計量表讀數字輪的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種能準確采集字輪讀數信息并將該信息轉換為電信號的計量表讀數字輪。包括輪體，緊貼輪體的側面或輪體的其中一個底面，設有首尾相接的金屬膜或片，該金屬膜或片的寬度由其首端至尾端逐漸變窄，在輪體之外且臨近金屬膜或片的位置，設有電磁感應線圈，該電磁感應線圈產生的磁場垂直穿過正對其的金屬膜或片，所述電磁感應線圈接于信號采集電路，在輪體的側面上還間隔均勻設有十個供人工讀取的數字，該數字為0至9。本發明可使所有計量裝置中對氣、液體計量數據的采集完全實現自動化，特別隨著物聯網的發展，更需要將機械儀表可視讀數轉換為數字信號并通過GPRS、CDMA等無線互聯技術或有線網絡發送至數字處理及控制中心。
【專利說明】計量表讀數字輪
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種適用于濕式、干式水表或燃氣表等遠傳計量表內計數器機構的讀 數字輪，特別涉及一種通過電磁感應采集字輪讀數的計量表讀數字輪。
【背景技術】
[0002] 目前，在濕式水表、干式水表或膜式燃氣表等傳統機械式計量儀表中，主要采用光 電編碼技術來采集讀數字輪編碼信息，以此，實現齒輪傳動累加計數器遠傳電子直讀。中國 實用新型專利（申請號為：200820212544. 4,名稱為：遠傳直讀計量表計數器的編碼字輪） 公開一種計量表的讀數字輪，該字輪存在如下不足：
[0003] 1)受計量表殼內空間狹小的局限和有限的字輪編碼組的制約，導致字輪在逢"9" 進"0"位時，由于信息量的不足而造成進位判斷出現讀數誤碼，使得其無法對字輪位置精準 定位；
[0004] 2)即使在計量表幾何尺寸許可的條件下，可通過增加光電對管數量來提高字輪定 位精度（編碼數據增加），但同時卻帶來制造成本的提升，且電子元器件的增多也加大產品 故障風險，從而影響了傳統機械式計量表遠傳電子直讀，尤其是直讀水表及直讀氣表的推 廣與應用。
【發明內容】
[0005] 本發明要解決的技術問題是提供一種能準確采集字輪讀數信息并將該信息轉換 為電信號的計量表讀數字輪。
[0006] 為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：
[0007] 本發明的計量表讀數字輪，包括圓柱狀的輪體、間隔設置于該輪體一個底面周邊 上的進位從動齒和設于該輪體另一個底面周邊上的進位主動齒以及位于輪體中央的軸孔， 緊貼輪體的側面或輪體的其中一個底面，設有首尾相接的金屬膜或片，該金屬膜或片的寬 度由其首端至尾端逐漸變窄，在輪體之外且臨近金屬膜或片的位置，設有電磁感應線圈，該 電磁感應線圈產生的磁場垂直穿過正對其的金屬膜或片，所述電磁感應線圈接于信號采集 電路，在輪體的側面上還間隔均勻設有十個供人工讀取的數字，該數字為〇至9。
[0008] 設置于輪體的側面上的金屬膜或片，沿輪體圓周方向展開后其形狀呈三角形或梯 形。
[0009] 設置于輪體其中一個底面上的金屬膜或片的形狀呈螺旋形。
[0010] 所述的輪體材料為非導磁材料。
[0011] 所述的輪體由塑膠材料注塑成型。
[0012] 所述的數字印制在塑膜片上，該塑膜片通過粘合劑將其粘接在所述輪體的側面 上。
[0013] 所述的數字印制在塑膜片上，該塑膜片通過粘合劑將其粘接在所述輪體的側面 上。
[0014] 與現有技術相比，本發明通過在字輪上設置金屬膜或片和可與該金屬膜或片產生 互感磁場的電磁感應線圈以及可將該電磁感應線圈電感變化量采集并轉換為電信號（該 電信號可以是模擬信號，也可以是數字信號）的信號采集電路的結構，使得采用本發明字 輪的計量表不僅能輸出準確的計量數字信息，而且可使所有計量裝置中對氣、液體計量數 據的采集完全實現自動化，特別隨著如今物聯網的發展，更需要將各種計量數據由機械儀 表可視讀數轉換為數字信號并通過GPRS、CDMA等無線互聯技術或有線網絡發送至數字處 理及控制中心。本發明結構簡單、計數準確、成本低廉且性能穩定。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015] 圖1是本發明計量表讀數字輪實施例1的側視示意圖。
[0016] 圖2是圖1中A向示意圖。
[0017] 圖3是圖1中B向示意圖。
[0018] 圖4是圖1側面展開示意圖。
[0019] 圖5是本發明計量表讀數字輪實施例2的側視示意圖。
[0020] 圖6是圖5中C向示意圖。
[0021] 圖7是圖5中D向示意圖。
[0022] 圖8是電渦流效應原理圖。
[0023] 圖9是本發明信號采集電路框圖。
[0024] 附圖標記如下：
[0025] 輪體1、底面2、側面3、金屬膜或片4、電磁感應線圈5、進位從動齒6、進位主動齒 7、軸孔8、穩壓電源U2、單片機U3、阻抗變換器U4、顯示模塊U5、通信或發射模塊U6。
【具體實施方式】
[0026] 本發明的計量表讀數字輪主要用于各種液體和氣體流量計量表，通常，單個計量 表中需要該讀數字輪4 一 8個，其間并列設置，其中，每個讀數字輪上的進位主動齒7與下 一個相鄰的讀數字輪上的進位從動齒6相嚙合，前一個讀數字輪旋轉一周撥動下一個相鄰 的讀數字輪進一個字數位，如圖1、5所示，其形狀呈扁圓柱體的輪盤（以下稱輪體1)，在輪 體1的盤面（即該扁圓柱體的上下兩個底面2)中央設有軸孔8,在一個盤面上沿其周邊間 隔均勻設有若干個進位從動齒6,在另一個盤面上沿其周邊設有至少一個進位主動齒7,該 字輪通過穿置于所述軸孔8中的轉軸安裝在計量表中。每個讀數字輪的輪體1側面3(即 扁圓柱體的側面3)上均勻間隔設置十個肉眼可視的數字，這十個數字分別是0至9。
[0027] 本發明緊貼輪體1側面3或輪體1的其中一側盤面上，設有首尾相接的金屬膜或 片4,該金屬膜或片4的寬度由其首端至尾端逐漸變窄，在輪體1之外位于金屬膜或片4的 近旁，設有載有電磁感應線圈5的支板，該電磁感應線圈5產生的磁場垂直穿過其正對的金 屬膜或片4,電磁感應線圈5與信號采集電路相接，工作時，該讀數字輪攜金屬膜或片4繞所 述轉軸旋轉，而電磁感應線圈5固定在計量表內并與所述金屬膜或片4保持固定距離。
[0028] 本發明利用電渦流效應來檢測讀數字輪所在位置，并將電磁感應線圈5采集到的 信號轉換成電數字信號量輸出，從而實現對讀數字輪動態所在位置信號的轉換與傳遞。
[0029] 如圖8所示，當給電磁感應線圈5兩端加上交變電壓信號^后，便有交變電流L 流過該線圈5,交變電流Ii在該線圈5中產生一個交變磁場Hi，根據電磁感應原理可知，交 變磁場氏就會在與該電磁感應線圈5正對的金屬膜或片4的體內產生一個渦流電流12，該 渦流電流12又會產生一個反磁場H 2抵消一部分氏，而線圈5要維持原來交變磁場氏的量 值就必然要加大交變電流Ii的量值。從等效的觀點來看，就相當于線圈5的電感L、阻抗Z 和品質因數Q值發生了變化。顯然渦流電流1 2越大，電感L、阻抗Z和品質因數Q值的變化 也越大，即它們都是渦流電流12的函數。渦流電流1 2的大小取決于線圈5的幾何形狀、交 變電流L的激磁頻率f、環境溫度、金屬膜或片4與線圈5的距離X，以及金屬膜或片4的電 阻率P、磁導率A、幾何形狀S等參數。如果控制上述參數中一個參數改變，其余皆不變， 那么就可以構成測位移、測溫度、測硬度等的各種傳感器。本發明就是選擇了其中的金屬膜 或片4的幾何形狀S作為變量，其余假定不變，利用信號采集電路將其最后變換成為電壓或 電流輸出，繼而準確檢測出讀數字輪的動態位置。
[0030] 本發明的輪體1材料為非導磁材料，優選為由塑膠材料注塑成型。所述金屬膜或 片由導電金屬材料所制，本發明優選為銅材所制。
[0031] 如圖9所示，所述的信號采集電路包括穩壓電源U2、單片機U3、阻抗變換器U4、顯 示模塊U5和信號通信或發射模塊U6,其中，所述的電磁感應線圈5與阻抗變換器U4相接， 穩壓電源U2為單片機U3與阻抗變換器U4提供工作電壓，單片機U3將其接收到的信號既 可通過顯示模塊U5顯示，也可通過通信或發射模塊U6將其發射至計量控制中心。
[0032] 本發明的計量表讀數字輪與電磁感應線圈5配合，可確定讀數字輪上的數字示值 (對應讀數字輪旋轉角度）、進位從動齒6、進位主動齒7以及電磁感應物理量四者之間形成 的相對空間關系，計量表讀數字輪每旋轉一定角度，安裝在讀數字輪近旁的電磁感應線圈5 可輸出與圓周角度對應的電平信號，從而根據本計量表讀數字輪的實際角度位置即可測得 讀數字輪相對應位置上的示值。可取代現有各種濕式、干式水表或燃氣表等傳統機械計量 表內之計數器機構的讀數字輪。
[0033] 實施例1
[0034] 如圖1、2、3、4所示，本實施例中金屬膜或片4設置于輪體1側面3,該金屬膜或片 4沿輪體1圓周方向展開后形狀呈三角形或梯形，優選為等腰三角形、直角三角形、等腰梯 形或直角梯形。
[0035] 所述電磁感應線圈5所在平面與輪體1側面3的切面相平行。
[0036] 所述的數字印制在塑膜片上，該塑膜片通過粘合劑將其粘接在所述輪體1的側面 3上，其中，0 - 9中每一個數字對應所述金屬膜或片4上不同的寬度區域，其間固定不變。
[0037] 當該讀數字輪轉動時，所述電磁感應線圈5兩端取得到的電信號也隨之變化，由 此獲得與該電信號對應的讀數字輪上的示出數字，從而，可準確獲知該讀數字輪上任一時 刻正對電磁感應線圈5位置的數字是幾，而且可將該數字轉換為電信號輸出或顯示。
[0038] 本實施例的優點是讀數準確、穩定，所用空間更小。
[0039] 實施例2
[0040] 如圖5、6、7所不，本實施例除金屬膜或片4和電磁感應線圈5設置的位置與實施 例1不同外，其它均相同。
[0041] 本實施例中的金屬膜或片4設置在讀數字輪輪體1的其中一個盤面上，其形狀呈 螺旋形，所述電磁感應線圈5位于該金屬膜或片4近旁，電磁感應線圈5所在平面與該金屬 膜或片4所在盤面平行。
[0042] 本實施例較實施例1的優點是制作相對簡單。
[〇〇43] 以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定 本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬【技術領域】的普通技術人員來說，在 不脫離本發明構思的前提下，其架構形式能夠靈活多變，可以派生系列產品。只是做出若干 簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明由所提交的權利要求書確定的專利保護范圍。
【權利要求】
1. 一種計量表讀數字輪，包括圓柱狀的輪體（1)、間隔設置于該輪體（1) 一個底面（2) 周邊上的進位從動齒（6)和設于該輪體（1)另一個底面（2)周邊上的進位主動齒（7)以及 位于輪體（1)中央的軸孔（8)，其特征在于：緊貼輪體（1)的側面（3)或輪體（1)的其中一 個底面（2)，設有首尾相接的金屬膜或片（4)，該金屬膜或片（4)的寬度由其首端至尾端逐 漸變窄，在輪體（1)之外且臨近金屬膜或片（4)的位置，設有電磁感應線圈（5)，該電磁感應 線圈（5)產生的磁場垂直穿過正對其的金屬膜或片（4)，所述電磁感應線圈（5)接于信號 采集電路，在輪體（1)的側面（3)上還間隔均勻設有十個供人工讀取的數字，該數字為0至 9 〇
2. 根據權利要求1所述的計量表讀數字輪，其特征在于：設置于輪體（1)的側面（3)上 的金屬膜或片（4)，沿輪體（1)圓周方向展開后其形狀呈三角形或梯形。
3. 根據權利要求1所述的計量表讀數字輪，其特征在于：設置于輪體（1)其中一個底 面（2)上的金屬膜或片（4)的形狀呈螺旋形。
4. 根據權利要求1 一 3中任一項所述的計量表讀數字輪，其特征在于：所述的輪體（1) 材料為非導磁材料。
5. 根據權利要求4所述的計量表讀數字輪，其特征在于：所述的輪體（1)由塑膠材料 注塑成型。
6. 根據權利要求4所述的計量表讀數字輪，其特征在于：所述的數字印制在塑膜片上， 該塑膜片通過粘合劑將其粘接在所述輪體（1)的側面（3)上。
7. 根據權利要求5所述的計量表讀數字輪，其特征在于：所述的數字印制在塑膜片上， 該塑膜片通過粘合劑將其粘接在所述輪體（1)的側面（3)上。
【文檔編號】G01F15/06GK104089674SQ201410348730
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月22日 優先權日:2014年7月22日
【發明者】陳健 申請人:陳健
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
