遠程計量儀表及其計數(shù)器讀數(shù)電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種遠程計量儀表及其計數(shù)器讀數(shù)電路，該計數(shù)器讀數(shù)電路包括數(shù)字輪、光電傳感器和與所述光電傳感器連接的單片機，所述數(shù)字輪包括位于不同數(shù)位的多個計數(shù)輪，所述光電傳感器為多組，每組所述光電傳感器與每一所述計數(shù)輪對應(yīng)，每個所述光電傳感器包括發(fā)光管和光接收管，其中，每組所述光電傳感器包括至少三個所述光電傳感器，至少三個所述光電傳感器并聯(lián)。本實用新型具有成本低、傳感數(shù)據(jù)準確、性能可靠、運轉(zhuǎn)故障率低等優(yōu)點。
【專利說明】遠程計量儀表及其計數(shù)器讀數(shù)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種遠程計量儀表，尤其涉及遠程計量儀表的計數(shù)器讀數(shù)電路，屬于計量儀表數(shù)據(jù)的識別及處理【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的電表、水表、煤氣表等計量儀表均采用機械式計度器，是一種人工直讀式累加計數(shù)器。此類機械式計度器的突出優(yōu)點是無須電源就能進行計量(如水表、氣表)，缺點則是只能人工讀數(shù)抄表。
[0003]隨著社會進步，電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊的發(fā)展，上世紀九十年代，人們開始應(yīng)用電子技術(shù)將機械式計度的電表、水表、煤氣表計數(shù)值進行遠程讀取，通過有線和無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)接嬎銠C中心進行顯示打印(即遠程抄表)。
[0004]有關(guān)遠程讀取抄表的方法和裝置已有很多公開技術(shù)，例如采用輪式電子抄表的公開專利文獻就有上百條之多。從已經(jīng)公開的專利文獻可以看到，對電表、水表、煤氣表等計量儀表進行遠程讀取的解決方法較多是通過脈沖式計數(shù)進行數(shù)字化處理，即通過對該儀表某一轉(zhuǎn)動部件的轉(zhuǎn)動次數(shù)通過光、磁或諧振感應(yīng)方式等進行脈沖輸出計量，每轉(zhuǎn)動一次便輸出一個脈沖或脈沖組，再由單片計算機進行數(shù)字化處理并加以累計和存儲。但是，這種方式缺點是易受干擾；對于機械式水表或氣表等沒有電的計量儀表來說，脈沖計量裝置必須保證在計量的全過程外接電，當斷電時容易造成計量不準。后來發(fā)展出非接觸式電子讀取裝置，如專利號為00208157.1的中國專利公開一種電子數(shù)字化讀取的機械轉(zhuǎn)輪式計數(shù)器，以及專利號為00105255.1的中國專利公開一種機械轉(zhuǎn)輪式計數(shù)器的電子數(shù)字化讀取方法。其數(shù)字化讀取是通過發(fā)射光線到數(shù)碼轉(zhuǎn)輪上，數(shù)碼轉(zhuǎn)輪上對應(yīng)讀數(shù)的區(qū)域為反射區(qū)或吸收區(qū)，四個開光量式傳感器檢測反射區(qū)或吸收區(qū)的反射光，并判斷為開(I)或關(guān)(O)狀態(tài)，通過感應(yīng)到的四個數(shù)字的不同排列的狀態(tài)而確定視區(qū)上的確切讀數(shù)。上述兩專利文獻可以對計量儀表進行非接觸式電子讀取，解決了脈沖計數(shù)所帶來的二次計量等問題，但是，由于二者均采用開關(guān)式傳感器來進行電子讀取，很容易造成讀數(shù)不準，難以推廣應(yīng)用。
[0005]此外，研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的機械輪式和各種電子遠程計量水表、電表、煤氣表存在需要改變水、電、氣管路的安裝方式，存在著體積大，傳輸數(shù)據(jù)不穩(wěn)定、讀數(shù)誤差較大、成本高等諸多缺點，真正應(yīng)用起來的極少。
[0006]根據(jù)遠程電子計量儀表存在的缺點，申請?zhí)枮镃N01106500.1的中國專利申請公開一種機械式儀表的非接觸式電子讀數(shù)傳感裝置，以及申請?zhí)枮镃N00122436.0的中國專利申請公開一種自校正多功能電子電能表及其網(wǎng)絡(luò)，二者對計量儀表體積大，傳輸數(shù)據(jù)不穩(wěn)定有了進一步的改進。
[0007]但是在現(xiàn)公開的非接觸式電子讀數(shù)傳感裝置中，仍存在讀數(shù)誤差等突出的缺點，特別是在光電讀數(shù)傳感方法和裝置中，讀取裝置的傳感器的感應(yīng)頭一般都有電子噪音，在某些情況下，電子噪音可能掩蓋了感應(yīng)到的真實信號，或比真實信號還強，從而導(dǎo)致誤讀的發(fā)生；此外，計量儀表的數(shù)碼轉(zhuǎn)輪都有供人們?nèi)庋塾^察轉(zhuǎn)輪上讀數(shù)的視區(qū)，因此在外界光從視區(qū)進入計量儀表而照射數(shù)碼轉(zhuǎn)輪的情況下，增大了數(shù)碼轉(zhuǎn)輪的反射光，結(jié)果傳感器檢測到錯誤的信號，比如應(yīng)該感應(yīng)不到反射光的，由于背景光的影響，錯誤地檢測到光線，從而認為該區(qū)域是高反射區(qū)。所有上述的缺陷都必然導(dǎo)致現(xiàn)有讀取裝置不能正確讀數(shù)，或不能穩(wěn)定工作。
[0008]為了改變反射光(背景光)的影響，申請?zhí)枮镃N200510035995.6的中國專利申請公開一種機械轉(zhuǎn)輪式計數(shù)器的電子讀取裝置及其方法，申請?zhí)枮镃N200510036371.6的中國專利申請?zhí)峁┮环N轉(zhuǎn)輪式計數(shù)器的電子讀取裝置。
[0009]在機械結(jié)構(gòu)方面，申請?zhí)枮镃N201110274440.2的中國專利申請?zhí)峁┮环N直讀式水表計度器，其對遠程電子計量儀表內(nèi)部讀數(shù)輪和傳感器安裝方式進行了改進。該直讀式電子計度器與之前技術(shù)相比，最大的特點是:感應(yīng)裝置安裝在轉(zhuǎn)輪或轉(zhuǎn)盤旁邊，轉(zhuǎn)輪或轉(zhuǎn)盤上設(shè)置有讀數(shù)，讀數(shù)所在區(qū)域是被感應(yīng)區(qū)，感應(yīng)裝置是一個模擬量式光電傳感器，被感應(yīng)區(qū)是色差反光區(qū)，電子讀數(shù)是剔除背景噪音后的差值。該計度器試用經(jīng)歷表明:其具有成本低、傳感數(shù)據(jù)準確、性能可靠、運轉(zhuǎn)故障率低等優(yōu)點。
[0010]但是在實踐過程中發(fā)現(xiàn)該直讀式電子計度器還存在以下問題:
[0011]1、由于單片機和傳感器連線多，所以都是把單片機放置在水表內(nèi)部的水環(huán)境中，如果密封不好，容易損壞。
[0012]在結(jié)構(gòu)的設(shè)計上，一是進位輪安裝在數(shù)字輪的底部或側(cè)邊，數(shù)字輪每個數(shù)字相應(yīng)鑲嵌或涂有與傳感器對應(yīng)的材料，在殼體內(nèi)安裝有若干個對數(shù)字輪識別的傳感器，電路板安裝在殼體的底部，并通過引線將信號輸出，這種結(jié)構(gòu)的字輪盒、傳感器和齒輪傳動機構(gòu)分別安裝在兩個空腔內(nèi)，使得水表計數(shù)器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜；二是由于齒輪傳動機構(gòu)需要跨越兩個空腔，致使隔離液從液封腔的側(cè)面滲漏。
[0013]2、無法在低電壓如3.6V下工作，這樣增加了耗電，設(shè)備使用壽命短。
[0014]為了解決上述結(jié)構(gòu)方面的問題，申請?zhí)枮镃N201210268166.2的中國專利申請公開一種全液封水表計數(shù)器，其包括字輪盒、數(shù)字輪、齒輪傳動機構(gòu)、驅(qū)動輪和光電計數(shù)器，齒輪傳動機構(gòu)、數(shù)字輪、驅(qū)動輪和光電計數(shù)器均安裝字輪盒內(nèi)，驅(qū)動輪安裝在數(shù)字輪的上部，并與數(shù)字輪嚙合，光電計數(shù)器安裝在數(shù)字輪的側(cè)面或底部，在字輪盒的空腔內(nèi)充滿了密度比水低的無色透明的隔離液，光電計數(shù)器可以整個泡在隔離液內(nèi)，齒輪傳動機構(gòu)由葉輪傳動后從字輪盒的底蓋輸出，具有設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單，計數(shù)精確度高，適應(yīng)性廣等特點。
[0015]對于上述傳感器或者說感應(yīng)裝置存在的問題，目前仍無可靠的解決方案，大多仍然采用傳統(tǒng)技術(shù)、或者申請?zhí)枮镃N200510035995.6的中國專利申請?zhí)峁┑募夹g(shù)、或者申請?zhí)枮镃N200510036371.6的中國專利申請?zhí)峁┑募夹g(shù)，當一個傳感器失效時，即可能造成整個計量儀表的遠程讀數(shù)功能無法運行。
實用新型內(nèi)容
[0016]本實用新型的目的在于提供一種遠程計量儀表計數(shù)器及其讀數(shù)裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的故障隱患
[0017]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種遠程計量儀表的計數(shù)器讀數(shù)電路，其技術(shù)方案如下:
[0018]一種遠程計量儀表的計數(shù)器讀數(shù)電路，包括數(shù)字輪、光電傳感器和與所述光電傳感器連接的單片機，所述數(shù)字輪包括位于不同數(shù)位的多個計數(shù)輪，所述光電傳感器為多組，每組所述光電傳感器與每一所述計數(shù)輪對應(yīng)，每個所述光電傳感器包括發(fā)光管和光接收管，其中，每組所述光電傳感器包括至少三個所述光電傳感器，每一所述光電傳感器的所述發(fā)光管陽極端串聯(lián)一電阻后與所述光接收管的集電極相連接后，再與一第一電子開關(guān)的輸出端連接；每一所述第一電子開關(guān)的輸入端分別與所述單片機的一輸出端口連接以接收控制指令，每組所述光電傳感器的三個所述光接收管輸出端發(fā)射極分別與所述單片機的一第一 A/D輸入端口、一第二 A/D輸入端口、一第三A/D輸入端口連接以輸出電信號。
[0019]優(yōu)選地,每組所述光電傳感器的所述發(fā)光管的輸出端均與一第二電子開關(guān)的輸入端連接，所述第二電子開關(guān)的控制端與所述單片機的一輸出端口連接以接收控制指令，所述第二電子開關(guān)的輸出端接地。
[0020]優(yōu)選地，所述第一電子開關(guān)、所述第二電子開關(guān)為三極管、場效應(yīng)管或具有開關(guān)功能的1C。
[0021]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種遠程計量儀表，其技術(shù)方案如下:
[0022]一種遠程計量儀表，包括計數(shù)器讀數(shù)電路，其中，所述計數(shù)器讀數(shù)電路為上述任一遠程計量儀表的計數(shù)器讀數(shù)電路。
[0023]本實用新型的上述技術(shù)方案的有益效果如下:
[0024]采用并聯(lián)的傳感器直接將光電信號接到放大器，再將放大的模擬信號接到單片機的AD轉(zhuǎn)換器，將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后由單片機進行處理，具有成本低，傳感數(shù)據(jù)準確、性能可靠、運轉(zhuǎn)故障率低等優(yōu)點。并且線路連接簡單、可將傳感器和單片機分為兩部分連接，以使這兩部分可單獨安置在水表里外。
[0025]另外，本實用新型可以采用模擬量式光電傳感器，光電傳感器可以安裝在數(shù)字輪或數(shù)字轉(zhuǎn)盤旁邊，數(shù)字輪或轉(zhuǎn)盤上設(shè)置的讀數(shù)區(qū)域是被感應(yīng)區(qū)，被感應(yīng)區(qū)是色差反光區(qū)或者或透光孔，電子讀數(shù)經(jīng)由單片機處理之后，可以是剔除背景噪音后的差值，如此，可以提高讀數(shù)的準確性，自動化程度高，方法簡單，操作容易。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本實用新型的計數(shù)器讀數(shù)電路實施例的電路圖。
【具體實施方式】
[0027]為使本實用新型要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例進行詳細描述。
[0028]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的電池工作時需升壓、耗電大的問題，本實用新型提供一種遠程計量儀表的計數(shù)器讀數(shù)電路，其可以應(yīng)用于水表、電表、煤氣表、燃氣表等，優(yōu)選應(yīng)用于水表。
[0029]圖1示出了本實用新型的計數(shù)器讀數(shù)電路實施例的電路結(jié)構(gòu)，由于本實施例可以與現(xiàn)有技術(shù)中的多種計量儀表的機械結(jié)構(gòu)配合應(yīng)用，因此，本實施例的機械結(jié)構(gòu)不再贅述。
[0030]如圖1所示，本實用新型的計數(shù)器讀數(shù)電路實施例包括數(shù)字輪(未示出)、多組光電傳感器和與多組光電傳感器連接的單片機MCU。其中，數(shù)字輪包括位于不同數(shù)位的多個計數(shù)輪，多個光電傳感器SI 1、S12......Snl、Snm分為多組，按照圖1的排列，縱向設(shè)置的一列光電傳感器即為一組光電傳感器，也即第I組至第η (例如，2 < η或者2 < η < 7)組。
每組光電傳感器Sll和S12、......或Snl和Snm (2 < η < 7)與每一計數(shù)輪對應(yīng)，每個光
電傳感器Sll、S12......SnUSnm包括用于發(fā)出光線并將發(fā)出的光線射向?qū)?yīng)的計數(shù)輪上
的數(shù)字的發(fā)光管和用于接收來自數(shù)字上的光線并將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的光接收管。由于圖1已經(jīng)清楚了的示出了發(fā)光管(例如發(fā)光二極管，更具體而言，例如紅外發(fā)光二極管)與光接收管(光敏三極管)的圖標，為了簡化附圖，圖1不再標注發(fā)光管與光接收管。每一光電
傳感器SI 1、S12......Snl或Snm的發(fā)光管、光接收管均與單片機MCU耦接(直接或間接連
接)，單片機MCU接收光接收管發(fā)送的電信號并處理電信號從而識別與之對應(yīng)的計數(shù)輪上的數(shù)字。每組光電傳感器包括至少兩個并聯(lián)的光電傳感器，例如光電傳感器Sll、S12、Slm，也
即第I組光電傳感器包括光電傳感器Sll-Slm,......第m組光電傳感器包括光電傳感器
Snl-Snm,光電傳感器SI 1、Slm并聯(lián)，......光電傳感器Snl、Snm并聯(lián)。
[0031 ] 每組的光電傳感器SI 1-Slm或光電傳感器Snl-Snm的輸入端分別與電子開關(guān)JP-n連接。
[0032]需要更清楚的說明的是，圖1所示單片機MCU為AVR單片機，但本實用新型并不局限于此，本領(lǐng)域公知的其他單片機以及數(shù)字信號處理器也可以作為本實用新型的信號處理設(shè)備，例如MCS51單片機等。
[0033]由于本實施例中，如用電池供電，考慮電壓降低問題，則增設(shè)了小于電源VCCl的第二穩(wěn)壓電源VCC2。否則VCC2可與VCCl連接。
[0034]如圖1所示，本實施例的電路連接較為復(fù)雜，包含較多的電子器件，例如連線
JP-1......JP-n、電阻R70......電阻R7m、電阻Rl......電阻Rnl、電阻R90、三極管
Ql......Qn等，雖然元器件較多，但是圖1已經(jīng)清楚示出其電路結(jié)構(gòu)，在此不再贅述其之間
的連接關(guān)系。
[0035]RT為溫度傳感器，可以檢測傳感器環(huán)境的溫度，以便單片機做數(shù)據(jù)處理的參考。三極管Q00、QOl以及電阻R80、R8UR82等元件作開關(guān)型恒流源，以增加讀數(shù)的準確性
[0036]應(yīng)用時，若為兩個光電傳感器并聯(lián)，單片機MCU的I/O 口(PBO-PBn)輸出高電平，所有的光電傳感器不工作，此時單片機MCU通過讀取ADO-ADl等模擬端口，可以得到第I組到第η組的靜態(tài)數(shù)值:Α11, Α12，...Anl, Αη2。
[0037]讀完靜態(tài)值后，按次序輪流給PBl-PBn端口中的其中一個端口輸出低電平，其余的I/O端口為高電平，如端口 PBl為低，第一電子開關(guān)Ql導(dǎo)通。端口 PBO為低時，第二電子開關(guān)Q00、QOl不通，光電傳感器Sll的發(fā)光管不亮，這是啟動單片機讀A/D可得光電傳感器的背景光值A(chǔ)ll、A12，然后PBO為高，第二電子開關(guān)Q00、QOl通，光電傳感器Sll的發(fā)光管點亮，照亮與之對應(yīng)的計數(shù)輪表面，光反射回光電傳感器Sll的光接收管(也可以在計數(shù)輪側(cè)面按一定規(guī)律設(shè)置大小不一的長孔，發(fā)光管透過孔照到光接收管；也可以在計數(shù)輪表面按一定規(guī)律制成凹凸面，發(fā)光管點亮，照亮與之對應(yīng)的計數(shù)輪凹凸面，光反射回光接收管)，則光接收管的發(fā)射極e產(chǎn)生與接收光強度成比例的電壓，單片機MCU通過分別讀取端口 ADO-ADl，可獲得所對應(yīng)的數(shù)值:B11，B12。
[0038]那么第一組的兩個光電傳感器(或者稱為傳感器)SI 1、S12所對應(yīng)的計數(shù)輪(或者稱為輪子)顏色或透光孔大小的值為:
[0039]CII=BI1-AIi ；[0040]C12=B12-A12 ；
[0041]第n組的兩個傳感器Snl、Sn2所對應(yīng)的輪子顏色或透光孔大小的值為:
[0042]Cnl=Bnl-Anl ；
[0043]Cn2=Bn2-An2 ；
[0044]經(jīng)過單片機MCU進行數(shù)值處理，設(shè)反射白色或透過大孔或凸面反射所得的數(shù)值Cnx整定為6，反射淺灰色或透過中孔或半凸面反射所得的數(shù)值Cnx整定為4，反射深灰色或透過小孔或平面反射所得的數(shù)值Cnx整定為2，反射黑色或透過無孔或凹面反射所得的數(shù)值Cnx整定為0，則可以得出計數(shù)輪數(shù)字0-9的一種編碼。
[0045]如在輪子的9-0的位置涂黑色或不透光孔，在3-4-7涂淺灰色或中透光孔，在
1-2-8涂深灰色或小透光孔，在5-6涂白色或全透光孔，則單片機MCU處理后得到的編碼為:
[0046]輪子數(shù)字對應(yīng)編碼輪子轉(zhuǎn)到數(shù)字中間時的編碼
[0047]
【權(quán)利要求】
1.一種遠程計量儀表的計數(shù)器讀數(shù)電路，包括數(shù)字輪、光電傳感器和與所述光電傳感器連接的單片機，所述數(shù)字輪包括位于不同數(shù)位的多個計數(shù)輪，所述光電傳感器為多組，每組所述光電傳感器與每一所述計數(shù)輪對應(yīng)，每個所述光電傳感器包括發(fā)光管和光接收管，其特征在于，每組所述光電傳感器包括至少三個所述光電傳感器，每一所述光電傳感器的所述發(fā)光管陽極端串聯(lián)一電阻后與所述光接收管的集電極相連接后，再與一第一電子開關(guān)的輸出端連接；每一所述第一電子開關(guān)的輸入端分別與所述單片機的一輸出端口連接以接收控制指令，每組所述光電傳感器的三個所述光接收管輸出端發(fā)射極分別與所述單片機的一第一 A/D輸入端口、一第二 A/D輸入端口、一第三A/D輸入端口連接以輸出電信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠程計量儀表的計數(shù)器讀數(shù)電路，其特征在于，所述第一電子開關(guān)為三極管或具有開關(guān)功能的1C。
3.—種遠程計量儀表，包括計數(shù)器讀數(shù)電路，其特征在于，所述計數(shù)器讀數(shù)電路為權(quán)利要求1-2任一所述的遠程計量儀表的計數(shù)器讀數(shù)電路。
【文檔編號】G01F15/06GK203587157SQ201320688705
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月4日
【發(fā)明者】韋瑞峯 申請人:廣西華望智能科技有限公司