专利名称：计量表计数器数字的直接读取装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机械计数器数字直接读取装置，适用于具有机械计数器记录积算数据的仪器仪表。
本实用新型内容本实用新型的设计目的主要针对水、电、气表及其它计量表自动抄表系统存在的抄表数据与计量表读数误差问题，提供一种能直接读取和传输机械计数器数字的装置，通过识别计数器字轮的物理位置，将计数器字轮指向的数字值转换成对应的电子数字信号并传输至远端设备，解决脉冲计量方式抄表系统存在的不足，真正实现计数器读数无误差，所见即所得。
本实用新型的目的是通过如下技术方案来实现的本实用新型包括计数器字轮、传感器电路板、数字信号处理电路板，固定在字轮上的黑白标志圆片与置于传感器电路板上的5只反射型红外对管相对应，将字轮所指数字的物理位置变换成5位二进制组合码信号，数字信号处理电路板对5位二进制编码组合码信号进行译码和转换处理。
本实用新型的计数器字轮上的0-9十个数字，均匀分布在计数器字轮周边，数字之间的夹角为36°；黑白标志圆片对应于计数器字轮上的0-9十个数字划分十个区，每个区的圆心角为36°，黑白标志圆片上0°-180°扇型区域为黑色，180°-360°扇型区域为白色；黑白标志圆片固定在计数器字轮上；传感器电路板上有5只反射型红外对管，其相互间呈36°夹角圆弧排列，它们与计数器字轮转轴同心；固定在计数器字轮上的黑白标志圆片与计数器字轮同步转动，传感器电路板上的5只反射型红外对管对应黑白标志圆片上的不同区域，传感器电路板输出与计数器字轮指向数字相对应的5位二进制组合码信号，数字信号处理电路板对5位二进制组合码信号进行译码和转换处理。
本实用新型还可以把计数器字轮上的0-9十个数字划分十个区，每个区的圆心角为36°，在字轮数字面一侧的360°圆周设置为黑白标志区，即0°-180°圆弧为黑色标志带，180°-360°圆弧为白色标志带，传感器电路板上的5只反射型红外对管，沿着计数器字轮外圆弧安装，相互间呈36°夹角圆弧排列，它们与计数器字轮转轴同心。
本实用新型的一位计数器字轮需要一个黑白标志圆片或在字轮数字面一侧的360°圆周设置为黑白标志区、一个传感器电路板，一个多位机械计数器共用一块数字信号处理电路板。10个5位二进制组合码对应计数器字轮0-9的10个数字，传感器电路板输出的二进制组合码信号是由计数器字轮指示的数字所在的物理位置决定。
本实用新型的数字信号处理电路板上有单片微处理器，可实现计量表读数值直接转换成电子数字信号并通过RS485或I2C总线及其它通信方式传输，在上一级设备或装置上显示计量表的具体读数。
本实用新型的字轮数字面一侧的360°圆周黑白标志区与置于传感器电路板上的5只反射型红外对管相对应。计数器字轮上的0-9十个数字，均匀分布在计数器字轮周边，数字之间的夹角为36°；黑白标志圆片对应于计数器字轮上的0-9十个数字划分十个区，每个区的圆心角为36°，黑白标志圆片上0°-180°扇型区域为黑色，180°-360°扇型区域为白色；黑白标志圆片固定在计数器字轮上；传感器电路板上有5只反射型红外对管，其相互间呈72°夹角圆弧排列。
本实用新型与现有技术相比，解决了脉冲计量方式的水、电、气表及其它计量表自动抄表系统存在的抄表数据与计量表读数误差问题。
图2是本实用新型的字轮数字、黑白标志圆片区域划分和黑白标志圆片固定在字轮上的示意图。
图3是本实用新型的传感器电路板结构示意图。
图4是本实用新型的字轮、黑白标志圆片与传感器电路板上的反射型红外对管及计数器读数窗口之间的关系。
图5是本实用新型的传感器电路板上的反射型红外对管工作状态与计数器字轮指示的数字对应关系。
图6是本实用新型的另一实施例的部件结构示意图图7是本实用新型的结构示意图。
图8是本实用新型的另一实施例的结构示意图。
图9是本实用新型的数字信号处理电路板原理框图。


图10是本实用新型的计数器字轮数字对应的5位二进制组合码表。
本实用新型的工作原理一位二进制数可以表示2种状态，即“0”和“1”，反射型红外对管4为光电传感器，发光管发出的红外光线投射到黑白标志圆片2上时，若反射点在黑色区域上，由于黑色吸收光，红外光不能反射到接收管上，则接收管截止，其输出为高电平“1”；当反射点在白色区域时，则接收管饱和，输出为低电平“0”。计数器字轮1上有10个数字的物理位置，5个数字区域设定为黑色，另外5个数字区域设定为白色，因此，在传感器电路板3上需要5只红外对管4方可识别计数器字轮1上10个数字的物理位置。当计数器字轮1转动时，黑白标志圆片2与计数器字轮1同步转动，5只红外对管(S1、S2、S3、S4、S5)4分别有不同的工作状态(饱和或截止)，传感器电路板3输出与计数器字轮1指向数字相对应的5位二进制组合码信号，见图4(a)和图4(b)所示。因此计数器窗口读数的0至9十个数分别对应十个5位二进制组合码，见图5(a)和图5(b)所示，以图5(a)(0)为例，计数器窗口读数是“0”，5只红外对管S1、S2、S3、S4、S5所对应的区域全部是黑色，5只红外对管的输出状态组合码为“11111”；若计数器窗口读数是“3”，S1、S2对应的区域是黑色、S3、S4、S5对应的区域是白色，则5只红外对管的输出状态组合码为“00011”，见图5(a)(3)所示。计数器字轮0至9十个数对应的5位二进制组合码表见图10(a)和图10(b)。
本实用新型设计了特殊的字轮数字识别结构，10个5位二进制组合码对应计数器字轮“0-9”10个数字，见图10(a)和图10(b)组合码表。该结构很好的解决了计数器字轮1在两个数字交界处出现错误识别的问题，从图5中可以看到，计数器字轮1在两个数字交界处的移动，只存在1只红外对管在黑、白区域之间交界处的进入或离开，因此只会产生这两个数字中的其中一个数的二进制组合码，而不会产生其它数的二进制组合码，所以，采用这种特殊的字轮数字识别结构，在计数器字轮1转动到二个数字临界处就不会出现误码，这也是本实用新型的独特之处。
根据本实用新型的计数器字轮数字的识别原理，本实用新型的另一实施例如图6所示，是由计数器字轮1、传感器电路板3和数字信号处理电路板5组成。计数器字轮1上有0-9十个数字，均匀分布在计数器字轮1周边，数字之间的夹角为36°，在字轮数字面一侧的360°圆周设置为黑白标志区6，即0°-180°圆弧为黑色标志带，180°-360°圆弧为白色标志带，传感器电路板3上的5只反射型红外对管(S1、S2、S3、S4、S5)4，沿着计数器字轮1外圆弧安装，相互间呈36°夹角圆弧排列，它们与计数器字轮转轴同心。该结构的字轮数字识别方式与前一种有黑白标志圆片方式的相同，输出的二进制组合码见图10(a)组合码表。
上述是一位计数器字轮数字的识别原理，机械计数器一般由多个字轮组成，实施例一的组装结构是黑白标志圆片2分别固定在每个计数器字轮1上，在每两个字轮之间和最高位字轮的外侧，需各安装一块传感器电路板3；实施例二的组装结构是在每个计数器字轮1上标识黑白区6，在每个字轮的外圆弧外侧，需各安装一块传感器电路板3。一个多位机械计数器共用一块数字信号处理电路板5，传感器电路板3固定在数字信号处理电路板5上，数字信号处理电路板5固定在机械计数器支架上，见图7、图8所示。
本实用新型的数字信号处理板5是一个单片机系统，由单片机、开关量信号输入电路、片选电路、通信接口电路等组成，见图9所示，主要将传感器电路板3上的5只红外对管(S1、S2、S3、S4、S5)4对应黑白标志圆片2(或对应字轮数字面一侧的360°圆周黑白标志区)产生的5位二进制组合码信号进行译码和转换处理，实现计量表计数器读数值直接转换成电子数字信号并通过RS485或I2C总线及其它通信方式传输。
本实用新型的字轮数字识别技术在应用时，可能因计量表内部结构、空间的差异，造成黑白标志圆片2固定在计数器字轮1上的角度(或计数器字轮上黑白标志区域6的设置)不同，以及传感器电路板3相对安装位置的不一样，则传感器电路板3将产生不同的5位二进制组合码，因此本实用新型的不同的结构、不同的位置，其计数器字轮1指向数字对应的5位二进制组合码也是不一样的，但无论黑白标志与传感器电路板相对安装位置如何，都可以获得计数器字轮1指向数字对应的、也是唯一的5位二进制组合码信号，可通过数字信号处理电路板5对组合码进行译码和转换得到字轮的读数值。
计量表计数器数字的直接读取和传输装置结构简单，实现容易，平时可以不供电，只在需要读数时，才需供电。
权利要求1.计量表计数器数字的直接读取装置，包括计数器字轮(1)、传感器电路板(3)、数字信号处理电路板(5)，其特征是固定在字轮(1)上的黑白标志圆片(2)与置于传感器电路板(3)上的5只反射型红外对管(4)相对应，将字轮(1)所指数字的物理位置变换成5位二进制组合码信号，数字信号处理电路板(5)对5位二进制编码组合码信号进行译码和转换处理。
2.根据权利要求1所述的计量表计数器数字的直接读取装置，其特征是计数器字轮(1)上的0-9十个数字，均匀分布在计数器字轮(1)周边，数字之间的夹角为36°；黑白标志圆片(2)对应于计数器字轮(1)上的0-9十个数字划分十个区，每个区的圆心角为36°，黑白标志圆片(2)上0°-180°扇型区域为黑色，180°-360°扇型区域为白色；黑白标志圆片(2)固定在计数器字轮(1)上；传感器电路板(3)上有5只反射型红外对管(4)，其相互间呈36°夹角圆弧排列(或呈72°夹角圆弧排列)，它们与计数器字轮转轴同心；固定在计数器字轮(1)上的黑白标志圆片(2)与计数器字轮(1)同步转动，传感器电路板(3)上的5只反射型红外对管(4)对应黑白标志圆片(2)上的不同区域，传感器电路板(3)输出与计数器字轮(1)指向数字相对应的5位二进制组合码信号，数字信号处理电路板(5)对5位二进制组合码信号进行译码和转换处理。
3.根据权利要求1所述的计量表计数器数字的直接读取装置，其特征是计数器字轮(1)上的0-9十个数字划分十个区，每个区的圆心角为36°，在字轮数字面一侧的360°圆周设置为黑白标志区(6)，即0°-180°圆弧为黑色标志带，180°-360°圆弧为白色标志带，传感器电路板(3)上的5只反射型红外对管(4)，沿着计数器字轮(1)外圆弧安装，相互间呈36°夹角圆弧排列，它们与计数器字轮转轴同心。
4.根据权利要求2或3所述的计量表计数器数字的直接读取装置，其特征是一位计数器字轮(1)需要一个黑白标志圆片(2)或在字轮数字面一侧的360°圆周设置为黑白标志区(6)、一个传感器电路板(3)，一个多位机械计数器共用一块数字信号处理电路板(5)。
5.根据权利要求2或3所述的计量表计数器数字的直接读取装置，其特征是10个5位二进制组合码对应计数器字轮0-9的10个数字，传感器电路板(3)输出的二进制组合码信号是由计数器字轮(1)指示的数字所在的物理位置决定。
6.根据权利要求1所述的计量表计数器数字的直接读取装置，其特征是数字信号处理电路板(5)上有单片微处理器，可实现计量表读数值直接转换成电子数字信号并通过RS485或I2C总线及其它通信方式传输，在上一级设备或装置上显示计量表的具体读数。
7.根据权利要求1所述的计量表计数器数字的直接读取装置，其特征是所述字轮数字面一侧的360°圆周黑白标志区与置于传感器电路板上的5只反射型红外对管相对应。
8根据权利要求1所述的计量表计数器数字的直接读取装置，其特征是计数器字轮(1)上的0-9十个数字，均匀分布在计数器字轮(1)周边，数字之间的夹角为36°；黑白标志圆片(2)对应于计数器字轮(1)上的0-9十个数字划分十个区，每个区的圆心角为36°，黑白标志圆片(2)上0°-180°扇型区域为黑色，180°-360°扇型区域为白色；黑白标志圆片(2)固定在计数器字轮(1)上；传感器电路板(3)上有5只反射型红外对管(4)，其相互间呈72°夹角圆弧排列，它们与计数器字轮转轴同心。
专利摘要本实用新型涉及计量表计数器数字直接读取和数据传输，适用于具有机械计数器记录积算数据的仪器仪表。它包括计数器字轮、黑白标志圆片、传感器电路板、数字信号处理电路板。固定在计数器字轮上的黑白标志圆片与置于光电传感器电路板上的5只反射型红外对管相对应(另一种结构方式是字轮数字面一侧的360°圆周黑白标志区与置于光电传感器电路板上的5只反射型红外对管相对应)，将计数器字轮所指数字的物理位置变换成5位二进制组合码信号，数字信号处理电路板对5位二进制编码组合码信号进行译码和转换处理。本实用新型与现有技术相比具有结构简单，实现容易，平时可以不供电，只在需要读数时，才需供电等优点。
文档编号G01D1/00GK2566226SQ02273128
公开日2003年8月13日 申请日期2002年9月6日 优先权日2002年9月6日
发明者罗文杰 申请人:深圳市成星自动化系统有限公司