專利名稱：一種儀表編碼字輪裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種儀表編碼字輪裝置，尤其是智能水表和智能燃?xì)獗碇械挠嫈?shù)器光電編碼字輪領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
基于光電子的絕對角度編碼技術(shù)已經(jīng)逐漸應(yīng)用于遠(yuǎn)傳水表、遠(yuǎn)傳氣表等相關(guān)計量儀表中，其通過字輪光電編碼技術(shù)把字輪圓周端面上的人工讀數(shù)轉(zhuǎn)換為光電信號編碼，再通過解碼轉(zhuǎn)化為電子讀數(shù)。但由于光電編碼字輪旋轉(zhuǎn)一周所產(chǎn)生的編碼個數(shù)過少、分辨率過低或均勻度較差，導(dǎo)致計數(shù)器字輪在聯(lián)動進(jìn)位時，容易產(chǎn)生讀數(shù)錯誤事件。比如當(dāng)水表用水量正從199過渡到200時，很有可能因為字輪進(jìn)位時，字輪無法做到完全同步進(jìn)位，誤讀為299或100。造成電子讀數(shù)錯誤。近年來，已出現(xiàn)了高分辨率且角度均勻的編碼字輪裝置，但是其使用的編碼器過于復(fù)雜，成本過高，生產(chǎn)工藝要求嚴(yán)格，產(chǎn)品穩(wěn)定性差。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是實現(xiàn)一種儀表編碼字輪裝置，實現(xiàn)水表和燃?xì)獗淼臄?shù)據(jù)遠(yuǎn)傳。通過使用本實用新型改造過的水表或燃?xì)獗砑纯梢酝ㄟ^人工目視編碼字輪讀取數(shù)據(jù)，也可以通過編碼字輪及相關(guān)電子系統(tǒng)自動把字輪讀數(shù)遠(yuǎn)傳到上位抄收平臺或數(shù)據(jù)中心服務(wù)器。重要的是本實用新型通過一種低成本的方案實現(xiàn)了儀表字輪在聯(lián)動進(jìn)位時會出現(xiàn)的讀數(shù)誤差問題。具體內(nèi)容如下一種儀表編碼字輪裝置，包括光發(fā)射板、光接收板、解碼電路板、編碼字輪和字輪軸。本實用新型特征是，光發(fā)射板和光接收板分別置于編碼字輪的兩側(cè)，與編碼字輪的圓形碼盤成平行狀。編碼字輪包括以字輪軸心為中心的圓形碼盤和環(huán)設(shè)于圓形碼盤邊緣的數(shù)字端面，數(shù)字端面上均勻分布有‘0’ ‘9’的10個人工讀數(shù)數(shù)字字符，數(shù)字端面的一側(cè)分布了 20個從動進(jìn)位齒，數(shù)字端面的另一側(cè)分布了 2個主動進(jìn)位齒(這是典型的機械計數(shù)器字輪結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點是相鄰字輪間能實現(xiàn)十進(jìn)制聯(lián)動進(jìn)位，缺點是無法做到完全同步進(jìn)位)。圓形碼盤上以字輪軸心為中心設(shè)3個等半徑的弧形透光槽，從字輪軸心向弧形透光槽邊緣的引線將碼盤分成六個扇形區(qū)域，分別是3個弧形透光槽區(qū)域和3個間于它們之間的間隔區(qū)域，所述六個扇形區(qū)域依次按順序的角度比例為9 :4:3:4:3: 7，且角度偏差范圍可以在正負(fù)3度之內(nèi)，最大角度區(qū)域是弧形透光槽區(qū)域，或者是間于弧形透光槽區(qū)域之間的間隔區(qū)域。光發(fā)射板和光接收板結(jié)構(gòu)相同，在光發(fā)射板和光接收板上分別開設(shè)有與編碼字輪的字輪軸心同軸心的軸孔，在軸孔上開設(shè)有導(dǎo)軸槽；光發(fā)射板和光接收板分別平行位于編碼字輪的兩側(cè)并固定在解碼電路板上；光發(fā)射板與編碼字輪的弧形透光槽同半徑的圓周上均勻分布有5個光發(fā)射器件，光接收板與編碼字輪的弧形透光槽同半徑的圓周上均勻分布有5個光接收器件，且光發(fā)射器件與其正對著的光接收器件一一配對，每對相配對的光發(fā)射器件和光接收器件之間的連線與字輪軸心線平行。光發(fā)射板上的光發(fā)射器件、編碼字輪上的圓形碼盤和光接收板上的光接收器件構(gòu)成絕對角度編碼器。當(dāng)編碼過程開始時，光發(fā)射板上的光發(fā)射器件按順序輪流發(fā)光，若光發(fā)射器件正對著編碼字輪的弧形透光槽，則光線通過弧形透光槽射到光接收板上與其配對的光接收器件，光接收器件再把其轉(zhuǎn)換為電信號，作為編碼的一種狀態(tài)，假設(shè)為1，相反，若光發(fā)射器件正對著兩個弧形透光槽之間的間隔區(qū)域，則光線被阻檔，無法被與該光發(fā)射器件配對的光接收器件接收，這作為另一種狀態(tài)，假設(shè)為O。這樣，當(dāng)5個光發(fā)射器件輪 流發(fā)光一周，便可獲得5個光接收器件的狀態(tài)。這5個光接收器件的狀態(tài)組合起來就形成一個編碼，這個編碼就決定了當(dāng)前字輪所處的角度。也就決定了編碼字輪的數(shù)字端面上的人工讀數(shù)。通過上面所述的編碼方式，當(dāng)編碼字輪旋轉(zhuǎn)一周，就會產(chǎn)生30個唯一編碼值，若編碼字輪的碼盤、光發(fā)射板和光接收板按非偏差尺寸制作，則每個編碼值所占的角度均為12度。每個編碼在相鄰位置編碼的基礎(chǔ)上變動一位，最終產(chǎn)生除00000和11111以外的30個5位二進(jìn)制編碼。這樣，編碼字輪的數(shù)字端面上的每個人工讀數(shù)區(qū)域?qū)?yīng)3個相鄰的編碼。本實用新型的有益效果如下I、通過使用本實用新型的儀表即可以通過人工目視讀取儀表數(shù)據(jù)，也可以通過電子系統(tǒng)讀取儀表數(shù)據(jù)。2、由于本實用新型的編碼分辨率為30，實現(xiàn)字輪每旋轉(zhuǎn)12°產(chǎn)生一個新編碼，而每個人工讀數(shù)的數(shù)字對應(yīng)為36°角。所以每個人工讀數(shù)數(shù)字對應(yīng)3個編碼，可分別定義為讀數(shù)進(jìn)入?yún)^(qū)、讀數(shù)穩(wěn)定區(qū)和讀數(shù)離開區(qū)。若編碼字輪裝置由多個聯(lián)動進(jìn)位的編碼字輪進(jìn)行計數(shù)，當(dāng)編碼字輪輸出的編碼值指示編碼字輪處于讀數(shù)進(jìn)入?yún)^(qū)或讀數(shù)離開區(qū)時，便可判斷編碼字輪正處于聯(lián)動進(jìn)位狀態(tài)，此時，解碼電路板中的單片機便能通過邏輯判斷解決計數(shù)器編碼字輪聯(lián)動進(jìn)位時所帶來的數(shù)據(jù)誤讀問題，實現(xiàn)了真正的數(shù)據(jù)直讀。3、使用本實用新型的裝置成本低，生產(chǎn)工藝要求也低，產(chǎn)品穩(wěn)定可靠。4、通過本實用新型改造過的儀表可以實現(xiàn)無源抄收，所以減少了儀表的維護量。

圖I為本實用新型一種實施例的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I實施例的字輪立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖I實施例中字輪的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖I實施例中光發(fā)射板結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖I實施例中光接收板結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖說明一種使用本實用新型的計量儀表編碼字輪裝置。如圖I所示的計量儀表編碼字輪裝置，包括光發(fā)射板I、光接收板2、解碼電路板3、編碼字輪4和字輪軸5 ;光發(fā)射板I和光接收板2分別平行位于編碼字輪4的兩側(cè)并固定在解碼電路板3上。[0022]如圖2所示，編碼字輪4包括以字輪軸心41為中心的圓形碼盤42和環(huán)設(shè)于圓形碼盤42邊緣的數(shù)字端面43。數(shù)字端面43上均勻分布有‘0’ ‘9’的10個人工讀數(shù)數(shù)字字符45。數(shù)字端面的一側(cè)分布了 20個從動進(jìn)位齒44，數(shù)字端面的另一側(cè)分布了 2個主動進(jìn)位齒47，圓形碼盤42上以字輪軸心41為中心設(shè)3個等半徑的弧形透光槽46。如圖3所示，從字輪軸心41向弧形透光槽46邊緣的引線將圓形碼盤42分成六個扇形區(qū)域，分別是3個弧形透光槽區(qū)域和3個間于它們之間的間隔區(qū)域。所述六個扇形區(qū)域依次按順序的角度比例為9 : 4 : 3 : 4 : 3 : 7。本實例中取值為Z a = 108° ,Zb= 48°，Zc = 36°，Zd = 48°，Z e = 36°，Z f = 84°，其中，弧形透光槽 46 的角度分別是108。、36。和36。。如圖4和圖5所75,光發(fā)射板I和光接收板2結(jié)構(gòu)相同,在光發(fā)射板I和光接收板2上分別開設(shè)有與編碼字輪4的字輪軸心41同軸心的軸孔12，22，在軸孔12，22上開設(shè)有導(dǎo)軸槽13，23 ;光發(fā)射板I與編碼字輪4的弧形透光槽46同半徑的圓周上均勻分布有5個光發(fā)射器件11，光接收板2與編碼字輪4的弧形透光槽46同半徑的圓周上均勻分布有5個光接收器件21，且光發(fā)射器件11與其正對著的光接收器件21 —一配對，每對相配對的光發(fā) 射器件11和光接收器件21之間的連線與字輪軸心線平行。光發(fā)射板上I的光發(fā)射器件11、編碼字輪4上的圓形碼盤42和光接收板2上的光接收器件21構(gòu)成絕對角度編碼器。當(dāng)編碼過程開始時，光發(fā)射板上I的光發(fā)射器件11按順序輪流發(fā)光，若光發(fā)射器件11正對著編碼字輪4的弧形透光槽46，則光線通過弧形透光槽46射到光接收板2上與其配對的光接收器件21。光接收器件21再把其轉(zhuǎn)換為電信號，作為編碼的一種狀態(tài)，假設(shè)為I。相反，若光發(fā)射器件I正對著弧形透光槽46之間的間隔區(qū)域，則光線被阻檔，無法被與該光發(fā)射器件11配對的光接收器件21接收，這作為另一種狀態(tài)，假設(shè)為O。這樣，當(dāng)5個光發(fā)射器件11輪流發(fā)光一周，便可獲得5個光接收器件21的狀態(tài)。這5個光接收器件21的狀態(tài)組合起來就形成一個編碼，這個編碼就決定了當(dāng)前字輪所處角度。通過上面所述的編碼方式，當(dāng)編碼字輪4旋轉(zhuǎn)一周，就會產(chǎn)生30個唯一編碼值，且每個編碼值所占的角度均為12度，每個編碼在相鄰位置編碼的基礎(chǔ)上變動一位，最終產(chǎn)生除00000和11111以外的30個5位二進(jìn)制編碼。這樣，編碼字輪的數(shù)字端面上的每個人工讀數(shù)區(qū)域?qū)?yīng)3個相鄰的編碼，分別定義為讀數(shù)進(jìn)入?yún)^(qū)、讀數(shù)穩(wěn)定區(qū)和讀數(shù)離開區(qū)。若編碼字輪裝置由多個聯(lián)動進(jìn)位的編碼字輪4進(jìn)行計數(shù)，當(dāng)編碼字輪4輸出的編碼值指示編碼字輪4處于讀數(shù)穩(wěn)定區(qū)時，解碼電路板3中的單片機直接譯出所出編碼值對應(yīng)的人工讀數(shù)即可；當(dāng)編碼字輪4輸出的編碼值指示編碼字輪4處于讀數(shù)進(jìn)入?yún)^(qū)或讀數(shù)離開區(qū)時，便可判斷編碼字輪4正處于聯(lián)動進(jìn)位狀態(tài)，此時，解碼電路板3中的單片機便能通過邏輯判斷解決計數(shù)器編碼字輪4聯(lián)動進(jìn)位時所帶來的數(shù)據(jù)誤讀問題，實現(xiàn)了真正的數(shù)據(jù)直讀。
權(quán)利要求1.ー種儀表編碼字輪裝置，包括光發(fā)射板(I)、光接收板(2)、解碼電路板(3)、編碼字輪(4)和字輪軸(5)，其特征在于 A、編碼 字輪(4)包括以字輪軸心(41)為中心的圓形碼盤(42)和環(huán)設(shè)于圓形碼盤(42)邊緣的數(shù)字端面(43)，數(shù)字端面(43)上均勻分布有‘0’ ‘9’的10個人工讀數(shù)數(shù)字字符，圓形碼盤(42)上以字輪軸心(41)為中心設(shè)有3個同半徑的弧形透光槽(46)，從字輪軸心(41)向弧形透光槽(46)邊緣的引線將圓形碼盤(42)分成六個扇形區(qū)域，所述六個扇形區(qū)域依次按順序的角度比例為9 :4:3:4:3: 7，且角度偏差范圍可以在正負(fù)3度之內(nèi)，最大角度區(qū)域是弧形透光槽區(qū)域，或者是間于弧形透光槽區(qū)域之間的間隔區(qū)域； B、光發(fā)射板(I)和光接收板(2)結(jié)構(gòu)相同，在光發(fā)射板(I)和光接收板(2)上分別開設(shè)有與編碼字輪(4)的字輪軸心(41)同軸心的軸孔(12，22)，在軸孔(12，22)上開設(shè)有導(dǎo)軸槽(13，23);光發(fā)射板(I)和光接收板(2)分別平行位于編碼字輪(4)的兩側(cè)并固定在解碼電路板(3)上；光發(fā)射板(I)與編碼字輪(4)的弧形透光槽(46)同半徑的圓周上均勻分布有5個光發(fā)射器件(11)，光接收板(2)與編碼字輪(4)的弧形透光槽(46)同半徑的圓周上均勻分布有5個光接收器件(21)，且光發(fā)射器件(11)與其正對著的光接收器件(21)一一配對，每對相配對的光發(fā)射器件(11)和光接收器件(21)之間的連線與字輪軸心線平行。
專利摘要一種儀表編碼字輪裝置，包括光發(fā)射板(1)、光接收板(2)、解碼電路板(3)、編碼字輪(4)和字輪軸(5)。本實用新型具有既可人工讀數(shù)、也可用電子手段讀取數(shù)據(jù)，電子讀數(shù)過程解決字輪在聯(lián)動進(jìn)位過程中產(chǎn)生的誤讀問題，電子讀數(shù)與人工讀數(shù)完全吻合。
文檔編號G06M1/272GK202548894SQ201220190349
公開日2012年11月21日 申請日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者何俊鋼, 費敏 申請人:昆明佳曉自來水工程技術(shù)有限公司