專利名稱：一種碼盤計(jì)數(shù)編碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種碼盤計(jì)數(shù)編碼器
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及儀表數(shù)據(jù)光電轉(zhuǎn)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(shù)：
目前大部分水表、燃?xì)獗矶际菣C(jī)械式的，需要人工目測(cè)儀表數(shù)據(jù)，然后記錄備用。 為了實(shí)現(xiàn)對(duì)上述機(jī)械儀表的電子方式讀取，出現(xiàn)了采用光電轉(zhuǎn)換方法將儀表碼盤上0 9 十個(gè)數(shù)字轉(zhuǎn)換成十組相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)的裝置，其不足之處是采集數(shù)據(jù)時(shí)，若恰逢低位碼盤 通過撥輪帶動(dòng)高位碼盤進(jìn)位的臨界狀態(tài)，信號(hào)很容易發(fā)生轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤，即沒有進(jìn)位可能會(huì)得 到已經(jīng)進(jìn)位的數(shù)據(jù)，而已經(jīng)進(jìn)位卻可能得到?jīng)]有進(jìn)位的數(shù)據(jù)，從而不能正確顯示實(shí)際讀數(shù)。 此外，現(xiàn)有的技術(shù)方案中的發(fā)光元件為雙向設(shè)置且沒有涉及遮光裝置，信號(hào)容易 受到外界光源干擾。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種防止儀表數(shù)據(jù)進(jìn)位時(shí)產(chǎn)生誤碼的碼盤計(jì)數(shù)編碼器， 提高計(jì)數(shù)器光電轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確性和可靠性，結(jié)構(gòu)優(yōu)化，降低加工裝配要求且制造成本低。本實(shí) 用新型的進(jìn)一步目的是防止外界光源干擾碼盤的光電信號(hào)。 本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種碼盤計(jì)數(shù)編碼器，包括橫置的碼盤軸和套裝在 碼盤軸上的復(fù)數(shù)個(gè)碼盤，碼盤的兩側(cè)設(shè)置復(fù)數(shù)個(gè)對(duì)應(yīng)的信號(hào)發(fā)射元件和信號(hào)接收元件，所 述的信號(hào)接收元件連接一編碼板，所述碼盤的輪幅上開設(shè)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(gè)扇形部構(gòu)成一個(gè)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(zhǎng)度為扇形部的整數(shù)倍。所述的兩條弧形通槽分為一長(zhǎng)槽和一短槽，其中 短槽的一端跨設(shè)在相鄰數(shù)字區(qū)相鄰的扇形部中。當(dāng)然，長(zhǎng)槽的設(shè)置位置也可根據(jù)需要作相 應(yīng)安排。 隨著碼盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，各信號(hào)發(fā)射元件發(fā)出光信號(hào)，其中有的光信號(hào)通過通槽到達(dá)信 號(hào)接收元件，有的光信號(hào)則被碼盤擋住，將各信號(hào)發(fā)射元件編號(hào)，信號(hào)接收元件將變化和未 變化的光線編號(hào)記錄并發(fā)送給編碼板，即為一組信號(hào)。 為了正確無誤地識(shí)別碼盤的0 9十個(gè)數(shù)字，特別是低位碼盤在從9向0轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 高位碼盤讀數(shù)正處于變位的臨界位置。所以，至少需要識(shí)別20個(gè)位置的電信號(hào)，包括0 9 等10個(gè)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(gè)位置的電信號(hào)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(shí)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(gè)位置的電信號(hào)的碼 盤結(jié)構(gòu)種類很多，需要優(yōu)化。 經(jīng)過反復(fù)測(cè)試和研究比較，本實(shí)用新型將碼盤的輪幅分為20等份的扇形部，輪幅 上開設(shè)兩條弧形通槽，分為一長(zhǎng)槽和一短槽，兩條弧形通槽的長(zhǎng)度為扇形部的整數(shù)倍，其中 短槽的一端跨設(shè)在相鄰數(shù)字區(qū)的相鄰扇形部中。如此，碼盤每轉(zhuǎn)過一個(gè)扇形部的弧度，則至少有一個(gè)通槽的端部與一個(gè)信號(hào)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(hào)發(fā)射 元件發(fā)出的光信號(hào)能否到達(dá)信號(hào)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(hào)。 對(duì)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(gè)數(shù)字區(qū)分為兩 個(gè)扇形部為最佳方案，過多的劃分對(duì)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(shè)置20個(gè)扇形部，即可使得碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)一圈產(chǎn)生20組信號(hào)，即防止誤碼，又優(yōu)化了結(jié) 構(gòu)，避免了復(fù)雜結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的加工裝配問題，有助于控制制造成本。與此同時(shí)，均分?jǐn)?shù)字區(qū)后， 臨界狀態(tài)碼每次均規(guī)則出現(xiàn)，有助于簡(jiǎn)化編程及提高識(shí)別的準(zhǔn)確可靠性。 作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步完善和優(yōu)化，本實(shí)用新型采取如下措施 所述的弧形通槽設(shè)于碼盤半徑的2/3處。通槽位置過低則會(huì)影響信號(hào)的準(zhǔn)確度， 過高則會(huì)導(dǎo)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(hào)發(fā)射元件和信號(hào)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(shè)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(duì)信號(hào)接收元件的發(fā) 來的信號(hào)進(jìn)行編碼處理。 所述的碼盤兩側(cè)設(shè)有豎置的帶蓋板的輪狀遮光罩，遮光罩側(cè)壁上設(shè)有通光孔，發(fā) 射板與接收板被封罩在對(duì)應(yīng)的遮光罩內(nèi)。遮光罩上的通光孔引導(dǎo)光線從發(fā)射板射向接收 板，整個(gè)遮光罩排除外界光源的干擾。 所述的發(fā)射板上單面設(shè)置信號(hào)發(fā)射元件，并在信號(hào)發(fā)射元件的發(fā)光處設(shè)缺口 ，所
述的接收板上設(shè)置信號(hào)接收元件。所述的信號(hào)發(fā)射元件和信號(hào)接收元件分別是貼片式發(fā)光
二極管和光敏元件。在一個(gè)軸向上，只需一個(gè)發(fā)光二極管即可向一個(gè)發(fā)射板的兩側(cè)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(cè)壁固定在發(fā)射板上，發(fā)光二極管的兩個(gè)引腳分跨于所述的
缺口的兩側(cè)。對(duì)貼片的發(fā)光二極管相對(duì)發(fā)射板的位置做改進(jìn)，使其側(cè)壁固定在發(fā)射板上，發(fā)
光處位于缺口處，以實(shí)現(xiàn)雙向發(fā)光。 所述的信號(hào)發(fā)射元件和信號(hào)接收元件分布在以碼盤軸為中心的圓周上，共有5對(duì) 并且均勻分布。5對(duì)信號(hào)接收元件就意味著每組信號(hào)有5位，能夠滿足裝置所需的20組信 號(hào)的數(shù)量需求。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的突出優(yōu)點(diǎn)是碼盤的輪幅優(yōu)化為20等份的扇形 部，輪幅上開設(shè)的兩條通槽按限定的位置和弧長(zhǎng)安排，既滿足了排除誤碼的要求，又優(yōu)化了 編碼器的結(jié)構(gòu)和加工、裝配工序，同時(shí)有助于提高數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的識(shí)別準(zhǔn)確性。增設(shè)遮光部件和 提供一發(fā)光元件雙向發(fā)射信號(hào)的結(jié)構(gòu)，有效地排除外界光源的干擾，使光信號(hào)穩(wěn)定準(zhǔn)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為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實(shí)用新型分解圖； 圖3為本實(shí)用新型的發(fā)射板側(cè)視圖；[0021] 圖4為本實(shí)用新型的發(fā)射板上缺口的分布圖(即圖3的后視圖)； 圖5為本實(shí)用新型的第一種碼盤的弧形通槽分布圖； 圖6為本實(shí)用新型的第二種碼盤的弧形通槽分布圖； 圖7為本實(shí)用新型的第三種碼盤的弧形通槽分布圖； 圖8為本實(shí)用新型的第四種碼盤的弧形通槽分布圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)描述。 參圖廠4，一種碼盤計(jì)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(gè)碼 盤2，各個(gè)碼盤2的兩側(cè)分別設(shè)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(shè)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(shè)缺口 9，接收板4上設(shè)光敏元件。發(fā) 光二極管8的側(cè)壁(而不是常規(guī)的底部)固定在發(fā)射板3上，其兩個(gè)引腳分跨于缺口 9的 兩側(cè)。在一個(gè)軸向上，只需一個(gè)發(fā)光二極管8即可向一個(gè)發(fā)射板的兩側(cè)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(cè)，并在側(cè)壁上設(shè)有引導(dǎo)光線從發(fā)射板射 向接收板的通光孔，整個(gè)遮光罩5排除外界光源對(duì)本實(shí)用新型光電信號(hào)的干擾。 所述碼盤2的輪幅上開設(shè)兩條弧形通槽6，所述的輪幅分為20等份的扇形部，即 每個(gè)扇形部的扇形角為18° ，相鄰的兩個(gè)扇形部構(gòu)成一個(gè)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(zhǎng)度為扇形部的整數(shù)倍，兩條弧形通槽6分為一長(zhǎng)槽和一 短槽，其中短槽的一端跨設(shè)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(duì)于長(zhǎng)槽而言， 可以使其一端跨設(shè)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(shè)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(dá)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(hào)，光敏
元件將收到和未收到的光線編號(hào)記錄并發(fā)送到編碼板7，即為一組信號(hào)，編碼板7上設(shè)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(duì)光敏元件的
發(fā)來的信號(hào)進(jìn)行編碼處理并輸出正確信號(hào)。 在碼盤2轉(zhuǎn)動(dòng)過程中通槽6與的發(fā)光二極管8相對(duì)位置發(fā)生改變，而碼盤2每轉(zhuǎn) 過18° ，也就是一個(gè)扇形部的弧度，此時(shí)各發(fā)光二極管8發(fā)出的光線到達(dá)光敏元件的編號(hào) 會(huì)發(fā)生改變，即得到了另外一組不同的信號(hào)。如此，碼盤2轉(zhuǎn)動(dòng)一圈產(chǎn)生20組信號(hào)，每一個(gè) 數(shù)字區(qū)對(duì)應(yīng)兩組信號(hào)，換言之，各有兩組信號(hào)分別對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)字區(qū)的前后兩個(gè)扇形部。 兩個(gè)通槽的位置相互關(guān)系是根據(jù)循環(huán)二進(jìn)制碼，即格雷碼確定的，保證相鄰組信 號(hào)只有一位差別，因而不會(huì)出現(xiàn)跳躍式變化。圖58示出兩條弧形通槽6與扇形部相對(duì)應(yīng)的 長(zhǎng)度和位置 圖5 :長(zhǎng)槽為為7個(gè)扇形部，短槽為3個(gè)扇形部，兩者相隔也是7個(gè)扇形部和3個(gè)扇形部。 圖6 :長(zhǎng)槽為為6個(gè)扇形部，短槽為2個(gè)扇形部，兩者相隔分別是9個(gè)扇形部和3個(gè) 扇形部 圖7 :長(zhǎng)槽為為7個(gè)扇形部，短槽為5個(gè)扇形部，兩者相隔分別是6個(gè)扇形部和2個(gè) 扇形部 圖8 :長(zhǎng)槽為為5個(gè)扇形部，短槽為3個(gè)扇形部，兩者相隔分別是10個(gè)扇形部和2 個(gè)扇形部 在圖58中，A、 B、 C、 D、 E為五對(duì)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(zhuǎn)換成十進(jìn)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(zhuǎn)換成十進(jìn)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(zhuǎn)換成十進(jìn)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(zhuǎn)換成十進(jìn)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(zhuǎn)動(dòng)時(shí)預(yù)設(shè)形成的格雷碼，通過相應(yīng)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(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確計(jì)數(shù)。以19進(jìn)位到20為例，低 位碼盤由9轉(zhuǎn)到0，高位碼盤由1轉(zhuǎn)到2，進(jìn)位過程中會(huì)出現(xiàn)四種組合lb9b、lb0a、2a0a或 2a9b，顯然lbOa和2a9b這個(gè)兩個(gè)數(shù)據(jù)是誤碼，因?yàn)楦呶粩?shù)字1到了尾部b，低位的不可能還 是Oa，所以應(yīng)當(dāng)判斷為已經(jīng)進(jìn)位，正確讀數(shù)應(yīng)為2a0a，即為20。同理，低位數(shù)字為9b，高位 數(shù)字2不應(yīng)當(dāng)在首部a，而應(yīng)該在尾部b，所以應(yīng)當(dāng)判斷為沒有進(jìn)位，正確讀數(shù)應(yīng)為lb9b，即 為19。
權(quán)利要求一種碼盤計(jì)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(fù)數(shù)個(gè)碼盤(2)，碼盤(2)的兩側(cè)設(shè)置復(fù)數(shù)個(gè)對(duì)應(yīng)的信號(hào)發(fā)射元件和信號(hào)接收元件，所述的信號(hào)接收元件連接一編碼板(7)，所述碼盤(2)的輪幅上開設(shè)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(gè)扇形部構(gòu)成一個(gè)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(zhǎng)度為扇形部的整數(shù)倍。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種碼盤計(jì)數(shù)編碼器，其特征在于所述的兩條弧形通槽(6) 分為一長(zhǎng)槽和一短槽，其中短槽的一端跨設(shè)在相鄰數(shù)字區(qū)相鄰的扇形部中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種碼盤計(jì)數(shù)編碼器，其特征在于所述的弧形通槽(6)設(shè) 于碼盤(2)半徑的2/3處。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種碼盤計(jì)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。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種碼盤計(jì)數(shù)編碼器，其特征在于所述的信號(hào)發(fā)射元件和 信號(hào)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(shè)置編碼處理電路。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種碼盤計(jì)數(shù)編碼器，其特征在于所述的碼盤(2)兩側(cè)設(shè) 有豎置的帶蓋板的輪狀遮光罩(5)，遮光罩(5)側(cè)壁上設(shè)有通光孔，發(fā)射板(3)與接收板 (4)被封罩在對(duì)應(yīng)的遮光罩(5)內(nèi)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種碼盤計(jì)數(shù)編碼器，其特征在于所述的發(fā)射板(3)上單 面設(shè)置信號(hào)發(fā)射元件，并在信號(hào)發(fā)射元件的發(fā)光處設(shè)缺口 (9)，所述的接收板(4)上信號(hào)接 收元件設(shè)在缺口 (9)對(duì)應(yīng)處。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或4或7所述的一種碼盤計(jì)數(shù)編碼器，其特征在于所述的信號(hào)發(fā) 射元件和信號(hào)接收元件分別是貼片式發(fā)光二極管(8)和光敏元件。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種碼盤計(jì)數(shù)編碼器，其特征在于所述的發(fā)光二極管(8) 的側(cè)壁固定在發(fā)射板(3)上，發(fā)光二極管(8)的兩個(gè)引腳分跨于所述的缺口 (9)的兩側(cè)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種碼盤計(jì)數(shù)編碼器，其特征在于所述的信號(hào)發(fā)射元件和 信號(hào)接收元件分布在以碼盤軸(1)為中心的圓周上，共有5對(duì)并且均勻分布。
專利摘要一種碼盤計(jì)數(shù)編碼器，涉及儀表數(shù)據(jù)光電轉(zhuǎn)換裝置?，F(xiàn)有技術(shù)中，為實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械儀表的電子方式讀取，采用了光電轉(zhuǎn)換方法將儀表碼盤上0～9十個(gè)數(shù)字轉(zhuǎn)換成十組相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)的裝置，其不足之處是采集數(shù)據(jù)時(shí)，若恰逢低位碼盤通過撥輪帶動(dòng)高位碼盤進(jìn)位的臨界狀態(tài)，信號(hào)很容易發(fā)生轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤。本實(shí)用新型將碼盤的輪幅分為20等份的扇形部，輪幅上開設(shè)的兩條弧形通槽分為一長(zhǎng)槽和一短槽，其中短槽的一端跨設(shè)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(shè)的兩條通槽按限定的位置和弧長(zhǎng)安排，既滿足了排除誤碼的要求，又優(yōu)化了編碼器的結(jié)構(gòu)和加工、裝配工序。
文檔編號(hào)G01D5/347GK201522291SQ200920309950
公開日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2009年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月9日
發(fā)明者劉健, 孫一磊, 謝堅(jiān)良, 鄭玉斌 申請(qǐng)人:杭州水表有限公司