遠程計量儀表及其計數器讀數裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種遠程計量儀表及其計數器讀數裝置，該計數器讀數裝置包括數字輪、光電傳感器和與所述光電傳感器連接的單片機，所述數字輪包括位于不同數位的多個計數輪，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輪對應，每個所述光電傳感器包括發光管和光接收管，其中，每組所述光電傳感器包括兩個所述光電傳感器，同組兩個所述光電傳感器的發光管串聯。本實用新型具有成本低、傳感數據準確、性能可靠、運轉故障率低等優點。
【專利說明】遠程計量儀表及其計數器讀數裝置
【技術領域】
[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器讀數裝置，屬于計量儀表數據的識別及處理【技術領域】。
【背景技術】
[0002]傳統的電表、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器。此類機械式計度器的突出優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抄表。
[0003]隨著社會進步，電子技術和網絡通訊的發展，上世紀九十年代，人們開始應用電子技術將機械式計度的電表、水表、煤氣表計數值進行遠程讀取，通過有線和無線網絡傳輸到計算機中心進行顯示打印(即遠程抄表)。
[0004]有關遠程讀取抄表的方法和裝置已有很多公開技術，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進行數字化處理，即通過對該儀表某一轉動部件的轉動次數通過光、磁或諧振感應方式等進行脈沖輸出計量，每轉動一次便輸出一個脈沖或脈沖組，再由單片計算機進行數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字化讀取的機械轉輪式計數器，以及專利號為00105255.1的中國專利公開一種機械轉輪式計數器的電子數字化讀取方法。其數字化讀取是通過發射光線到數碼轉輪上，數碼轉輪上對應讀數的區域為反射區或吸收區，四個開光量式傳感器檢測反射區或吸收區的反射光，并判斷為開(I)或關(O)狀態，通過感應到的四個數字的不同排列的狀態而確定視區上的確切讀數。上述兩專利文獻可以對計量儀表進行非接觸式電子讀取，解決了脈沖計數所帶來的二次計量等問題，但是，由于二者均采用開關式傳感器來進行電子讀取，很容易造成讀數不準，難以推廣應用。
[0005]此外，研究發現，現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，傳輸數據不穩定、讀數誤差較大、成本高等諸多缺點，真正應用起來的極少。
[0006]根據遠程電子計量儀表存在的缺點，申請號為CN01106500.1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傳感裝置，以及申請號為CN00122436.0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絡，二者對計量儀表體積大，傳輸數據不穩定有了進一步的改進。
[0007]但是在現公開的非接觸式電子讀數傳感裝置中，仍存在讀數誤差等突出的缺點，特別是在光電讀數傳感方法和裝置中，讀取裝置的傳感器的感應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到的真實信號，或比真實信號還強，從而導致誤讀的發生；此外，計量儀表的數碼轉輪都有供人們肉眼觀察轉輪上讀數的視區，因此在外界光從視區進入計量儀表而照射數碼轉輪的情況下，增大了數碼轉輪的反射光，結果傳感器檢測到錯誤的信號，比如應該感應不到反射光的，由于背景光的影響，錯誤地檢測到光線，從而認為該區域是高反射區。所有上述的缺陷都必然導致現有讀取裝置不能正確讀數，或不能穩定工作。
[0008]為了改變反射光(背景光)的影響，申請號為CN200510035995.6的中國專利申請公開一種機械轉輪式計數器的電子讀取裝置及其方法，申請號為CN200510036371.6的中國專利申請提供一種轉輪式計數器的電子讀取裝置。
[0009]在機械結構方面，申請號為CN201110274440.2的中國專利申請提供一種直讀式水表計度器，其對遠程電子計量儀表內部讀數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相比，最大的特點是:感應裝置安裝在轉輪或轉盤旁邊，轉輪或轉盤上設置有讀數，讀數所在區域是被感應區，感應裝置是一個模擬量式光電傳感器，被感應區是色差反光區，電子讀數是剔除背景噪音后的差值。該計度器試用經歷表明:其具有成本低、傳感數據準確、性能可靠、運轉故障率低等優點。
[0010]但是在實踐過程中發現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部的水環境中，如果密封不好，容易損壞。
[0012]在結構的設計上，一是進位輪安裝在數字輪的底部或側邊，數字輪每個數字相應鑲嵌或涂有與傳感器對應的材料，在殼體內安裝有若干個對數字輪識別的傳感器，電路板安裝在殼體的底部，并通過引線將信號輸出，這種結構的字輪盒、傳感器和齒輪傳動機構分別安裝在兩個空腔內，使得水表計數器的結構復雜；二是由于齒輪傳動機構需要跨越兩個空腔，致使隔離液從液封腔的側面滲漏；三是該類液封水表只能適用在溫度高的區域或溫暖的季節，因為在寒冷冬天的季節，尤其是在0°c以下的區域，該類隔離液體在水表內結冰，往往會造成水表外殼爆裂，使得整個水表報廢。
[0013]2、在殼體內安裝的傳感器方面，目前大多是采用單個傳感器，當遇到意外一個傳感器失靈或者使用時間長線路或部件老化的時候，讀數就不能進行，遠程計量儀表計數器就無法工作。
[0014]為了解決上述結構方面的問題，申請號為CN201210268166.2的中國專利申請公開一種全液封水表計數器，其包括字輪盒、數字輪、齒輪傳動機構、驅動輪和光電計數器，齒輪傳動機構、數字輪、驅動輪和光電計數器均安裝字輪盒內，驅動輪安裝在數字輪的上部，并與數字輪嚙合，光電計數器安裝在數字輪的側面或底部，在字輪盒的空腔內充滿了密度比水低的無色透明的隔離液，光電計數器可以整個泡在隔離液內，齒輪傳動機構由葉輪傳動后從字輪盒的底蓋輸出，具有設計合理、結構簡單，計數精確度高，適應性廣等特點。
[0015]對于上述傳感器或者說感應裝置存在的問題，目前仍無可靠的解決方案，大多仍然采用傳統技術、或者申請號為CN200510035995.6的中國專利申請提供的技術、或者申請號為CN200510036371.6的中國專利申請提供的技術，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功能無法運行。
實用新型內容
[0016]本實用新型的目的在于提供一種遠程計量儀表計數器及其讀數裝置，以解決現有技術存在的故障隱患。
[0017]為解決上述技術問題，本實用新型提供一種遠程計量儀表的計數器讀數裝置，其技術方案如下:
[0018]一種遠程計量儀表的計數器讀數裝置，包括數字輪、光電傳感器和與所述光電傳感器連接的單片機，所述數字輪包括位于不同數位的多個計數輪，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輪對應，每個所述光電傳感器包括發光管和光接收管，其中，每組所述光電傳感器包括兩個所述光電傳感器，同組的兩個所述光電傳感器的發光管串聯之后的正端與一第一電子開關的輸出端連接，其負端與一第二電子開關的輸出端連接，所述第二電子開關的輸入端與所述單片機的一第一輸出端口連接以接收控制指令，所述第一電子開關的輸入端與所述單片機的一第二輸出端口連接以接收控制指令，同組所述光電傳感器的兩個光接收管的集電極連接于所述單片機的一第三輸出端口，同組所述光電傳感器的兩個光接收管的發射極輸出端分別與所述單片機的一第一 A/D輸入端口、一第二 A/D輸入端口連接以接收光電信號。
[0019]優選地，其中，所述第一電子開關為三極管或可控的恒流源。
[0020]為解決上述技術問題，本實用新型還提供一種遠程計量儀表，包括計數器讀數裝置，其中，所述計數器讀數裝置為上述所述的遠程計量儀表的計數器讀數裝置。
[0021]本實用新型的上述技術方案的有益效果如下:
[0022]采用串聯的傳感器將光電信號接到單片機內置的AD轉換器，單片機將模擬信號轉換成數字信號，然后進行處理，具有線路連接簡單、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表里表外(對水表而言)，具有成本低，傳感數據準確、性能可靠、運轉故障率低等優點。
[0023]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字輪或數字轉盤旁邊，數字輪或轉盤上設置的讀數區域是被感應區，被感應區是色差反光區或者或透光孔，電子讀數經由單片機處理之后，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】
[0024]圖1為本實用新型的計數器讀數裝置實施例一(每組光電傳感器包括二個串聯的光電傳感器)的電路圖。
【具體實施方式】
[0025]為使本實用新型要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。
[0026]為了解決現有技術存在的結構復雜，易受干擾等問題，本實用新型提供一種遠程計量儀表的計數器讀數裝置，其可以應用于水表、電表、煤氣表、燃氣表等，優選應用于水表。
[0027]圖1示出了本實用新型的計數器讀數裝置實施例一的電路結構，由于本實施例一可以與現有技術中的多種計量儀表的機械結構配合應用，因此，本實施例一的機械結構不再贅述。如圖1所示，本實用新型的計數器讀數裝置實施例一包括數字輪(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，數字輪包括位于不同數位的多個計數輪，多個光電傳感器Sll、S12……Snl、Sn2分為多組，按照圖1的排列，縱向設置的一列光電傳感器即為同一組光電傳感器，也即本實施例一共包括第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Sn2與每一計數輪對應，每個光電傳感器S11、S12……Snl、Sn2包括用于發出光線并將發出的光線射向對應的計數輪上的數字的發光管和用于接收來自數字上的光線并將光信號轉換為電信號的光接收管。由于圖1已經清楚了的示出了發光管(例如發光二極管，更具體而言，例如紅外發光二極管)與光接收管(光敏三極管)的圖標，為了簡化附圖，圖1不再標注發光管與光接收管。每一光電傳感器Sll、S12……Snl或Sn2的發光管及光接收管均與單片機MCU耦接(直接或間接連接)，單片機MCU接收光接收管發送的電信號并處理電信號從而識別與之對應的計數輪上的數字。每組光電傳感器包括兩個光電傳感器，例如光電傳感器S11、S12，同組的兩個光電傳感器S11、S12的發光管串聯。也即第I組光電傳感器包括光電傳感器S11、S12，……第η
組光電傳感器包括光電傳感器Snl、Sn2,光電傳感器Sll、S12的發光管串聯，......光電傳
感器Snl、Sn2的發光管串聯。
[0028]需要提前的說明的是，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，本領域公知的其他單片機以及數字信號處理器也可以作為本實用新型的信號處理設備，例如MCS51單片機等。
[0029]具體而言，如圖1所示，各光電傳感器Sll、S12……Snl、Sn2按照矩形排列，具體的連接方式為:
[0030]第一行的光電傳感器S11、……Snl的光接收管的發射極連接在一起，然后通過連線JP-3連接于單片機MCU的A/D模擬輸入端口 ADCOj^ 口 ADCO通過電阻Rl接地。
[0031]第二行的光電傳感器S12、……Sn2的光接收管的發射極連接在一起，然后通過連線JP-2連接于單片機MCU的A/D模擬輸入口 ADClj^ 口 ADCl通過電阻R2接地。
`[0032]第η行的光電傳感器Sin、……Snn的光接收管的發射極連接在一起，然后通過連線JP-2連接于單片機MCU的A/D模擬輸入口 ADCn，端口 ADCn通過電阻Rn接地。
[0033]第一列的光電傳感器Sll、S12、Sln為一組,它們的集電極以及Sll
[0034]的發光二極管的陽極連接在一起，再通過連線JP-5連接于單片機MCU的一個I/O端口 PB1。光電傳感器Sll的光發射管的陰極則串聯于光電傳感器S12的光發射管的陽極，S12的陰極連接到第二電子開關Q00、QOl輸出端，電子開關的控制端連接于單片機MCU的一個I/O端口 PBO。
[0035]第η列的光電傳感器Snl、Sn2為一組，它們的集電極以及Snl的發光二極管的陽極連接在一起，再通過連線JP-n連接于單片機MCU的一個I/O端口 PBn。光電傳感器Snl的光發射管的陰極則串聯于光電傳感器Sn2的光發射管的陽極，Sn2的陰極連接到第二電子開關Q00、Q01輸出端。
[0036]第二行光電傳感器S12、一Sn2的光發射管的陰極連接在一起，再連接到第二電子開關輸出端的一端，電子開關的另一端連接電阻R81，電阻R81連接到三極管QOO的集電極c，三極管QOO的發射極e與電阻R82和三極管QOl連接，三極管QOO的基極b接電阻R80的一端，電阻R80的一端還連接一三極管Q81，電阻R80另一端接單片機MCU的一個I/O端Π PBO0[0037]應用時，單片機MCU的I/O端口 PBl-PBn輸出低電平，PBO輸出低電平，則所有的光電傳感器不工作，需要讀數時，PBO先輸出低電平，光電傳感器的發光管不亮，然后按次序輪流給端口 PBl-PBn中其中一個輸出高電平，此時單片機MCU通過讀取模擬端口 AD0-AD1，可以得到第I組到第η組的光接收管的靜態數值:Α11, Α12，-Anl, Αη2。
[0038]讀完靜態值后，PBO輸出高電平，然后按次序輪流給端口 PBl-PBn中其中一個輸出高電平。如端口 PBl為高時，光電傳感器Sll的發光管點亮，照亮與之對應的計數輪表面，光反射回光電傳感器Sll的光接收管(也可以在計數輪側面按一定規律開大小不一的長孔，發光管透過孔照到光接收管)，則光接收管的發射極產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，可獲得所對應的數值:Β11，Β12。
[0039]那么第一組的兩個光電傳感器S11、S12所對應的輪子顏色或透光孔大小的值為:
[0040]CII=BI1-AIi ；
[0041]C12=B12-A12 ；
[0042]第η組的兩個光電傳感器Snl、Sn2所對應的輪子顏色或透光孔大小的值為:
[0043]Cnl=Bnl-Anl ；
[0044]Cn2=Bn2-An2 ；
[0045]經過單片機MCU進行數值處理，設反射白色或透過大孔或凸面反射所得的數值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值Cnx整整定為4，反射深灰色或透過小孔或平面反射所得的數值Cnx整定為2，反射黑色或透過無孔或凹面反射所得的數值Cnx整定為0，則可以得出計數輪數字0-9的一種編碼。
[0046]如在輪子的數字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MCU處理后得到的編碼為:
[0047]
【權利要求】
1.一種遠程計量儀表的計數器讀數裝置，包括數字輪、光電傳感器和與所述光電傳感器連接的單片機，所述數字輪包括位于不同數位的多個計數輪，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輪對應，每個所述光電傳感器包括發光管和光接收管，其特征在于，每組所述光電傳感器包括兩個所述光電傳感器，同組的兩個所述光電傳感器的發光管串聯之后的正端與一第一電子開關的輸出端連接，其負端與一第二電子開關的輸出端連接，所述第二電子開關的輸入端與所述單片機的一第一輸出端口連接以接收控制指令，所述第一電子開關的輸入端與所述單片機的一第二輸出端口連接以接收控制指令，同組所述光電傳感器的兩個光接收管的集電極連接于所述單片機的一第三輸出端口，同組所述光電傳感器的兩個光接收管的發射極輸出端分別與所述單片機的一第一 A/D輸入端口、一第二 A/D輸入端口連接以接收光電信號。
2.根據權利要求1所述的遠程計量儀表的計數器讀數裝置，其特征在于，所述第一電子開關為三極管。
3.—種遠程計量儀表，包括計數器讀數裝置，其特征在于，所述計數器讀數裝置為權利要求1-2任一所述的遠程計量儀表的計數器讀數裝置。
【文檔編號】G01F15/06GK203587128SQ201320688644
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年11月4日 優先權日:2013年11月4日
【發明者】韋瑞峯 申請人:廣西華望智能科技有限公司
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
