專利名稱：使用步進(jìn)電機(jī)的儀表記錄器和遠(yuǎn)程儀表讀數(shù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于計量流動材料例如水的量的儀表記錄器以及連接到儀表記錄器的遠(yuǎn)程儀表讀數(shù)器，更具體地，涉及利用步進(jìn)電機(jī)來轉(zhuǎn)動流速計轉(zhuǎn)輪的儀表記錄器以及涉及連接到儀表記錄器的戶內(nèi)和戶外遠(yuǎn)程儀表讀數(shù)器，該儀表讀數(shù)器采用步進(jìn)電機(jī)來轉(zhuǎn)動流速計的轉(zhuǎn)輪。
背景技術(shù)：
比如水表或氣表的儀表計量流過儀表的流體量以及某些情況下的流速。一般來講，這些儀表包括儀表記錄器。該記錄器與該儀表本體計量室連接并記錄流過的材料體積。早前技術(shù)的水表具有直接連接到該計量室的儀表記錄器。該連接包括連接到驅(qū)動室的元件的驅(qū)動軸，然后該驅(qū)動軸驅(qū)動儀表記錄器中驅(qū)動流速計的多個齒輪。盡管這些齒輪裝置是可靠的，但是它們是昂貴的并且它們通過這些齒輪和機(jī)械密封引起的磨擦影響該計量室的精度。后來，這些儀表記錄器和計量室改變并采用了磁連接。這允許了密封記錄器的到來?，F(xiàn)有技術(shù)的密封記錄器采用了在該記錄器中提供的磁隨動機(jī)構(gòu)，該磁隨動機(jī)構(gòu)與在該儀表本體中提供的磁驅(qū)動器協(xié)同作用。該磁隨動機(jī)構(gòu)由該磁驅(qū)動器磁性地驅(qū)動，導(dǎo)致該齒輪裝置驅(qū)動該流速計。該密封記錄器仍然具有與現(xiàn)有技術(shù)直接驅(qū)動記錄器相關(guān)的減小磨損和磨擦的問題。
后來，發(fā)展了電子記錄器，例如，象在共同轉(zhuǎn)讓的PCT公開WO02/073735(下文中還稱為”WO02/073735”)中所公開的。WO02/073735中公開的儀表記錄器包括磁隨動機(jī)構(gòu)，通過在該記錄器中提供的電池供電電路板，使用脈沖以從該磁隨動機(jī)構(gòu)產(chǎn)生電信號。使用該電信號來提供關(guān)于流經(jīng)該儀表的材料體積的信息。該電池還給LED或LCD供電以通過儀表讀數(shù)器能獲得計量讀數(shù)比如流經(jīng)該儀表的流量。隨著遠(yuǎn)程計量的出現(xiàn)，LED或LCD的必要性或者在機(jī)械讀數(shù)方面比如齒輪驅(qū)動的流速計一般不需要了。然而，如果發(fā)生電氣故障或電池電壓不夠用來操作該LED或LCD，那么將不能獲得隨后的讀數(shù)。因此，在最后記帳的周期期間流經(jīng)該儀表的流體體積不能丟失。因此，本發(fā)明的目的是提供儀表記錄器以克服該問題。
此外，有許多不同的儀表制造商和不同類型的儀表，比如在流體計量的情況下，其包括復(fù)合噴射流量計或容積式流量計。一般來講，這些儀表的每一個都需要其自己特定的儀表記錄器，該特定儀表記錄器不僅使磁運動與流經(jīng)該儀表的流體體積互相關(guān)聯(lián)，而且還包括用于特定類型儀表的合適傳動機(jī)構(gòu)。例如，3/4英寸(20毫米(“mm”))容積式流量計必須具有其自己特定的記錄器，并且甚至對于從相同廠商提供的儀表來說，其不能使用與1英寸(25mm)容積式流量計相同的儀表記錄器。廠家提供不同儀表記錄器設(shè)計可能是極其昂貴的。此外，如果公用事業(yè)具有提供的不同儀表或者具有不同度量單位的儀表，那么對于那些儀表的每一個來說必須具有不同的記錄器。因此，本發(fā)明的目的是提供一種儀表記錄器，該記錄器能與多于一個的計量裝置/記錄器和儀表尺寸一起使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及具有電子發(fā)射器的公用事業(yè)儀表記錄器，該電子發(fā)射器通過通信連接發(fā)射信號到單獨的接收器。該記錄器還包括機(jī)械流速計和擺動指針或流動材料例如水的其它指示器，該指示器通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動。
進(jìn)一步，本發(fā)明涉及能改型為許多類型和尺寸的儀表的公用事業(yè)儀表記錄器。該遠(yuǎn)程記錄器包括查詢表，該查詢表具有關(guān)于各種尺寸和類型的儀表的特征流動信息。然后觸發(fā)該儀表記錄器以仿真特定的儀表記錄器特征。
更進(jìn)一步，本發(fā)明涉及采用遠(yuǎn)程讀數(shù)系統(tǒng)的公用事業(yè)儀表記錄器系統(tǒng)。該遠(yuǎn)程讀數(shù)系統(tǒng)包括使用從儀表讀數(shù)系統(tǒng)產(chǎn)生的信號引起機(jī)械流速計通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的裝置。


圖1是公用事業(yè)儀表的側(cè)視圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)的儀表記錄器俯視圖；圖3是圖2中示出的儀表的側(cè)視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明制造的儀表記錄器的部分截面?zhèn)纫晥D；圖5是圖4中示出的記錄器的俯視圖；圖6是圖4中示出的與儀表協(xié)同作用的儀表記錄器的部分截面正視圖；圖7A是表示各種儀表精度與流速的曲線關(guān)系的圖表；圖7B是表示各種儀表每分鐘脈沖與流速的曲線關(guān)系的圖表；圖8是表示對應(yīng)各種類型儀表代碼的表格；圖9是根據(jù)本發(fā)明制造的計劃與特定儀表一起使用的儀表記錄器的圖解表示；圖10是根據(jù)本發(fā)明制造的儀表記錄器，該記錄器具有開關(guān)以使該儀表記錄器能與各種儀表一起使用；圖10A是圖10圓形區(qū)域的放大圖，其表示一組開關(guān)；圖11是根據(jù)本發(fā)明制造的儀表記錄器，該記錄器連接到裝置外的儀表讀數(shù)裝置，該儀表讀數(shù)裝置具有圖10A中所示的前述開關(guān)；圖12是根據(jù)本發(fā)明制造的遠(yuǎn)程儀表讀數(shù)系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖13是遠(yuǎn)程儀表讀數(shù)系統(tǒng)的示意圖，其示出了從該儀表讀數(shù)系統(tǒng)發(fā)射的第一波形；
圖14是遠(yuǎn)程儀表讀數(shù)系統(tǒng)的示意圖，其示出了從該儀表讀數(shù)系統(tǒng)發(fā)射的第二波形；圖15是遠(yuǎn)程儀表讀數(shù)系統(tǒng)的示意圖，其示出了從該儀表讀數(shù)系統(tǒng)發(fā)射的第三波形；圖16是遠(yuǎn)程儀表讀數(shù)系統(tǒng)的示意圖，其示出了從該儀表讀數(shù)系統(tǒng)發(fā)射的第四波形；圖17是遠(yuǎn)程儀表讀數(shù)系統(tǒng)的示意圖，其示出了從該儀表讀數(shù)系統(tǒng)發(fā)射的第五波形；圖18是圖12-17中示出的儀表讀數(shù)系統(tǒng)中采用的、根據(jù)本發(fā)明制造的遠(yuǎn)程儀表讀數(shù)器的透視圖；圖19現(xiàn)有技術(shù)的水表側(cè)視圖；圖20是另一現(xiàn)有技術(shù)的水表側(cè)視圖；圖21是又一現(xiàn)有技術(shù)的水表側(cè)視圖；以及圖22是根據(jù)本發(fā)明制造的遠(yuǎn)程儀表讀數(shù)器的側(cè)視圖。
具體實施例方式
在本發(fā)明非限制性實施例的以下論述中，當(dāng)它示出在附圖中時，空間或方向的術(shù)語比如“內(nèi)部”、“外部”、“左”、“右”、“上”、“下”、“水平的”、“垂直的”等等與本發(fā)明有關(guān)。然而，可以理解，本發(fā)明能假設(shè)各種可替換的方向，因此，這種術(shù)語不應(yīng)視為限制。此外，在說明書和權(quán)利要求書中使用的表示尺寸、物理特征等等的所有數(shù)字應(yīng)理解為在所有情況下都通過術(shù)語“大約”來修飾。因此，除非相反地指示，在下面的說明書和權(quán)利要求書中提出的數(shù)值能根據(jù)預(yù)期屬性改變，設(shè)法通過本發(fā)明的實踐來獲得該預(yù)期屬性。至少一點，不期望限制相當(dāng)于權(quán)利要求書范圍的原理的應(yīng)用，考慮到報導(dǎo)的有效數(shù)字?jǐn)?shù)量并通過運用普通制圓技術(shù)至少構(gòu)建每一個數(shù)字參數(shù)。而且，這里公開的全部范圍都理解為包含任一以及全部其中包含的子范圍。例如，規(guī)定的范圍“1到10”應(yīng)理解成包括最小值1與最大值10之間的(包含1和10)任一和全部子范圍；即，以最小值1或更大值開始并且以最大值10或更小值結(jié)束的所有子范圍，以及在這之間的所有子范圍，例如，1到6.3、或5.5到10或2.7到6.1。同樣，在此使用的術(shù)語比如“定位在…上”或“支撐在…上”表示定位或支撐在…上而不必直接接觸該表面。
進(jìn)一步，在本發(fā)明非限制性實施例的論述中，應(yīng)該理解，因為本發(fā)明能有其它實施例，所以本發(fā)明不限于示出并論述的具體非限制性實施例所描述的應(yīng)用。此外，在此使用的術(shù)語是為了描述而不是限制，除非另有指示，相同的附圖標(biāo)記指代相同元件。
論述本發(fā)明非限制性實施例以用在水表上，然而，可以理解，本發(fā)明不限于此，例如，本發(fā)明的這些非限制性實施例能與任何類型的信號發(fā)射裝置一起使用，但是本發(fā)明不限于此，例如，能與測量材料例如流體比如水和氣體運動的任何類型信號發(fā)射儀表一起使用，但本發(fā)明不限于此。盡管不限制本發(fā)明，但是下面論述的水表是WO02/073735中公開的類型，該文獻(xiàn)通過參考并入這里。在此提供WO02/073735中公開的水表的大體論述；對于該水表的詳細(xì)論述，可參考WO02/073735。
圖1表示公用事業(yè)儀表例如WO02/073735中公開的類型的水表。該儀表10包括儀表本體12、儀表記錄器14和流量計量室15。本發(fā)明不限于該流量計量室，在本發(fā)明的實踐中能使用現(xiàn)有技術(shù)中使用的任何類型，例如容積式室或葉片或復(fù)合噴射計量室。在操作中，該計量室通常具有驅(qū)動磁驅(qū)動齒輪的運動計量元件，該磁驅(qū)動齒輪磁性地連接到在該儀表記錄器14中提供的磁隨動機(jī)構(gòu)齒輪。以這種方式，能密封該記錄器14，并且不直接連接到該流量計量室15中的驅(qū)動元件上。
參考圖2，示出同樣由附圖標(biāo)記14標(biāo)明的現(xiàn)有技術(shù)儀表記錄器的俯視圖。通常，現(xiàn)有技術(shù)的記錄器14包括具有流速計20和轉(zhuǎn)輪、擺動指針或刻度盤22的劃線平板18。磁隨動機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動引起刻度盤22轉(zhuǎn)動以及各種齒輪轉(zhuǎn)動驅(qū)動該流速計20。
現(xiàn)在參考圖2和3，該記錄器14還包括其中接收磁隨動機(jī)構(gòu)26的本體或罩24。驅(qū)動軸28連接到磁隨動機(jī)構(gòu)26。驅(qū)動齒輪(未示出)連接該驅(qū)動軸28并且多個齒輪30與該驅(qū)動齒輪協(xié)同作用。驅(qū)動軸32連接這些齒輪之一，并且轉(zhuǎn)而連接到該刻度盤22。透鏡34連接該本體或罩24以提供具有窗口以可見該劃線平板的密封記錄器。磁隨動機(jī)構(gòu)26的轉(zhuǎn)動引起驅(qū)動軸28轉(zhuǎn)動，因此引起驅(qū)動齒輪(未示出)和齒輪30轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)而引起該驅(qū)動軸32和刻度盤22轉(zhuǎn)動。這些齒輪30的轉(zhuǎn)動也驅(qū)動該流速計20。
圖4-6中示出了根據(jù)本發(fā)明制造的記錄器40。類似于現(xiàn)有技術(shù)的記錄器14，該記錄器包括本體或罩42以及透鏡44。提供磁隨動機(jī)構(gòu)46并且該磁隨動機(jī)構(gòu)46通過驅(qū)動軸47可轉(zhuǎn)動地連接到具有微處理器的電路板48。磁觸發(fā)開關(guān)或簧片開關(guān)50(圖4和6中僅示出一個)提供在該電路板48的底面上并且適于通過磁隨動機(jī)構(gòu)46觸發(fā)和停用。該微處理器連接到該簧片開關(guān)50和電池52。該簧片開關(guān)50以下面論述的方式指示該計量室的轉(zhuǎn)動。提供發(fā)光顯示器(LED)或液晶顯示器(LCD)54(明顯地表示在圖5中)并以任何便利的方式將其電連接到該電路板48和電池52。同樣，提供步進(jìn)電機(jī)或步進(jìn)螺線管56并將其電連接到該電路板48的微處理器和電池52。在本發(fā)明的一個非限制性實施例中，該步進(jìn)電機(jī)56機(jī)械地連接到流速計58(清楚地示出在圖5中)。該步進(jìn)電機(jī)56可以是在許多電池供電的手表中使用的相同類型電機(jī)。例如，但是不限制本發(fā)明，該步進(jìn)電機(jī)的軸按照每個脈沖3.6度地轉(zhuǎn)動并且以直流電源例如電池52為動力來運轉(zhuǎn)。提供具有合適挖去部分的劃線平板60(清楚地示出在圖5中)，該合適挖去部分用于LCD或LED 54和該流速計顯示器58。該儀表記錄器40適合于連接或連接到儀表本體63，該儀表本體63具有驅(qū)動磁鐵64。提供第二步進(jìn)電機(jī)65以驅(qū)動該擺動指針22。該步進(jìn)電機(jī)65還連接到該微處理器。
參考圖6，在操作中，該儀表或儀表本體的計量室62在第一方向66驅(qū)動該驅(qū)動磁鐵64。該驅(qū)動磁鐵64的磁力引起該磁隨動機(jī)構(gòu)46同樣地在第一方向66上轉(zhuǎn)動。磁脈沖觸發(fā)和停用該簧片開關(guān)50，該簧片開關(guān)50指示該計量室的轉(zhuǎn)動并發(fā)射電信號到該微處理器。該微處理器使脈沖與流動體積和/或流速相關(guān)，并且轉(zhuǎn)而發(fā)送信號到LED或LCD 54以指示經(jīng)過該儀表63的材料的流速?？商鎿Q地，LED或LCD54能指示流經(jīng)該儀表63的材料的體積。同時，該電路板48通過該微處理器發(fā)送信號到該步進(jìn)電機(jī)或步進(jìn)螺線管56，該信號引起步進(jìn)電機(jī)或步進(jìn)螺線管的軸(未示出)轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)而引起該流速計、機(jī)械的、齒輪驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)動以指示已經(jīng)流經(jīng)該儀表63的材料的體積。可替換地，該步進(jìn)電機(jī)或步進(jìn)螺線管56能驅(qū)動連接到該流速計58的傳動裝置?？蛇x地，該電路板48還能發(fā)送信號到天線，該天線轉(zhuǎn)而發(fā)送信號到裝置外的儀表讀數(shù)裝置，該儀表讀數(shù)裝置記錄已經(jīng)流經(jīng)該儀表63的材料的體積。對于關(guān)于儀表記錄器發(fā)射信號到裝置外的儀表讀數(shù)裝置的論述，可參考WO02/073735。
如果電池52衰耗或者該電路板48存在電氣故障，該LED或LCD54將丟失其各自的讀數(shù)，該步進(jìn)電機(jī)56將停止驅(qū)動該流速計58。同樣，結(jié)果該微處理器的存儲器也將丟失其中包含的關(guān)于該儀表讀數(shù)比如已經(jīng)流經(jīng)該儀表的材料量的信息。然而，在本發(fā)明的實踐中，即使該步進(jìn)電機(jī)56將停止驅(qū)動該流速計58，關(guān)于該流速計58的讀數(shù)還會保持。關(guān)于該流速計58的讀數(shù)指示了正好在電池衰耗和/或電路板48的電器故障發(fā)生的時刻之前已經(jīng)流經(jīng)該儀表的材料量。因此，儀表讀數(shù)器能進(jìn)行該流速計的目視讀數(shù)。該流速計讀數(shù)是當(dāng)這些電池和/或電路板運行時的最后儀表讀數(shù)以后流經(jīng)該儀表的材料，例如但不限制本發(fā)明的水的量。盡管當(dāng)該電池衰耗和/或電路板變得不可運行時該流速計讀數(shù)將停止，但是它將具有指示從該最后讀數(shù)以后流經(jīng)該儀表的一些材料量。因此，當(dāng)該儀表記錄器停止記錄使用情況時，對于在該周期里的公用事業(yè)耗費，公用事業(yè)提供者例如可以扣除一些費用。換言之，公用事業(yè)提供者能對該周期收集費用，該周期從對該儀表最后讀數(shù)的時刻開始到電池52衰耗和/或電路板48發(fā)生電氣短路的時刻結(jié)束。
象本領(lǐng)域普通技術(shù)人員現(xiàn)在能理解的那樣，本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的儀表記錄器的問題和限制。更具體地，如果電池衰耗，或者如果存在電氣故障，那么使用儀表記錄器的公用事業(yè)可能損失大量的收入，其中該儀表記錄器具有帶有LED和LCD的電子儀表記錄器。包括本發(fā)明特征的儀表記錄器具有步進(jìn)電機(jī)56和流速計58克服了這個問題。進(jìn)一步，相對于這里描述的使用步進(jìn)電機(jī)或步進(jìn)螺線管驅(qū)動流速計的電子記錄器，現(xiàn)有技術(shù)中所有的機(jī)械記錄器的制造都是昂貴的。在現(xiàn)有技術(shù)上本發(fā)明的另一優(yōu)點在于該傳動裝置引起的對該磁隨動機(jī)構(gòu)齒輪的拉力通過本發(fā)明消除了，這導(dǎo)致儀表具有水使用情況的更精確讀數(shù)。進(jìn)一步，本發(fā)明允許LED 54讀數(shù)與該流速計58讀數(shù)的比較，如果這些讀數(shù)顯著不同，那么該比較能指示該儀表中是否存在故障。本發(fā)明的另一優(yōu)點在于即使它通過電子裝置處理儀表信息，該儀表記錄器14也看起來象機(jī)械記錄器。如果LED 54讀數(shù)不存在，那么這是特別真實的。同樣，替代體積，本發(fā)明還能在該LED 54讀數(shù)上提供流速信息，在這種情況下它將參與泄漏檢測。同樣，相信能使用該步進(jìn)電機(jī)56和流速計裝置58代替LED或LCD裝置54。因此，該記錄器40將具有類似于現(xiàn)有技術(shù)的記錄器14的外觀。而且，代替該磁隨動機(jī)構(gòu)46，可提供磁觸發(fā)開關(guān)比如簧片開關(guān)與該驅(qū)動磁鐵64協(xié)同作用，以消除與該簧片開關(guān)50協(xié)同作用的磁隨動機(jī)構(gòu)46。因此，該驅(qū)動磁鐵64的轉(zhuǎn)動將產(chǎn)生磁脈沖給磁觸發(fā)開關(guān)(簧片開關(guān)50)，然后該磁觸發(fā)開關(guān)將電連接到該電路板48。這減少了對儀表本體中驅(qū)動磁鐵64的拉力，并且相信這能提高該儀表的精度。
本發(fā)明背景技術(shù)中論述的另一個問題涉及儀表記錄器，該儀表記錄器不僅對于不同的儀表廠家而且對于同一廠家生產(chǎn)的不同尺寸和型號的儀表都必須獨特地設(shè)計。參考圖7A，每一個儀表具有性能曲線，例如，關(guān)于每一流速處的精度，對于Sensus銷售的標(biāo)準(zhǔn)W系列渦輪來說，預(yù)期性能曲線是曲線68；對于Sensus銷售的推進(jìn)器式流量計來說，預(yù)期性能曲線是69；而對于Sensus銷售的復(fù)合噴射流量計(PMM)來說，預(yù)期性能曲線是曲線70。進(jìn)一步，每一個儀表記錄器具有特定的每分鐘磁脈沖關(guān)系，該磁脈沖關(guān)系對應(yīng)流速，例如，參考圖7B，關(guān)于對應(yīng)流速的每分鐘磁脈沖，Master Meter銷售的復(fù)合噴射流量計記錄器具有曲線72示出的預(yù)期關(guān)系；Badger Meter銷售的渦輪流量計記錄器具有曲線73示出的預(yù)期關(guān)系；以及Neptune銷售的容積式流量計記錄器具有曲線74示出的預(yù)期關(guān)系。
如圖8中所示，以各種性能曲線的微處理器、各種儀表和各種尺寸的儀表，本發(fā)明提供了計算機(jī)存儲器。特別地，例如用于5/8″(15毫米(“mm”))水表的廠家A的容積式流量計將具有名稱“代碼1”，并且具有計算機(jī)存儲器中提供的性能曲線和提供的列在查詢表上的流速對每分鐘脈沖的關(guān)系。同樣，廠家B的容積式5/8″(15毫米)水表同樣分別具有計算機(jī)存儲器中提供的性能曲線和查詢表中提供的流速對每分鐘脈沖的關(guān)系。對于廠家C、D和E的各種尺寸的復(fù)合噴射流量計來說同樣如此。
參考圖9，示出了根據(jù)本發(fā)明制造的儀表記錄器78，其包括該儀表記錄器78中的發(fā)射和接收天線80。提供信號控制器82，該信號控制器82通過在該控制器82中提供的發(fā)射和接收天線86的方式發(fā)射信號84到給儀表記錄器78。該信號控制器82發(fā)送該信號以識別該記錄器78連接到哪一個儀表。例如，該信號控制器82能發(fā)送信號84以指示該儀表記錄器78與廠家C生產(chǎn)的5/8″(15毫米)復(fù)合噴射流量計連接，因此，將發(fā)送該代碼3到該儀表記錄器78以編程該微處理器。該儀表記錄器78然后發(fā)射信號88到該信號控制器82以指示已經(jīng)為廠家C生產(chǎn)的5/8″(15毫米)復(fù)合噴射流量計編程了該儀表記錄器78。因此，該儀表記錄器78仿真用于廠家C生產(chǎn)的5/8″(15毫米)復(fù)合噴射流量計的儀表記錄器。
可替換地，如圖10和10A中所示，能給儀表記錄器89提供一組開關(guān)90。這組開關(guān)90的這些開關(guān)可以為雙列直插式開關(guān)，當(dāng)以具體數(shù)字順序和/或字母順序布置時，這些雙列直插式開關(guān)指示該儀表記錄器將怎樣執(zhí)行以及它將與哪一個儀表連接。例如，但不限制本發(fā)明，如果開關(guān)位置提供指示“1000”，它意味著代碼“1”，5/8″(15毫米)容積式流量計的廠家A，其指示已經(jīng)為廠家A生產(chǎn)的5/8″(15毫米)容積式流量計編程了該儀表記錄器78。因此，該儀表記錄器78仿真用于廠家A生產(chǎn)的5/8″(15毫米)容積式流量計的儀表記錄器。
圖11示出了具有儀表讀數(shù)系統(tǒng)比如Master Meter有限公司銷售的Dialog儀表讀數(shù)系統(tǒng)的儀表記錄器92，該儀表讀數(shù)系統(tǒng)具有通過導(dǎo)線連接94連接到該記錄器的遠(yuǎn)程讀數(shù)器93。通常，電池95(假想地表示)提供電源給該遠(yuǎn)程讀數(shù)器93?？商鎿Q地，代替導(dǎo)線連接94，可提供采用無線電波的無線通信裝置。該遠(yuǎn)程讀數(shù)器93包括讀數(shù)元件96，非接觸讀數(shù)器能與該讀數(shù)元件96協(xié)同作用，比如Dialog讀數(shù)器、LED數(shù)字顯示器97，以及象這里前述的由步進(jìn)電機(jī)99(假想地表示)驅(qū)動的流速計98。通過該布置，經(jīng)由該導(dǎo)線連接94或通過無線電波遠(yuǎn)程地發(fā)送信號到該遠(yuǎn)程讀數(shù)器93。在該遠(yuǎn)程讀數(shù)器93的計算機(jī)中存儲該信號攜帶的信息并且通過LED顯示器97將其顯示出來，其還通過由該步進(jìn)電機(jī)99驅(qū)動的該流速計98顯示。如果該電池95衰耗或該遠(yuǎn)程儀表93存在電氣故障，那么儀表讀數(shù)器能從該流速計98獲得讀數(shù)。該遠(yuǎn)程讀數(shù)器還能提供指示流速的LCD或LED顯示。盡管這不是該儀表記錄器的最精確儀表讀數(shù)，如上所述，具有與LED顯示結(jié)合的、由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的流速計的儀表記錄器將有用，例如與丟失整個儀表讀數(shù)期間費用的讀數(shù)成對比，對流過的材料量向最終用戶收取費用，該流過的材料量根據(jù)該流速計確定。
回來參考圖5，能提供紅外傳感器100和紅外發(fā)射器102分別用于接收和發(fā)送紅外信號，其與該儀表記錄器的微處理器通信。在這種情況下，能使用傳感器應(yīng)答器(未示出)來指示哪一類型儀表與該儀表記錄器44一起使用。同樣，可能可選地校準(zhǔn)用于該特定儀表的記錄器。具體地，能通過對應(yīng)該記錄器儀表讀數(shù)與特定的性能曲線，來校準(zhǔn)該儀表和儀表記錄器。例如，在低流速時，該步進(jìn)電機(jī)每加侖的脈沖可為X，并且在中流速時，用于步進(jìn)電機(jī)的每加侖脈沖可為Y，以及在高流速時，該步進(jìn)電機(jī)的每加侖脈沖可為Z。從該簧片開關(guān)50(圖4和6)和該磁隨動機(jī)構(gòu)46的協(xié)同作用獲得的這些讀數(shù)也能以類似的方式校準(zhǔn)，例如，能在靜止試驗支架中或在野外校準(zhǔn)該儀表。同樣，在校準(zhǔn)后，通過外部紅外傳感器100傳遞信號給該微處理器來調(diào)整該流速計讀數(shù)為設(shè)定值，能設(shè)定該步進(jìn)電機(jī)或步進(jìn)螺線管56驅(qū)動的流速計58為任何數(shù)，比如“0000”。例如，如果儀表記錄器在野外發(fā)生故障并且具有“XXXX”的流速計讀數(shù)，那么通過該微處理器能觸發(fā)驅(qū)動該流速計的步進(jìn)電機(jī)，以產(chǎn)生讀數(shù)“XYXZ”，或者任何其它數(shù)，因此該儀表記錄器與預(yù)期值一致。
進(jìn)一步，因為本發(fā)明僅采用步進(jìn)電機(jī)裝置，所以通過調(diào)整脈沖來驅(qū)動該步進(jìn)電機(jī)以調(diào)整該流速計，該儀表記錄器能用于所有類型和尺寸的流體流量計，例如，對于一個單位的流體，在該磁隨動機(jī)構(gòu)46十轉(zhuǎn)之后能脈沖調(diào)制該步進(jìn)電機(jī)，然而，在另一情況下，對于一個單位的流體，在該磁隨動機(jī)構(gòu)46十五轉(zhuǎn)之后能脈沖調(diào)制該步進(jìn)電機(jī)。
圖12-18示出了根據(jù)本發(fā)明制造的遠(yuǎn)程儀表讀數(shù)系統(tǒng)110(圖13-16)和111(圖17)。具體地，圖12通常表示包括儀表比如水表112的遠(yuǎn)程儀表讀數(shù)系統(tǒng)110。該水表112包括具有計量室和儀表記錄器的水表本體。在本發(fā)明的實踐中，優(yōu)選使用包括本發(fā)明特征的以及上面論述的該儀表記錄器40；然而，本發(fā)明不限于該類型或該設(shè)計的水表、流量計量室和/或儀表室，并且在本發(fā)明的該實施例實踐中，能使用在此描述的任何類型以及現(xiàn)有技術(shù)例如但不限于WO02/073735中的任何類型。儀表發(fā)電機(jī)連接到該水表112。該類型的儀表發(fā)電機(jī)不限制本發(fā)明。在本發(fā)明的實踐中，使用Rockwell國際以商標(biāo)GTR銷售的儀表發(fā)電機(jī)，但不限于此。通常，該儀表發(fā)電機(jī)包括與該儀表記錄器一起協(xié)同作用的裝置，或者如現(xiàn)有技術(shù)中所公知的，該儀表發(fā)電機(jī)是該儀表記錄器的一部分，其中，在一系列轉(zhuǎn)動后，該儀表計量室引起將產(chǎn)生的信號，例如電信號。如所能理解的，該信號能通過光學(xué)讀數(shù)系統(tǒng)或磁讀數(shù)系統(tǒng)產(chǎn)生，其與儀表記錄器的擺動指針協(xié)同作用。因為儀表發(fā)電機(jī)在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的，所以認(rèn)為關(guān)于儀表發(fā)電機(jī)的進(jìn)一步論述沒有必要。
圖13-16中示出的儀表發(fā)電機(jī)114和圖17中示出的儀表發(fā)電機(jī)115通過導(dǎo)線116連接到遠(yuǎn)程讀數(shù)器118?，F(xiàn)有技術(shù)的裝置已經(jīng)示出了這種類型的系統(tǒng)，因此，通過該儀表發(fā)電機(jī)114和115產(chǎn)生的電壓脈沖驅(qū)動遠(yuǎn)程讀數(shù)器118中的電機(jī)，其轉(zhuǎn)而驅(qū)動流速計。然而，現(xiàn)有技術(shù)中的問題在于許多這種類型的儀表發(fā)電機(jī)變得過時。而且，許多儀表廠商采用獨特的發(fā)電機(jī)式信號來驅(qū)動該遠(yuǎn)程讀數(shù)器。因此，由于這些遠(yuǎn)程讀數(shù)器式系統(tǒng)被廠商逐步淘汰，所以替換它們變得更難。
圖13-17中示出了不同類型的電流脈沖，這取決于廠商，這些電流脈沖能通過該儀表發(fā)電機(jī)114產(chǎn)生。圖13示出了從該儀表發(fā)電機(jī)114發(fā)射的第一電壓脈沖信號120。圖14示出了來自該發(fā)電機(jī)114的第二電壓脈沖信號122。圖15示出了來自該發(fā)電機(jī)114的第三電壓脈沖信號124。圖16示出了來自該發(fā)電機(jī)114的第四電壓脈沖信號126。圖17示出了來自開關(guān)式發(fā)電機(jī)115的第五電壓脈沖信號128。這些信號提供了能用于確定經(jīng)過該儀表的單位流量的信息，例如，但不限制本發(fā)明，對于每個脈沖的確定時間周期，該信號128操作該發(fā)電機(jī)115的開關(guān)來合上該開關(guān)。在操作中，脈沖表示經(jīng)過該儀表的單位流量。
參考圖18，該遠(yuǎn)程讀數(shù)器118包括外殼130，該外殼130容納具有一組或多個轉(zhuǎn)輪136的機(jī)械流速計132。步進(jìn)電機(jī)134、轉(zhuǎn)動或線性的步進(jìn)電機(jī)以現(xiàn)有技術(shù)中公知的方式機(jī)械地連接到該機(jī)械流速計132，以轉(zhuǎn)動該流速計132的轉(zhuǎn)輪。提供電池138以給該步進(jìn)電機(jī)134供電，并且該電池138電連接到電路板140。非極化連接器142和極化連接器144以任何便利的方式電連接到該電路板140，并且該電路板140以任何便利的方式電連接到該步進(jìn)電機(jī)134。在操作中，如圖13-15所示，該非極化儀表發(fā)電機(jī)114將通過導(dǎo)線116電連接到該非極化連接器142，并且如圖17中所示，該極化發(fā)電機(jī)115將通過導(dǎo)線116電連接到該極化連接器144。如圖17中示意性地表示的，具有開關(guān)閉合裝置的儀表發(fā)電機(jī)114將需要該儀表發(fā)電機(jī)114經(jīng)由導(dǎo)線116電連接到用于開關(guān)閉合的非極化連接器142。
該電路板140包括合適的過濾器以僅僅接收正電壓脈沖。進(jìn)一步，該電路板140包括比較來自這些發(fā)電機(jī)的電源是否在6伏特以上的電路。進(jìn)一步，該電路板140包括能確定該正電壓脈沖時間是否大于15毫秒的電路。該電路板140具有將來自該儀表發(fā)電機(jī)114、115的電壓脈沖的正部分轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號的電路。使用來自該電池的電源放大該數(shù)字信號并且發(fā)送該合適的電信號到該步進(jìn)電機(jī)134，以引起該流速計132的合適轉(zhuǎn)輪136轉(zhuǎn)動。然后，該步進(jìn)電機(jī)134將推進(jìn)第一流速計轉(zhuǎn)輪固定量，例如或3.6度或36度每個脈沖。在該開關(guān)式儀表發(fā)電機(jī)115比如圖17中示出的情況下，發(fā)射數(shù)字式信號并經(jīng)過導(dǎo)線116到達(dá)用于開關(guān)閉合的極化連接器144。通過由電池供電的電路板140放大該信號以如前所示地推進(jìn)該流速計轉(zhuǎn)輪。
本發(fā)明基本上允許能在幾乎任何類型的儀表發(fā)電機(jī)式系統(tǒng)上操作的通用式遠(yuǎn)程儀表讀數(shù)系統(tǒng)。因此，圖13-16中示出的遠(yuǎn)程讀數(shù)式系統(tǒng)110和圖17中示出的遠(yuǎn)程讀數(shù)式系統(tǒng)111能用于包括許多不同類型儀表發(fā)電機(jī)114、115的領(lǐng)域，這導(dǎo)致了單一的讀數(shù)器式系統(tǒng)110或111。進(jìn)一步，能通過產(chǎn)生無線電的信號改進(jìn)該遠(yuǎn)程讀數(shù)器118(圖18)，以發(fā)射該儀表信息比如流經(jīng)該水表112的水體積到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)(有時稱為收集器)，或經(jīng)由在該電路板上提供的電路通過各種電話或其它通信裝置發(fā)送。
如果不是全部代替，那么采用步進(jìn)電機(jī)134的本發(fā)明代替現(xiàn)有技術(shù)的遠(yuǎn)程讀數(shù)器所需要的大部分傳動機(jī)構(gòu)。進(jìn)一步，為了使該流速計讀數(shù)與該儀表112的讀數(shù)關(guān)聯(lián)，通過調(diào)整該流速計132上的設(shè)置，能改進(jìn)本發(fā)明。
圖19示出了具有儀表記錄器201的現(xiàn)有技術(shù)水表200，該儀表記錄器201包括LCD或LED流速計顯示器202、霍爾效應(yīng)開關(guān)、簧片開關(guān)或wiegand金屬傳感器204(wiegand wire pickup)、電池電源206以及具有微處理器的電路板208，該微處理器用于將來自該簧片開關(guān)、霍爾效應(yīng)開關(guān)或wiegand金屬傳感器204(wiegand wire pickup)的原始信號轉(zhuǎn)化為該流速計顯示202。能提供電路連接210以將來自該電路板208的原始信號經(jīng)由導(dǎo)線214和216電連接到遠(yuǎn)程讀數(shù)器212。許多儀表廠商比如Master Meter生產(chǎn)這些類型儀表記錄器的樣品，這些樣品用于復(fù)合噴射流量計、容積式流量計和渦流流量計。
圖20示出了包括編碼器220的現(xiàn)有技術(shù)儀表218，該編碼器220具有用于接收導(dǎo)線224、226和228的端子222以將來自該編碼器220的原始信號電連接到該遠(yuǎn)程讀數(shù)器212。這種編碼器可以是關(guān)于PD的SensusERC或Neptune ARB、渦輪或復(fù)合流量計，但不限于此。
圖21示出了包括發(fā)電機(jī)遠(yuǎn)程記錄器232的另一現(xiàn)有技術(shù)儀表230，該發(fā)電機(jī)遠(yuǎn)程記錄器包括用于接收導(dǎo)線236和238的端子234以將來自該發(fā)電機(jī)遠(yuǎn)程記錄器232的信號電連接到該遠(yuǎn)程讀數(shù)器212。這種儀表記錄器是Master Meter電力輸出記錄器、SensusGTR，還有AMCO Elster、Neptune和Badger生產(chǎn)的記錄器。
盡管圖19-21示出的這些儀表是合格的，但是當(dāng)儀表記錄器故障時存在問題。這些儀表記錄器的另一個缺陷在于通過儀表讀數(shù)器讀取該儀表記錄器，并且通過使用遠(yuǎn)程無線電頻率讀數(shù)，趨勢是消除人工讀數(shù)。然而，在電子儀表記錄器的情況下，關(guān)于現(xiàn)有電池可能存在嚴(yán)重漏電，并且在具有舊記錄器的市區(qū)的情況下，該舊記錄器仍剩余許多年的使用年限，替換這些舊儀表記錄器存在相當(dāng)大的費用。
在這些情形下，能提供圖22中示出的遠(yuǎn)程讀數(shù)器。該遠(yuǎn)程讀數(shù)器239類似于遠(yuǎn)程讀數(shù)器118，但優(yōu)選連接到建筑物或房屋外部或內(nèi)部。該遠(yuǎn)程讀數(shù)器239包括本體240、天線/接收器裝置242、導(dǎo)線端子246、微處理器248、可替換電池或電源250、步進(jìn)電機(jī)252、電路板控制器254和連接到該電路板254的DIP開關(guān)256。各自的導(dǎo)線214、216或224、226、228或236、238連接到合適的端子246。任一單獨的螺絲接線端用于特定儀表產(chǎn)生的每一類型信號，或者如DIP開關(guān)256所編程的，該微處理器248選擇合適的處理。這些端子246電連接到微處理器248、電路板控制器254和電池250。然后，從導(dǎo)線214、216和224、226、228或236、238接收的合適信號驅(qū)動該步進(jìn)電機(jī)252，該步進(jìn)電機(jī)252電連接到該電路板控制器254。轉(zhuǎn)而，這導(dǎo)致該遠(yuǎn)程讀數(shù)器212的機(jī)械顯示器258以在前所述的關(guān)于遠(yuǎn)程讀數(shù)器118的類似方式改變。同樣，信號可從該天線/接收器裝置242發(fā)射，以使儀表讀數(shù)可通過無線電信號遠(yuǎn)程地讀取。與圖19中示出的記錄器201的LED顯示器相比，驅(qū)動該步進(jìn)電機(jī)和該天線的信號產(chǎn)生需要相當(dāng)大的能量。因此，提供給遠(yuǎn)程讀數(shù)器212的該單獨的可替換電源能容易替換電池，這變得必要了。進(jìn)一步，該機(jī)械顯示器258保證了如果這些儀表記錄器的LED/LCD顯示器發(fā)生故障，至少能從該儀表的最后讀數(shù)獲得中斷的讀數(shù)。
本發(fā)明允許公用事業(yè)逐步采用和替換儀表以將它們從戶內(nèi)儀表讀數(shù)的要求轉(zhuǎn)換為戶外/無線電儀表讀數(shù)，而不需要過早地替換這些儀表。這能為公用事業(yè)節(jié)省時間和金錢資源。換言之，本發(fā)明允許公用事業(yè)，尤其是小和中小公用事業(yè)逐步提高無線電讀數(shù)比率，而不需報廢編碼器或發(fā)電機(jī)儀表或替換相對新的儀表。本發(fā)明允許通過以公用事業(yè)預(yù)算支持的速度逐步采用新系統(tǒng)，來提高公用事業(yè)儀表讀數(shù)系統(tǒng)。
以上描述和示出的本發(fā)明的形式代表本發(fā)明的示例性而非限制性的實施例?？梢岳斫獠幻撾x本發(fā)明的教導(dǎo)，可做出各種變形，本發(fā)明通過下面請求保護(hù)的技術(shù)方案限定。
權(quán)利要求
1.一種儀表記錄器，用于測量流經(jīng)具有驅(qū)動裝置的儀表的材料量，包括本體；信號產(chǎn)生裝置，其由所述本體容納并且適合于通過該驅(qū)動裝置驅(qū)動；信號接收裝置，其適合于接收所述信號產(chǎn)生裝置的信號，所述信號接收裝置適合于將該接收的信號轉(zhuǎn)換成電信號；第一裝置，用于接收該電信號以引起流經(jīng)該儀表的材料的第一顯示；和第二裝置，用于接收電信號以引起流經(jīng)所述儀表的所述材料的第二顯示。
2.如權(quán)利要求1中所述的儀表記錄器，其中所述第一裝置包括數(shù)字顯示器。
3.如權(quán)利要求2中所述的儀表記錄器，其中所述第一裝置是液晶顯示器或發(fā)光二極管顯示器之一。
4.如權(quán)利要求1-3中所述的儀表記錄器，其中所述第二裝置包括連接到流速計的步進(jìn)電機(jī)。
5.如權(quán)利要求4中所述的儀表記錄器，其中所述流速計是機(jī)械流速計。
6.如權(quán)利要求1中所述的儀表記錄器，其中所述驅(qū)動裝置包括磁驅(qū)動器，所述信號產(chǎn)生裝置包括磁隨動機(jī)構(gòu)，并且信號接收裝置包括簧片開關(guān)。
7.一種儀表，包括本體，其限定流經(jīng)的腔體；計量室，其由所述本體容納；記錄器，其連接到所述本體并且與該計量室通信，所述記錄器具有機(jī)械驅(qū)動系統(tǒng)以驅(qū)動機(jī)械讀數(shù)系統(tǒng)，該機(jī)械讀數(shù)系統(tǒng)指示流經(jīng)該儀表本體的材料體積；電子讀數(shù)系統(tǒng)，其連接到所述記錄器以用于產(chǎn)生電信號，該電信號指示流經(jīng)該記錄器本體的材料體積；和電子/機(jī)械系統(tǒng)，其電連接到所示電子讀數(shù)系統(tǒng)，因此電信號引起所述機(jī)械驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動所述機(jī)械讀數(shù)系統(tǒng)。
8.如權(quán)利要求7中所述的儀表，其中所述機(jī)械驅(qū)動系統(tǒng)包括連接到所述機(jī)械讀數(shù)系統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)，因此電信號引起該步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動并驅(qū)動該機(jī)械讀數(shù)系統(tǒng)。
9.如權(quán)利要求8中所述的儀表，其中所述的機(jī)械讀數(shù)系統(tǒng)包括流速計。
10.如權(quán)利要求8中所述的儀表，其中所述的機(jī)械讀數(shù)系統(tǒng)是由該步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的箭頭指示器。
11.如權(quán)利要求7-10中所述的儀表，其中所述的機(jī)械讀數(shù)系統(tǒng)是齒輪驅(qū)動的流速計。
12.如權(quán)利要求7-10中所述的儀表，其中遠(yuǎn)離所述儀表記錄器和所述儀表本體地定位所述電子讀數(shù)系統(tǒng)、所述電子/機(jī)械系統(tǒng)以及所述的機(jī)械讀數(shù)系統(tǒng)。
13.一種通用儀表讀數(shù)記錄器，包括本體；信號產(chǎn)生裝置，其由所述本體容納并適合于通過驅(qū)動裝置驅(qū)動，其適合于產(chǎn)生對應(yīng)于流經(jīng)儀表的材料量和/或流速的信號；信號接收裝置，其適合于接收所述信號產(chǎn)生裝置的信號，所述信號接收裝置具有指示流經(jīng)儀表的材料量和/或流速的裝置；和用于調(diào)整所述信號的裝置，其用于轉(zhuǎn)變該驅(qū)動裝置接收的信號以使其與該特定類型儀表關(guān)聯(lián)。
14.如權(quán)利要求13中所述的儀表記錄器，其中該信號產(chǎn)生裝置是磁驅(qū)動器。
15.如權(quán)利要求13中所述的儀表記錄器，其中該信號接收裝置是磁隨動機(jī)構(gòu)。
16.如權(quán)利要求13中所述的儀表記錄器，其中所述的用于調(diào)整所述信號的裝置包括查詢表，并且其中觸發(fā)所述的用于調(diào)整所述信號的裝置以轉(zhuǎn)換該驅(qū)動裝置通過登錄查詢表接收的信號，以對應(yīng)特定類型的儀表。
17.一種儀表讀數(shù)系統(tǒng)，包括儀表；儀表發(fā)電機(jī)，其與所述儀表協(xié)同作用，在一些材料或公用設(shè)施流經(jīng)該儀表后，所述儀表發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電脈沖信號；和遠(yuǎn)程讀數(shù)器，其電連接到所述儀表發(fā)電機(jī)，包括流速計的所述遠(yuǎn)程讀數(shù)器連接到步進(jìn)電機(jī)，其中該電脈沖信號引起該步進(jìn)電機(jī)改變所述流速計上的讀數(shù)。
18.如權(quán)利要求17中所述的儀表讀數(shù)系統(tǒng)，其中該電脈沖信號選自一組極化脈沖信號和非極化脈沖信號，并且該遠(yuǎn)程讀數(shù)器還包括用于該極化脈沖信號的第一連接和用于該非極化脈沖信號的第二連接、電池、連接到電池與第一和第二連接的微處理器，并且該微處理器連接該步進(jìn)電機(jī)。
19.一種用于從儀表獲得讀數(shù)的方法，包括步驟(a)提供具有計量室的儀表以用于計量流經(jīng)的材料量；(b)提供連接到計量室的驅(qū)動裝置，該計量室適于提供驅(qū)動信號；(c)提供記錄器以與所述驅(qū)動裝置協(xié)同作用；和(d)產(chǎn)生電子信號以導(dǎo)致電子顯示并且驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)在機(jī)械顯示器上產(chǎn)生讀數(shù)。
20.如權(quán)利要求19中所述的方法，其中該機(jī)械顯示器是流速計。
21.一種用于給儀表更新通用記錄器的方法，包括步驟(a)提供用于計量流經(jīng)的材料體積的儀表；(b)提供適于與多個儀表協(xié)同作用的儀表記錄器；(c)提供關(guān)于該儀表的信號給該儀表記錄器；和(d)使該儀表記錄器與該儀表協(xié)同作用以使該儀表記錄器提供對應(yīng)該儀表的流量信息。
全文摘要
一種用于流動材料例如水的儀表，具有儀表記錄器，該儀表記錄器具有電子顯示器例如LED或LCD顯示器；以及通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的機(jī)械讀數(shù)顯示器，其用于記錄流經(jīng)該儀表的水的單位。如果發(fā)生電源故障，那么會丟失LED或LCD讀數(shù)值，然而，該機(jī)械讀數(shù)值會保留。此外，發(fā)射信號到儀表記錄器的微處理器以改變步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動，因此該儀表記錄器能與不同類型的儀表一起使用。還進(jìn)一步，在一些材料或公用設(shè)施流經(jīng)水表后，與儀表記錄器協(xié)同作用的儀表發(fā)電機(jī)發(fā)送電脈沖信號到遠(yuǎn)程讀數(shù)器的微處理器。該遠(yuǎn)程讀數(shù)器包括連接到步進(jìn)電機(jī)的流速計。
文檔編號G07B15/06GK1856806SQ200480016507
公開日2006年11月1日 申請日期2004年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月13日
發(fā)明者丹·溫特, 羅納德·N·科赫 申請人:Arad計量科技有限公司