影响、字轮倒转等因素产生的“脉冲计量误差”和“掉电脉冲丢失”等问题。本实用新型计量准确，由于不是脉冲表，不进行累加式计量，故不存在二次计量误差，也不存在累计误差，完美地实现了一次表基数与远程抄表数据的一一对应。本实用新型真正做到了“无源”表计。表计的电子部分平时无须加电，只在读表瞬间由采集器供电，内部不设电源，不存在传统方式因电源或电池故障造成的漏计现象。本实用新型安装容易，调试简单；系统无须初始化；维护极为方便，维护的工作量极少。
权利要求1.一种直读式数字计数表控制装置，包括控制主模板、机械传动控制装置、光电转换装置(2)及表具(1)，控制主模板包括微处理器、电源模块、通信模块、非易失性存贮器；机械传动控制装置包括光电编码发射装置(7)、字轮(4)、光电编码接收装置(8)；其特征在于微处理器与通信模块连接，通过通信模块接收主控上位机发出的抄表命令后，依次控制光电编码发射装置(7)点亮发射管(11)，各光源经由光栅变为近似平行光后通过字轮(4)，由光电编码接收装置(8)接收表具(1)读数产生的信号，并将该信号读数经过光电转换装置(2)转换，保存到非易失性存储器中，通过通信模块上传数据至主控上位机；非易失性存储器同时保存该表具(1)的编码；电源模块同时分别为主控制模板、光电编码发射装置(7)和光电编码接收装置(8)提供工作电压。
2.根据权利要求1所述的一种直读式数字计数表控制装置，其特征在于所述的主控上位机即主控制计算机分别经多个数据集中器与多个控制主模板连接，可以带多个数据集中器，所述的每个数据集中器分别与多组表具(1)连接控制。
3.根据权利要求1所述的一种直读式数字计数表控制装置，其特征在于所述的光电编码发射装置(7)包括红外或红光发射管(11)和光电编码发射控制电路(12)，各红外或红光发射管(11)在一个圆周平面内均匀分布，并与光电编码接收装置(8)中的红外或红光光敏元件(10)的位置相对应，且各红外或红光发射管(11)提供发射的平行光源相互不交叉；所述的光电编码接收装置8包括红外或红光光敏元件(10)和接收电路(13)，红外或红光光敏元件(10)在光照下呈低阻抗状态，在无光下呈高阻抗状态，且各红外或红光光敏元件(10)在同一个圆周平面内均匀分布，并与光电编码发射装置(7)中的红外或红光发射管(11)的位置相对应。
4.根据权利要求1所述的一种直读式数字计数表控制装置，其特征在于所述的表具(1)包括字轮(4)、转动轴(5)，字轮(4)之间有光电编码器发射装置(7)和光电编码接收装置(8)，字轮(4)上设有与光电编码发射装置(7)和光电编码接收装置(8)发射或接收的平行光对应的码道(9)；所述的码道(9)是位于字轮(4)上的呈条状扇形的平行光通道，包括位于字轮(4)上转动轴(5)孔两侧的两个码道(9)。
专利摘要本实用新型公开了一种适用于水、电、气等远程抄表系统的能够直接读取和记录读数的计数表控制装置，微处理器与通信模块连接，通过通信模块接收主控上位机发出的抄表命令后，依次控制光电编码发射装置点亮发射管，各光源经由光栅变为近似平行光后通过字轮，由光电编码接收装置接收表具读数产生的信号，并将该该信号读数经过机电转换装置转换，保存到非易失性存储器中，通过通信模块上传数据至主控上位机；本实用新型真正做到了“无源”表计；表计的电子部分平时无须加电，只在读表瞬间由采集器供电，不存在传统方式因电源或电池故障造成的漏计现象，且安装容易，调试简单；系统无须初始化；维护极为方便，维护的工作量极少。
文档编号G01D13/00GK2689176SQ20042003340
公开日2005年3月30日 申请日期2004年3月26日 优先权日2004年3月26日
发明者赵勇, 雷新民, 刘 文, 谢木军 申请人:成都金地光电科技有限公司