[发明专利]一种字轮编码器及直读方法

说明书

一种仪表字轮编码器及字轮示值的读出方法，利用字轮上导电带宽度对其附近电感线圈电感值的影响，精确测定字轮角度，实现字轮示值的读取，只需要最少两个电感线圈，并且电感线圈是由印制电路板上的铜箔制成，简单可靠且成本低廉，解决了现有光电编码器抗光干扰问题和进位过渡问题。本方法适用于对机械字轮组的示值进行读出的仪表，尤其是直读式的干式水表、湿式水表、热量表或燃气表。

技术领域

本发明涉及一种计量仪表字轮编码器及字轮示值的读出方法，特别是将水表、热表、气表、电表等仪表的机械计数字轮示值转换成数字信号的编码方法。

背景技术

目前远程抄表系统中常用的一种技术，是将机械字轮的示值转换为数字信号后进行数据通信，完成该转换的方式一般有电阻式、光电式、摄像式等，目前普遍采用的是字轮光电编码方式，普通的光电编码器由一个处理电信号的单片机、几个字轮、与每个字轮配合的几个光电传感器组成，在字轮上制作透光编码条，光电传感器的光路可穿透这些编码条，字轮的角度位置决定这些编码条的位置，几个光电传感器利用光路的通断来检测这些编码条的位置，由单片机根据通断组合识别出字轮位置，从而解析出字轮上的0到9十个数字，完成数据采集，再转换成规定格式的数据输出。典型的燃气表用光电编码器需采集5位数字，每位数字需要5个光电传感器，即一个燃气表光电编码器需要25个光电传感器。制造成本较高。

光电编码器只在读取字轮示值时供电，有利于整个抄表系统的电源解决方案，得到了广泛应用，但光电编码器有其不足：

通常光电传感器由发光管和光敏管配对组成，光敏管的导通与否是以其导通电流阈值判定的，当受到干扰时，例如受到外界光照射时，光敏管会有导通电流，如果外界光足够强，光敏管的导通程度会使导通电流超过阈值，使单片机误判为“通”；另一方面，如果提高电流阈值，光敏管在应当导通时，则可能由于光衰或气泡或其他干扰使得光敏管导通电流没有超过阈值，误判为“断”。此外，字轮在进位的过渡阶段，其数值不确定，加上计数器零件的加工误差和装配误差，存在误读或重复码的可能。

解决方法之一是如发明专利申请号201310221726.3公开的方法，在数字字轮之外另设相等数量的编码字轮，并使两种字轮联动，在编码字轮上配置编码图案，由光电直读模块对这些图案进行采集和识别，得出最终数据。该方案可以消除普通光电编码器可能误读的缺点，但增加了传动过程，使得结构复杂，影响可靠性且成本较高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供的仪表字轮编码器及直读方法解决了现有光电编码器抗光干扰问题和进位过渡问题，并降低了制造成本。

为了实现上述目的，本发明提供一种计量仪表字轮编码器，包括：镶嵌有导电带的塑料字轮、单片机、电感数字转换器、多路模拟开关和若干电感线圈，其特征在于：上述塑料字轮按照一定规律嵌入导电带，每个塑料字轮配合至少两个电感线圈，电感数字转换器通过测量电感线圈受导电带的影响程度，精确测定字轮的旋转角度，得到字轮的示值；多路模拟开关切换电感数字传感器，逐一检测每个字轮对应的电感线圈，测得每个字轮的示值，经单片机数据转换完成字轮编码功能。

所述塑料字轮嵌入的导电带有两种基本形式：其一是在字轮圆柱体的顶部或底部，其二是在字轮圆柱体柱面上。

所述导电带可以是铝箔、铜箔、不锈钢薄板、电镀导电层。

优选地，所述两个电感线圈以90度的夹角围绕字轮轴安置。

优选地，所述电感线圈由印制电路板上的铜箔制成。

优选地，所述电感数字转换器、多路模拟开关与单片机集成在单片集成电路中。

所述电感线圈及单片机等电子部件可封装在塑料或其他绝缘材料中，用于湿式水表。

采用上述字轮编码器对字轮示值识读的方法包括以下步骤：

步骤1： 单片机控制多路模拟开关逐一接通每个电感线圈到电感数字转换器；