機(jī)械計(jì)數(shù)器的電磁感應(yīng)線性讀取電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種電感傳感器電子讀取電路，包括多個(gè)電感傳感器構(gòu)成的電感傳感器陣列、單片機(jī)、電子開關(guān)電路、正反饋電路、整形電路，每個(gè)電感傳感器輸入端與列引線連接，輸出端與行引線相連，通過單片機(jī)控制行引線和列引線的導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)對(duì)電感傳感器陣列中每個(gè)傳感器的信號(hào)讀取，該讀取電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，讀取精度高。
【專利說明】機(jī)械計(jì)數(shù)器的電磁感應(yīng)線性讀取電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于計(jì)量領(lǐng)域，具體地，涉及一種使用電磁感應(yīng)的頻率測(cè)量技術(shù)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)機(jī)械計(jì)數(shù)器機(jī)電數(shù)字轉(zhuǎn)換的直讀式機(jī)械計(jì)數(shù)器讀取電路；廣泛適用于電表、水表、煤氣表等表具的遠(yuǎn)程抄表。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的機(jī)械計(jì)數(shù)器是通過肉眼看數(shù)而獲取數(shù)據(jù)的，隨著勞動(dòng)力價(jià)格的高漲和實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，國(guó)家推出了能源使用的階梯價(jià)格和分時(shí)價(jià)格，要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須對(duì)計(jì)量表具實(shí)行遠(yuǎn)傳抄表，才能解決政策的執(zhí)行問題。如何把機(jī)械讀數(shù)轉(zhuǎn)換為電子讀數(shù)，特別是沒有電也需要計(jì)量的水表、氣表、暖氣表，人們發(fā)揮了想象的空間，制作了光電傳感器和電感傳感器等各種將機(jī)械字輪數(shù)轉(zhuǎn)為電子數(shù)的技術(shù)，該電子數(shù)是通過讀取電路來實(shí)現(xiàn)讀數(shù)的，現(xiàn)有的讀取電路往往結(jié)構(gòu)復(fù)雜，這既增加了設(shè)計(jì)成本又不利于其穩(wěn)定性，實(shí)際產(chǎn)業(yè)中既要考慮成本，又要考慮設(shè)備的可靠性和維護(hù)成本，因此需要提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且穩(wěn)定性高的讀取電路。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷，本發(fā)明提供一種機(jī)械計(jì)數(shù)器的電磁感應(yīng)線性讀取電路，該讀取電路用于讀取多個(gè)設(shè)置于數(shù)字輪周邊多個(gè)傳感器的電信號(hào)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字輪的轉(zhuǎn)動(dòng)位置的編碼。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下方案:
[0005]提供一種電感傳感器電子讀取電路，包括多個(gè)電感傳感器構(gòu)成的電感傳感器陣列、單片機(jī)、電子開關(guān)電路、正反饋電路、整形電路，電子開關(guān)電路包括第一電子開關(guān)(Ql)和第二電子開關(guān)(Q2)其特征在于還包括:
[0006]第一列引線(JP5),其一端與第一列中多個(gè)電感傳感器的輸入端連接,另一端連接于單片機(jī)的第一 I / O端口(PBO)；
[0007]第二列引線(JP4)，其一端與第二列中多個(gè)電感傳感器的輸入端連接，另一端連接于單片機(jī)的第二 I/O端口(PBl)；
[0008]第一行引線(JP6),其一端與第一行中多個(gè)電感傳感器的輸出端連接,另一端與電子開關(guān)電路中第一電子開關(guān)的輸入端連接；
[0009]第二行引線(JP7)，其一端與第二行中多個(gè)電感傳感器的輸出端連接，另一端與電子開關(guān)電路中第二電子開關(guān)的輸入端連接；
[0010]其中，第一電子開關(guān)的控制端連接于單片機(jī)第三I / O端口(PD7)，第二電子開關(guān)的控制端連接于單片機(jī)第四I / O端口(PD6)，電子開關(guān)電路的輸出端與正反饋電路輸入端連接，正反饋電路輸出端與整形電路輸入端連接，整形電路輸出端與單片機(jī)第五I / O端口(PD2)連接，單片機(jī)通過控制第一、第二、第三、第四I / O端口狀態(tài)實(shí)現(xiàn)對(duì)電感傳感器陣列中各個(gè)電感傳感器的信號(hào)讀取，該信號(hào)通過第五I / O端口進(jìn)入單片機(jī)。
[0011]進(jìn)一步，還包括:第三列引線(JP3)，其一端與第三列中多個(gè)電感傳感器的輸入端連接，另一端連接于單片機(jī)的第六I / O端口(PB2)。
[0012]進(jìn)一步，還包括:第四列引線(JP2)，其一端與第四列中多個(gè)電感傳感器的輸入端連接，另一端連接于單片機(jī)的第七I / O端口(PB3)。
[0013]進(jìn)一步，還包括:電子開關(guān)電路中的第三電子開關(guān)和第三行引線(JP8)，第三行引線一端與第三行中多個(gè)電感傳感器的輸出端連接，另一端與電子開關(guān)電路中第三電子開關(guān)(Q3)的輸入端連接，第三電子開關(guān)的控制端連接于單片機(jī)第八I/O端口(PD5)。
[0014]進(jìn)一步，其特征在于；每一個(gè)所述電感傳感器由電感線圈L、電容C和二極管D構(gòu)成，電感線圈L與電容C并聯(lián)后連接二極管D正極，二極管D負(fù)極作為電磁傳感器輸出端。
[0015]進(jìn)一步，其特征在于；所述第一、第二、第三電子開關(guān)是三極管。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)勢(shì):
[0017]1、有足夠的編碼，實(shí)現(xiàn)字輪的每一角度的位置識(shí)別，讀數(shù)精確，方便遠(yuǎn)程抄表；
[0018]2、線路非常簡(jiǎn)單；
[0019]2、電感傳感器線路板泡水能正常工作，可靠性高；
[0020]3、讀數(shù)時(shí)用電，其它時(shí)間不用電。
[0021]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是編碼大于360個(gè)，可精確跟蹤字輪的微小轉(zhuǎn)動(dòng)，使讀取的數(shù)據(jù)沒有差錯(cuò)，完全防水，無識(shí)別盲區(qū)，成本低廉，并能方便地安裝在水表、電表、煤氣表等一切原來采用機(jī)械計(jì)數(shù)字輪的表具上，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳抄表。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的機(jī)械計(jì)數(shù)器的電磁感應(yīng)線性讀取裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為第I實(shí)施例中字輪的剖面示意圖；
[0024]圖3為第I實(shí)施例中電感傳感器組電路圖；
[0025]圖4為第I實(shí)施例中主板電路示意圖；
[0026]圖5為第2實(shí)施例中字輪的剖面示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0027]第I實(shí)施例:
[0028]如圖1至圖3所示，機(jī)械計(jì)數(shù)器的電磁感應(yīng)線性讀取裝置，包括帶有計(jì)數(shù)字輪軸1、進(jìn)位輪軸2、進(jìn)位輪3、計(jì)數(shù)字輪4、電感傳感器5，傳感器組電路板6與所述的計(jì)數(shù)字輪4相連接的進(jìn)位輪3，所述的計(jì)數(shù)字輪4內(nèi)部嵌入有一定形狀的電感感應(yīng)體7 ;所述的計(jì)數(shù)字輪4外部設(shè)置多個(gè)沿圓周方向分布并呈36度間隔的電感傳感器5，電感傳感器5由電感線圈L和與之并聯(lián)的電容C及并聯(lián)后的一端連接二極管D正極，另一端和二極管負(fù)極一起引出線組成，二極管D的作用為隔離各個(gè)電感傳感器5相互之間的影響，另為消除環(huán)境的影響，夕卜加一個(gè)遠(yuǎn)離計(jì)數(shù)字輪4的參考電感傳感器8，各個(gè)電感傳感器之間的連接如圖3。
[0029]把各個(gè)電感傳感器5組成一個(gè)陣列后，以最少的引線與主板連接。以方便傳感器組電路板與主板分別放置在不同的環(huán)境，如水表里只放置傳感器板(不需防水處理，可直接泡在水中工作)，水表外放置主板(無水環(huán)境)，這樣大大提高電路的可靠性。主板設(shè)置有L-C振蕩電路和單片機(jī)(MCU)控制和處理電路。
[0030]工作時(shí):
[0031]如圖1、圖3所示，計(jì)數(shù)字輪有4個(gè)，每個(gè)輪子需3個(gè)電感傳感器5，外加一個(gè)參考電感傳感器5，總共13個(gè)電感傳感器。
[0032]如圖1，字輪表面嵌套電磁感應(yīng)體選擇非金屬鐵氧體，其寬度小于字輪的寬度，厚度的選擇為:3種不同厚度的材料按一定規(guī)律排布，一種排布為:材料厚度如從薄到厚設(shè)為(11，(12，(13，則開始(11占72度，接著d2占108度，再接著d3占108度，然后接著d2占72度后成環(huán)型接回到開始的dl。為達(dá)到滿足要求的編碼，這輪子上嵌入的材料與傳感器對(duì)應(yīng)的規(guī)則是:使每個(gè)電感傳感器的振蕩頻率沿字輪一個(gè)圓周轉(zhuǎn)動(dòng)所獲得的頻率值，必須是漸變的，不能跳變，即不能從小直接接到最大，只能小到中到大到中到小，或小到中到小，再中再大再中再接回小等等。
[0033]例如:字輪0、9位置的厚度可為0.3mm,字輪1、2、3、7、8位置的厚度為0.6mm,字輪4，5，6位置的厚度為0.9_。這樣，當(dāng)每個(gè)電感L對(duì)應(yīng)字輪表面里不同厚度的鐵氧體時(shí)，其振蕩頻率會(huì)發(fā)生變化，材料厚或面積大，則頻率低，材料薄或面積小，則頻率高。在厚度平穩(wěn)區(qū)得到一個(gè)相對(duì)變化不大的頻率，當(dāng)電感L處在輪子的鐵氧體厚度變化區(qū)(0.3mm到0.6mm到0.9mm處)時(shí)，可測(cè)得這一頻率是在某個(gè)區(qū)域連續(xù)變化的，可判定輪子的位置，是處于進(jìn)位狀態(tài)。
[0034]如圖4，主板上三極管Ql，Q2，Q3組成電子開關(guān)，正常工作時(shí)，僅有一個(gè)可以導(dǎo)通，其余關(guān)閉；三極管Q4，Q6組成正反饋電路，與電感傳感器5形成L-C振蕩電路。振蕩信號(hào)經(jīng)Q5整形后，輸入單片機(jī)(MCU)，進(jìn)行頻率測(cè)量。
[0035]電路工作原理:由1?^控制？80到？84，1^5，1^6，？07的工作狀態(tài)，可選擇哪一路電感傳感器5處于工作狀態(tài)，其余的處于關(guān)閉狀態(tài)，如當(dāng)PBO為輸出高電平，其余的PB1，PB2，PB3，PB4處于輸出低電平，則如圖3的第一列的3個(gè)電感傳感器5都處于準(zhǔn)工作狀態(tài)，這時(shí)，如PD7輸出為高電平,其余兩個(gè)Η)5,Ρ?6處于輸出低電平,則只有第一行的第一列電感傳感器5處于正常工作狀態(tài)，產(chǎn)生振蕩，振蕩信號(hào)經(jīng)Q3整形后，進(jìn)入MCU的PD2腳，進(jìn)行頻率測(cè)量。同理，如果對(duì)第三行第一列進(jìn)行測(cè)量，則置PD5為高電平，PD6, PD7為低電平即可。
[0036]同樣如果PBl設(shè)為高電平輸出，其余的ΡΒΟ，ΡΒ2, ΡΒ3, ΡΒ4為低電平，則第二列電感傳感器5處于準(zhǔn)工作狀態(tài)。其他幾列不工作。所以通過MCU軟件可分別控制哪一個(gè)電感傳感器5工作，其余的不工作，全部掃描后，MCU得到了各個(gè)輪子的電感傳感器5振蕩頻率和一個(gè)參考振蕩頻率，對(duì)某一個(gè)輪子，得到三個(gè)頻率值(FA，F(xiàn)B, FC)，這三個(gè)頻率值經(jīng)MCU處理，整定后數(shù)值設(shè)為I到9，如電感傳感器在最厚的地方整定值為9，中間為5，最薄值為1，最厚和中間之間過渡整定為8、7、6，中間和最薄之間過渡整定為4、3、2則一個(gè)輪子的編碼數(shù)為9~3=729，滿足對(duì)字輪每1°角度，可有一個(gè)編碼的要求，不存在識(shí)別盲區(qū)，保證了讀數(shù)的100%準(zhǔn)確。
[0037]更優(yōu)選地方案是，對(duì)某一個(gè)輪子，得到三個(gè)頻率值(FA，F(xiàn)B，F(xiàn)C)，與參考電感傳感器的頻率(F8)相減后，經(jīng)過MCU處理后的頻率差經(jīng)整定后可以表示為:fa，fb，fc，這三個(gè)數(shù)據(jù)，數(shù)值選擇范圍為I到9，實(shí)現(xiàn)9~3=729個(gè)編碼，此種方式可濾掉環(huán)境因數(shù)的影響，進(jìn)一步提高了讀取裝置的可靠性。
[0038]第2實(shí)施例:
[0039]圖5為第2實(shí)施例中字輪的剖面示意圖，一個(gè)計(jì)數(shù)字輪對(duì)應(yīng)2個(gè)電感傳感器的結(jié)構(gòu)如圖5，它由4種不同厚度的材料按一定規(guī)律排布，一種排布為:材料厚度如從薄到厚設(shè)為dl，d2，d3，d4，則開始dl占72度，接著d2占72度，再接著d3占72度，再再接著d4占72度，然后接著d3占36度，再接著d2占36度后接回到開始的dl。對(duì)某一個(gè)輪子，得到2個(gè)頻率值(FA，F(xiàn)B)，與參考電感傳感器的頻率(F8)相減后，可濾掉環(huán)境因數(shù)的影響，經(jīng)過MCU處理后的頻率差經(jīng)整定后可以表示為:fa，fb，這2個(gè)數(shù)據(jù)，整定后如數(shù)值設(shè)為I到21，則一個(gè)輪子的編碼數(shù)為21~2=441，如最厚d4整定為21，d3整定為14，d2整定為8，dl整定為1，則d4和d3之間過度整定為15、16、17、18、19、20，d3和d2之間整定為9、10、11、12、13，d2和dI之間整定為2、3、4、5、6、7，滿足對(duì)字輪轉(zhuǎn)動(dòng)四舍五入的定位要求，不存在識(shí)別盲區(qū)，保證了讀數(shù)的100%準(zhǔn)確。
[0040]此時(shí)，采用的電路結(jié)構(gòu)與圖3和圖4中類似，不同的是由于采用了 2個(gè)電感傳感器A和B，因此相對(duì)省略了圖3中JP8對(duì)應(yīng)的電感傳感器行和圖4中JP8對(duì)應(yīng)的電子開關(guān)Q3電路。
[0041]當(dāng)采用不同數(shù)量的電感傳感器時(shí)，可以通過設(shè)置讀取電路中行引線(JP6，JP7，JP8)、列引線(JPI, JP2，JP3，JP4，JP5)以及行引線對(duì)應(yīng)的電子開關(guān)(Q1, Q2，Q3)來實(shí)現(xiàn)對(duì)電感傳感器陣列的讀取。
[0042]上述實(shí)施例中在字輪內(nèi)部設(shè)置不同厚度的電感材料，由此在電感傳感器上獲得不同的頻率值，為了獲得不同的頻率值可以通過設(shè)置不同尺寸的同種電感材料或設(shè)置相同尺寸的不同種電感材料來實(shí)現(xiàn)。
[0043]例如:所述的計(jì)數(shù)字輪內(nèi)部嵌入的同種電感材料的形狀可設(shè)置為厚度不等、面積不等、半徑不同的扇形等各種形狀，或者所述的計(jì)數(shù)字輪內(nèi)部嵌入的不同種電感材料的形狀設(shè)置為環(huán)形、圓形等。
[0044]電路中，電子開關(guān)和正反饋電路也可選用有此功能的IC芯片完成，或直接用多個(gè)LC振蕩電路而不用電子開關(guān)和L一C-D電路中的D來完成，均視為本專利保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電感傳感器電子讀取電路，包括多個(gè)電感傳感器構(gòu)成的電感傳感器陣列、單片機(jī)、電子開關(guān)電路、正反饋電路、整形電路，電子開關(guān)電路包括第一電子開關(guān)(Ql)和第二電子開關(guān)(Q2)其特征在于還包括: 第一列引線(JP5)，其一端與第一列中多個(gè)電感傳感器的輸入端連接，另一端連接于單片機(jī)的第一 I / O端口(PBO)； 第二列引線(JP4)，其一端與第二列中多個(gè)電感傳感器的輸入端連接，另一端連接于單片機(jī)的第二 I / O端口(PBl)； 第一行引線(JP6)，其一端與第一行中多個(gè)電感傳感器的輸出端連接，另一端與電子開關(guān)電路中第一電子開關(guān)的輸入端連接； 第二行引線(JP7)，其一端與第二行中多個(gè)電感傳感器的輸出端連接，另一端與電子開關(guān)電路中第二電子開關(guān)的輸入端連接； 其中，第一電子開關(guān)的控制端連接于單片機(jī)第三I / O端口(PD7)，第二電子開關(guān)的控制端連接于單片機(jī)第四I / O端口(PD6)，電子開關(guān)電路的輸出端與正反饋電路輸入端連接，正反饋電路輸出端與整形電路輸入端連接，整形電路輸出端與單片機(jī)第五I / O端口(PD2)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的電感傳感器電子讀取電路，還包括:第三列引線(JP3)，其一端與第三列中多個(gè)電感傳感器的輸入端連接，另一端連接于單片機(jī)的第六I / O端口(PB2)。
3.如權(quán)利要求2所述的電感傳感器電子讀取電路，還包括:第四列引線(JP2)，其一端與第四列中多個(gè)電感傳感器的輸入端連接，另一端連接于單片機(jī)的第七I / O端口(PB3)。
4.如權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的電感傳感器電子讀取電路，還包括:電子開關(guān)電路中的第三電子開關(guān)和第三行引線(JP8)，第三行引線一端與第三行中多個(gè)電感傳感器的輸出端連接，另一端與電子開關(guān)電路中第三電子開關(guān)(Q3)的輸入端連接，第三電子開關(guān)的控制端連接于單片機(jī)第八I / O端口(PD5)。
5.如權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的電感傳感器電子讀取電路，其特征在于；每一個(gè)所述電感傳感器由電感線圈L、電容C和二極管D構(gòu)成，電感線圈L與電容C并聯(lián)后連接二極管D正極，二極管D負(fù)極作為電磁傳感器輸出端。
6.如權(quán)利要求4所述的電感傳感器電子讀取電路，其特征在于；每一個(gè)所述電感傳感器由電感線圈L、電容C和二極管D構(gòu)成，電感線圈L與電容C并聯(lián)后連接二極管D正極，二極管D負(fù)極作為電磁傳感器輸出端。
7.如權(quán)利要求4所述的電感傳感器電子讀取電路，其特征在于；所述第一、第二、第三電子開關(guān)是三極管。
8.如權(quán)利要求5所述的電感傳感器電子讀取電路，其特征在于；所述第一、第二、第三電子開關(guān)是三極管。
【文檔編號(hào)】G01D5/56GK203949685SQ201320613288
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2013年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月8日
【發(fā)明者】韋淑沛 申請(qǐng)人:韋淑沛