專利名稱：一種碼盤計數(shù)編碼器的制作方法
一種碼盤計數(shù)編碼器
技術領域：
本發(fā)明涉及儀表數(shù)據(jù)光電轉換裝置，具體地是一種碼盤式儀表的數(shù)據(jù)變換裝置。
背景技術：
目前大部分水表、燃氣表都是機械式的，需要人工目測儀表數(shù)據(jù)，然后記錄備用。為了實現(xiàn)對上述機械儀表的電子方式讀取，出現(xiàn)了采用光電轉換方法將儀表碼盤上0 9十個數(shù)字轉換成十組相對應的電信號的裝置，其不足之處是采集數(shù)據(jù)時，若恰逢低位碼盤通過撥輪帶動高位碼盤進位的臨界狀態(tài)，信號很容易發(fā)生轉換錯誤，即沒有進位可能會得到已經(jīng)進位的數(shù)據(jù)，而已經(jīng)進位卻可能得到?jīng)]有進位的數(shù)據(jù)，從而不能正確顯示實際讀數(shù)。
此外，現(xiàn)有的技術方案中的發(fā)光元件為雙向設置且沒有涉及遮光裝置，信號容易受到外界光源干擾。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種防止儀表數(shù)據(jù)進位時產(chǎn)生誤碼的碼盤計數(shù)編碼器，提高計數(shù)器光電轉換的準確性和可靠性，結構優(yōu)化，降低加工裝配要求且制造成本低。本發(fā)明的進一步目的是防止外界光源干擾碼盤的光電信號。 本發(fā)明的技術方案如下一種碼盤計數(shù)編碼器，包括橫置的碼盤軸和套裝在碼盤軸上的復數(shù)個碼盤，碼盤的兩側設置復數(shù)個對應的信號發(fā)射元件和信號接收元件，所述的信號接收元件連接一編碼板，所述碼盤的輪幅上開設兩條弧形通槽，所述的輪幅分為20等份的扇形部，相鄰的兩個扇形部構成一個數(shù)字區(qū)，各數(shù)字區(qū)按0 9依序排列，所述的兩條弧形通槽的長度為扇形部的整數(shù)倍，兩條弧形通槽分為一長槽和一短槽，其中短槽的一端跨設在相鄰數(shù)字區(qū)相鄰的扇形部中。當然，長槽的設置位置也可根據(jù)需要作相應安排。
隨著碼盤的轉動，各信號發(fā)射元件發(fā)出光信號，其中有的光信號通過通槽到達信號接收元件，有的光信號則被碼盤擋住，將各信號發(fā)射元件編號，信號接收元件將變化和未變化的光線編號記錄并發(fā)送給編碼板，即為一組信號。 為了正確無誤地識別碼盤的0 9十個數(shù)字，特別是低位碼盤在從9向0轉動時，高位碼盤讀數(shù)正處于變位的臨界位置。所以，至少需要識別20個位置的電信號，包括0 9等10個數(shù)字的確定位置及其相鄰數(shù)字之間的臨界過渡位置，此20個位置的電信號可以為后續(xù)的軟件程序判別讀數(shù)是否正確提供數(shù)據(jù)上的支持。但是，若識別的位置劃分過多，需要的傳感器件越多，加工裝配精度越高，成本就越高。而且能夠得到20個位置的電信號的碼盤結構種類很多，需要優(yōu)化。 經(jīng)過反復測試和研究比較，本發(fā)明將碼盤的輪幅分為20等份的扇形部，輪幅上開設兩條弧形通槽，分為一長槽和一短槽，兩條弧形通槽的長度為扇形部的整數(shù)倍，其中短槽的一端跨設在相鄰數(shù)字區(qū)的相鄰扇形部中。如此，碼盤每轉過一個扇形部的弧度，則至少有一個通槽的端部與一個信號發(fā)射元件在軸向上發(fā)生了一次交叉，發(fā)生交叉的信號發(fā)射元件發(fā)出的光信號能否到達信號接收元件的狀態(tài)也就發(fā)生改變，即得到了另外一組不同的信號。 對于防止解讀誤碼而言，只要使臨界位置不產(chǎn)生誤碼即可，故每個數(shù)字區(qū)分為兩個扇形部為最佳方案，過多的劃分對鑒別誤碼無更多意義，如此，只需要在碼盤輪幅上開兩條通槽，設置20個扇形部，即可使得碼盤轉動一圈產(chǎn)生20組信號，即防止誤碼，又優(yōu)化了結構，避免了復雜結構導致的加工裝配問題，有助于控制制造成本。與此同時，均分數(shù)字區(qū)后，臨界狀態(tài)碼每次均規(guī)則出現(xiàn)，有助于簡化編程及提高識別的準確可靠性。
作為上述技術方案的進一步完善和優(yōu)化，本發(fā)明采取如下措施
所述的弧形通槽設于碼盤半徑的2/3處。通槽位置過低則會影響信號的準確度，過高則會導致通槽外的碼盤部分過薄而不牢固。同理，所述的弧形通槽的寬度最佳為碼盤半徑的1/4。 所述的信號發(fā)射元件和信號接收元件分別固裝在發(fā)射板和接收板上，所述的發(fā)射板和接收板間隔地套裝在碼盤軸上并連接在平置的編碼板上，編碼板上設置編碼處理電路。該編碼處理電路包括用于邏輯判斷誤碼的控制芯片，該控制芯片對信號接收元件的發(fā)來的信號進行編碼處理。 所述的碼盤兩側設有豎置的帶蓋板的輪狀遮光罩，遮光罩側壁上設有通光孔，發(fā)射板與接收板被封罩在對應的遮光罩內。遮光罩上的通光孔引導光線從發(fā)射板射向接收板，整個遮光罩排除外界光源的干擾。 所述的發(fā)射板上單面設置信號發(fā)射元件，并在信號發(fā)射元件的發(fā)光處設缺口 ，所
述的接收板上設置信號接收元件。所述的信號發(fā)射元件和信號接收元件分別是貼片式發(fā)光
二極管和光敏元件。在一個軸向上，只需一個發(fā)光二極管即可向一個發(fā)射板的兩側發(fā)出足
夠的光線，減少電子元件和發(fā)射板的使用量，節(jié)約成本和降低裝配難度。 所述的發(fā)光二極管的側壁固定在發(fā)射板上，發(fā)光二極管的兩個引腳分跨于所述的
缺口的兩側。對貼片的發(fā)光二極管相對發(fā)射板的位置做改進，使其側壁固定在發(fā)射板上，發(fā)
光處位于缺口處，以實現(xiàn)雙向發(fā)光。 所述的信號發(fā)射元件和信號接收元件分布在以碼盤軸為中心的圓周上，共有5對并且均勻分布。5對信號接收元件就意味著每組信號有5位，能夠滿足裝置所需的20組信號的數(shù)量需求。 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的突出優(yōu)點是碼盤的輪幅優(yōu)化為20等份的扇形部，輪幅上開設的兩條通槽按限定的位置和弧長安排，既滿足了排除誤碼的要求，又優(yōu)化了編碼器的結構和加工、裝配工序，同時有助于提高數(shù)據(jù)轉換的識別準確性。增設遮光部件和提供一發(fā)光元件雙向發(fā)射信號的結構，有效地排除外界光源的干擾，使光信號穩(wěn)定準確，明顯地減少了發(fā)生元件和發(fā)射板的數(shù)量和裝配難度。


圖1為本發(fā)明結構示意圖； 圖2為本發(fā)明分解圖； 圖3為本發(fā)明的發(fā)射板側視圖； 圖4為本發(fā)明的發(fā)射板上缺口的分布圖(即圖3的后視圖)；
圖5為本發(fā)明的第一種碼盤的弧形通槽分布4
圖6為本發(fā)明的第二種碼盤的弧形通槽分布 圖7為本發(fā)明的第三種碼盤的弧形通槽分布 圖8為本發(fā)明的第四種碼盤的弧形通槽分布圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發(fā)明作詳細描述。 參圖l-4，一種碼盤計數(shù)編碼器，包括橫置的碼盤軸1和套裝在碼盤軸上的4個碼盤2，各個碼盤2的兩側分別設置套裝在碼盤軸1上的發(fā)射板3和接收板4，發(fā)射板3上單面設有貼片發(fā)光二極管8，并在發(fā)光二極管8的發(fā)光處設缺口 9，接收板4上設光敏元件。發(fā)光二極管8的側壁(而不是常規(guī)的底部)固定在發(fā)射板3上，其兩個引腳分跨于缺口 9的兩側。在一個軸向上，只需一個發(fā)光二極管8即可向一個發(fā)射板的兩側發(fā)出足夠的光線，減少電子元件使用量，節(jié)約成本。 發(fā)射板3和接收板4豎置連接在編碼板7上，發(fā)光二極管8和光敏元件分布在以碼盤軸1為中心的圓周上，并且均勻分布。所述的發(fā)射板3與接收板4由輪狀遮光罩5封罩。遮光罩5由罩體和蓋板組成，豎置于碼盤2兩側，并在側壁上設有引導光線從發(fā)射板射向接收板的通光孔，整個遮光罩5排除外界光源對本發(fā)明光電信號的干擾。
所述碼盤2的輪幅上開設兩條弧形通槽6，所述的輪幅分為20等份的扇形部，即每個扇形部的扇形角為18° ，相鄰的兩個扇形部構成一個數(shù)字區(qū)，各數(shù)字區(qū)按0 9依序排列。所述的兩條弧形通槽6的長度為扇形部的整數(shù)倍，兩條弧形通槽6分為一長槽和一短槽，其中短槽的一端跨設在相鄰數(shù)字區(qū)的相鄰扇形部中，例如圖5所示的數(shù)字區(qū)的7與8相鄰的扇形部7b與8a中；圖6所示的數(shù)字區(qū)的8與9相鄰的8b與9a中。對于長槽而言，可以使其一端跨設在相鄰數(shù)字區(qū)的相鄰扇形部中，如圖5的數(shù)字區(qū)2和3相鄰的扇形部2b和3a中，圖7的扇形部Ob與la中。 弧形通槽6設于碼盤2半徑的2/3處，寬度為碼盤半徑的1/4。 發(fā)射板3上的各發(fā)光二極管8發(fā)出光線，其中有的光線通過碼盤上2的通槽6到
達接收板4上的光敏元件，有的光線則被碼盤2無通槽處擋住。將發(fā)光二極管8編號，光敏
元件將變化和未變化的光線編號記錄并發(fā)送到編碼板7，即為一組信號，編碼板7上設置編
碼處理電路，編碼處理電路包括用于邏輯判斷誤碼的控制芯片，該控制芯片對光敏元件的
發(fā)來的信號進行編碼處理并輸出正確信號。 在碼盤2轉動過程中通槽6與的發(fā)光二極管8相對位置發(fā)生改變，而碼盤2每轉過18° ，也就是一個扇形部的弧度，此時各發(fā)光二極管8發(fā)出的光線到達光敏元件的編號會發(fā)生改變，即得到了另外一組不同的信號。如此，碼盤2轉動一圈產(chǎn)生20組信號，每一個數(shù)字區(qū)對應兩組信號，換言之，各有兩組信號分別對應一個數(shù)字區(qū)的前后兩個扇形部。
兩個通槽的位置相互關系是根據(jù)循環(huán)二進制碼，即格雷碼確定的，保證相鄰組信號只有一位差別，因而不會出現(xiàn)跳躍式變化。圖5-8示出兩條弧形通槽6與扇形部相對應的長度和位置 圖5 :長槽為為7個扇形部，短槽為3個扇形部，兩者相隔也是7個扇形部和3個扇形部。 圖6 :長槽為為6個扇形部，短槽為2個扇形部，兩者相隔分別是9個扇形部和3個
5扇形部。 圖7 :長槽為為7個扇形部，短槽為5個扇形部，兩者相隔分別是6個扇形部和2個 扇形部。 圖8 :長槽為為5個扇形部，短槽為3個扇形部，兩者相隔分別是10個扇形部和2 個扇形部。 在圖5 8中，A、 B、 C、 D、 E為五對發(fā)光二極管和光敏元件，箭頭示意為光線垂直射 入碼盤，光線通過通槽6的代表l，則圖3所示的碼盤產(chǎn)生的20組格雷碼是10011， 10001， 10101，00101，00111，00011，01011，01010，01110，00110，10110，10100，11100，01100， 01101， 01001， 11001， 11000， 11010， 10010。若光線通過通槽6的代表o，則得到的格雷碼是 上述的反碼，上述格雷碼轉換成十進制數(shù)字可以表示為0a， 0b， la， lb， 2a， 2b， 3a， 3b， 4a， 4b， 5a， 5b， 6a， 6b， 7a， 7b， 8a， 8b， 9a， 9b。 如圖4所示的碼盤，光線通過通槽6的代表1，產(chǎn)生的格雷碼為01000,01001， 11001，11000，10000，10010，10011，10001，00001，00101，00111，00011，00010，01010， 01110，00110，00100， 10100， 11100，01100。轉換成十進制數(shù)字可以表示為0a，0b， la， lb，2a， 2b， 3a， 3b， 4a， 4b， 5a， 5b， 6a， 6b， 7a， 7b， 8a， 8b， 9a， 9b。 如圖5所示的碼盤，光線通過通槽6的代表1，產(chǎn)生的格雷碼為01001， 11001， 11011，11010，10010，10011，10111，10101，00101，00111，01111，01011，01010，01110， 11110， 10110， 10100， 11100， 11101，01101。轉換成十進制數(shù)字可以表示為0a，0b， la， lb，2a， 2b， 3a， 3b， 4a， 4b， 5a， 5b， 6a， 6b， 7a， 7b， 8a， 8b， 9a， 9b。 如圖6所示的碼盤，光線通過通槽6的代表1，產(chǎn)生的格雷碼為01001， 11001， 10001，10000，10010，10011，00011，00001，00101，00111，00110，00010，01010，01110， OllOO，OOlOO， 10100， 11100， 11000，01000。轉換成十進制數(shù)字可以表示為0a，0b， la， lb，2a， 2b， 3a， 3b， 4a， 4b， 5a， 5b， 6a， 6b， 7a， 7b， 8a， 8b， 9a， 9b。 根據(jù)上述在碼盤轉動時預設形成的格雷碼，通過相應編程軟件的分析處理，棄用 其中的誤碼，只輸出正確位置讀書的格雷碼，從而實現(xiàn)準確計數(shù)。以19進位到20為例，低 位碼盤由9轉到O，高位碼盤由1轉到2，進位過程中會出現(xiàn)四種組合lb9b、lb0a、2a0a或 2a9b，顯然lbOa和2a9b這個兩個數(shù)據(jù)是誤碼，因為高位數(shù)字1到了尾部b，低位的不可能還 是0a，所以應當判斷為已經(jīng)進位，正確讀數(shù)應為2a0a，即為20。同理，低位數(shù)字為9b，高位 數(shù)字2不應當在首部a，而應該在尾部b，所以應當判斷為沒有進位，正確讀數(shù)應為lb9b，即 為19。
權利要求
一種碼盤計數(shù)編碼器，包括橫置的碼盤軸(1)和套裝在碼盤軸上(1)的復數(shù)個碼盤(2)，碼盤(2)的兩側設置復數(shù)個對應的信號發(fā)射元件和信號接收元件，所述的信號接收元件連接一編碼板(7)，所述碼盤(2)的輪幅上開設兩條弧形通槽(6)，其特征在于所述的輪幅分為20等份的扇形部，相鄰的兩個扇形部構成一個數(shù)字區(qū)，各數(shù)字區(qū)按0～9依序排列，所述的兩條弧形通槽(6)的長度為扇形部的整數(shù)倍，兩條弧形通槽(6)分為一長槽和一短槽，其中短槽的一端跨設在相鄰數(shù)字區(qū)相鄰的扇形部中。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種碼盤計數(shù)編碼器，其特征在于所述的弧形通槽(6)設于碼盤(2)半徑的2/3處。
3. 根據(jù)權利要求2所述的一種碼盤計數(shù)編碼器，其特征在于所述的弧形通槽(6)的寬度為碼盤半徑的1/4。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種碼盤計數(shù)編碼器，其特征在于所述的信號發(fā)射元件和信號接收元件分別固裝在發(fā)射板(3)和接收板(4)上，所述的發(fā)射板(3)和接收板(4)間隔地套裝在碼盤軸(1)上，并連接在平置的編碼板(7)上，編碼板(7)上設置編碼處理電路。
5. 根據(jù)權利要求4所述的一種碼盤計數(shù)編碼器，其特征在于所述的碼盤(2)兩側設有豎置的帶蓋板的輪狀遮光罩(5)，遮光罩(5)側壁上設有通光孔，發(fā)射板(3)與接收板(4)被封罩在對應的遮光罩(5)內。
6. 根據(jù)權利要求5所述的一種碼盤計數(shù)編碼器，其特征在于所述的發(fā)射板(3)上單面設置信號發(fā)射元件，并在信號發(fā)射元件的發(fā)光處設缺口 (9)，所述的接收板(4)上信號接收元件設在缺口 (9)對應處。
7. 根據(jù)權利要求1或3或6所述的一種碼盤計數(shù)編碼器，其特征在于所述的信號發(fā)射元件和信號接收元件分別是貼片式發(fā)光二極管(8)和光敏元件。
8. 根據(jù)權利要求7所述的一種碼盤計數(shù)編碼器，其特征在于所述的發(fā)光二極管(8)的側壁固定在發(fā)射板(3)上，發(fā)光二極管(8)的兩個引腳分跨于所述的缺口 (9)的兩側。
9. 根據(jù)權利要求7所述的一種碼盤計數(shù)編碼器，其特征在于所述的信號發(fā)射元件和信號接收元件分布在以碼盤軸(1)為中心的圓周上，共有5對并且均勻分布。
全文摘要
一種碼盤計數(shù)編碼器，涉及儀表數(shù)據(jù)光電轉換裝置?，F(xiàn)有技術中，為實現(xiàn)對機械儀表的電子方式讀取，采用了光電轉換方法將儀表碼盤上0～9十個數(shù)字轉換成十組相對應的電信號的裝置，其不足之處是采集數(shù)據(jù)時，若恰逢低位碼盤通過撥輪帶動高位碼盤進位的臨界狀態(tài)，信號很容易發(fā)生轉換錯誤。本發(fā)明將碼盤的輪幅分為20等份的扇形部，輪幅上開設的兩條弧形通槽分為一長槽和一短槽，其中短槽的一端跨設在相鄰數(shù)字區(qū)相鄰的扇形部中。如此，碼盤的輪幅優(yōu)化為20等份的扇形部，輪幅上開設的兩條通槽按限定的位置和弧長安排，既滿足了排除誤碼的要求，又優(yōu)化了編碼器的結構和加工、裝配工序。
文檔編號G01D5/347GK101750109SQ20091030675
公開日2010年6月23日 申請日期2009年9月9日 優(yōu)先權日2009年9月9日
發(fā)明者劉健, 孫一磊, 謝堅良, 鄭玉斌 申請人:杭州水表有限公司