專利名稱：計數器的電子計數方法及計數器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明應用于水表、電表、煤氣表以及采用傳統(tǒng)機械式十進制計數器的計量領域，尤其涉及用于機電式計數器的電子計數方法及釆用該方法的計數器。
背景技術：
目前，機電式計數器的電子計數方法主要有兩種
一種是脈沖式，即通過對計數器的轉動圈數通過光、磁或諧振感應方式等進行脈沖輸出計量，每轉動一圈便輸出一個脈沖或脈沖組再由電子系統(tǒng)進行處理并加以累計和存儲，以此實現計量儀表對其所要計量的物理量的計量。采用機械和電子分別獨立計數存儲、雙重計量，這樣，雖然結構簡單成本低，但是存在兩個問題 一、因為傳感器是通過對光、磁或諧振的感應來產生脈沖信號傳送給電子系統(tǒng)，所以，脈沖計量容易受干擾和攻擊，從而影響計量的準確性，并且計量誤差會累加；二、脈沖計量裝置必須保證在計量的全過程中始終處于工作狀態(tài)，因此會產生較大的功耗，同時相關器件的使用壽命也受到影響。
另一種是直讀式，即通過在每個字輪上設置編碼盤與光電傳感器相配合，電子系統(tǒng)直接讀取編碼信號，編碼信號能對字輪的10進制數進行準確分辨，故稱直讀式計數器，這種方法的特點是平時可以在無源狀態(tài)下待機，讀取信號可以在隨機的任何時候進行。采用機械計數和存儲，而電子系統(tǒng)僅直接讀取機械計數結構的計量值，這樣，雖然不存在計量誤差也不易被外界干擾和攻擊，但
由于其結構較為復雜，采用的光電傳感器數量較多，故其整體的可靠性和制造成本方面就相對欠缺，性價比相對較低。
發(fā)明內容
為了解決上述的技術問題，本發(fā)明的目的是彌補目前現有機電式計數器在實際使用中所存在的缺陷或不足，提供一種高可靠性、低成本、低功耗的機電式計數器的電子計數方法及采用該方法的計數器。
為了達到上述的目的，本發(fā)明采用了以下的技術方案
一種計數器的電子計數方法，在機械式計數器的一個字輪上設置編碼結構作為采樣字輪，電子系統(tǒng)通過相應設置的傳感器讀取編碼并且可以將采樣字輪的圓周區(qū)分為至少兩段具有不同編碼的圓弧區(qū)域，電子系統(tǒng)的工作步驟如下
1) 采樣編碼，傳感器按照固定的采樣周期采樣；
2) 區(qū)域識別，電子系統(tǒng)通過釆樣編碼識別出此次采樣時傳感器所對應的圓弧區(qū)域；
3) 計算存儲，電子系統(tǒng)將此次采樣傳感器所對應的圓弧區(qū)域與上一次采
樣傳感器所對應的圓弧區(qū)域進行比較，求出采樣字輪旋轉經過的圓弧
區(qū)域數目，對采樣字輪旋轉所經過的圓弧區(qū)域的總數目L累加并存儲;
4) 重復下一次采樣。
作為優(yōu)選，上述編碼結構為格雷碼結構，所述傳感器的采樣周期小于采樣字輪旋轉回到同一圓弧區(qū)域的最短時間。當然，上述編碼結構也可以為非格雷碼結構，但是為了避免非格雷碼結構必然存在的交界區(qū)域讀碼錯誤，傳感器的采樣周期應當小于采樣字輪旋轉經過最小圓弧區(qū)域的最短時間，這樣采樣周期較短，相對于格雷碼結構會產生較大功耗。
本發(fā)明創(chuàng)造的設計思路是通過設置一個采樣字輪，在采樣字輪上設置編碼結構，使得采樣字輪圓周可以被區(qū)分為多個圓弧區(qū)域，每個圓弧區(qū)域都對應一個唯一的編碼，這樣，只要在足夠短的采樣周期內傳感器掃描獲得的編碼都可以被電子系統(tǒng)唯一識別，即確定此時傳感器所對應的圓弧區(qū)域位置；通過比較前后兩次采樣所獲得的圓弧區(qū)域位置就可以唯一確定采樣字輪已經旋轉經過(或者出現過)的圓弧區(qū)域的數目，對該數目進行累加得到采樣字輪旋轉所經過的圓弧區(qū)域的總數目L;按照固定的采樣周期重復采樣、計數、存儲就可以達到電子計量、電子存儲的目的。
將各圓弧區(qū)域設成非等分的(大小不相等)，則上述電子計量輸出時，輸出為采樣字輪旋轉所經過的圓弧區(qū)域的總數目L與采樣字輪旋轉一圈所經過的圓弧區(qū)域的數目M,之比值的整數值，所述電子系統(tǒng)的計量精度值為所述采樣字輪旋轉一圈所計量的物理量K;將各圓弧區(qū)域設成等分的(大小相等)，則上述電子計量輸出時，輸出為采樣字輪旋轉所經過的圓弧區(qū)域的總數目L與采樣字輪
旋轉一圈所經過的圓弧區(qū)域的數目M^之比值，所述電子系統(tǒng)的計量精度值為K/Mmax，其中，K為所述采樣字輪旋轉一圈所計量的物理量；將采樣字輪設為直讀字輪，則電子計量輸出時，輸出為采樣字輪旋轉所經過的圓弧區(qū)域的總數目L與采樣字輪旋轉一圈所經過的圓弧區(qū)域的數目M,之比值的整數值，再加上當前狀態(tài)對采樣字輪直讀獲得的數與十之比值，所述電子系統(tǒng)的計量精度值為K/10，其中，K為所述采樣字輪旋轉一圈所計量的物理量。
采用上述方法的一種計數器，包括殼體、字輪軸、若干個柱面印有數碼的普通字輪、進位齒輪，還包括一個采樣字輪，采樣字輪與普通字輪傳動進位，所述采樣字輪上設置有編碼結構，所述殼體上設有與編碼結構相對應的傳感器，傳感器連接電子系統(tǒng)。
這樣，相對于傳統(tǒng)脈沖計數器，本發(fā)明的傳感器部件就不需要隨時處在工作狀態(tài)中，大大降低了功耗，而且采用編碼讀取、識別方式，避免了傳統(tǒng)脈沖計數器容易受干擾和攻擊，電子計量可靠性低的問題；同時，相對于現有的直 讀式計數器，減少了傳感器部件的使用數量，提高了整體的可靠性，降低了制 造成本。
此間，上述采樣輪上的編碼結構可以是如公開號為CN1147821C的專利文獻 "機械轉輪式計數器及其電子數字化讀取方法"中描述的編碼結構和讀取方法， 但是，還是以現有的直讀式計算器的上使用的碼盤結構為優(yōu)選，即所述編碼結 構為設置在采樣字輪端面上用于區(qū)分采樣字輪圓弧區(qū)域的若干圓環(huán)碼道，圓環(huán) 碼道由相間分布的若干透空段和非透空段構成，所述采樣字輪兩側均設有信號 采樣板，所述傳感器為相對設置在兩信號采樣板上、與圓環(huán)碼道相對應的若干 對光電發(fā)射和接收傳感器。
上述信號采樣板上設有1對傳感器，所述采樣字輪端面上設有一道圓環(huán)碼 道，所述圓環(huán)碼道由一透空段和一非透空段構成；上述圓環(huán)碼道由相同大小的 一透空段和一非透空段構成。
上述信號采樣板上設有2對傳感器，所述采樣字輪端面上由外至內設有同 心的第二、第一圓環(huán)碼道，上述的各圓環(huán)碼道之間和各傳感器之間的位置關系 如下-
對應第二圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90° +X,與之相 對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為0° +X、 180° +X;
對應第一圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90° +Y，與之相 對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為90° +Y、 270° +Y;
其中，0° <X、 Y< 360° 。
作為優(yōu)選，上述信號采樣板上設有3對傳感器，所述采樣字輪端面上由外至內設有同心的第三、第二、第一圓環(huán)碼道；上述的各圓環(huán)碼道之間和各傳感 器之間的位置關系如下
對應第三圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90° +X，與之相
對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為45° +X、 135° +X、 225。 +X、 315° +X;
對應第二圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90° +Y，與之相 對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為0° +Y、 180° +Y;
對應第一圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90° +Z，與之相 對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為90° +Z、 270° +Z;
其中，0° <X、 Y、 Z< 360° 。
作為優(yōu)選，上述信號采樣板上設有4對傳感器，所述采樣字輪端面上由外 至內設有同心的第四、第三、第二、第一圓環(huán)碼道；所述的各圓環(huán)碼道之間和 各傳感器之間的位置關系如下
對應第四圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90。 +X，與之相 對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為36° +X、 72° +X、 108° +X、 144° +X、 216。 +X、 252° +X、 288° +X、 324° +X;
對應第三圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90° +Y，與之相 對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為54° +Y、 126° +Y、 234。 +Y、 306° +Y;
對應第二圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90° +Z，與之相 對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為0° +Z、 180° +Z; 對應第一圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90° +U，與之相對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為90° +U、 270° +U;
其中，0° <X、 Y、 Z、 U< 360° 。
同樣，上述的各圓環(huán)碼道之間和各傳感器之間的位置關系也可以如下
對應第四圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90。 +X，與之相 對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為18° +X、 72° +X、 108° +X、 162° +X、 198° +X、 252° +X、 288° +X、 342° +X;
對應第三圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為0° +Y，與之相 對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為54° +Y、 126° +Y、 234° +Y、 306° +Y;
對應第二圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90° +Z，與之相 對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為0° +Z、 180° +Z;
對應第一圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90° +U，與之相 對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為90° +U、 270° +U;
其中，0° <X、 Y、 Z、 U< 360° 。
作為優(yōu)選，上述信號采樣板上設有5對傳感器，所述采樣字輪端面上由外 至內設有同心的第五、第四、第三、第二、第一圓環(huán)碼道；上述的各圓環(huán)碼道 之間和各傳感器之間的位置關系如下
對應第五圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90° +X，與之相 對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為11.25° +X、 33.75° +X、 56.25° +X、 78.75° +X、 101.25° +X、 123.75° +X、 146.25° +X、 168.75° +X、 191.25。 +X、 213.75° +X、 236.25。 +X、 258.75。 +X、 281.25° +X、 303.75° +X、 326.25° +X、 348.75。 +X;對應第四圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90° +Y，與之相
對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為22.5° +Y、 67.5° +Y、 112.5。 +Y、 157.5° +Y、 202.5° +Y、 247.5。 +Y、 292.5° +Y、 337.5。 +Y;
對應第三圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90° +Z，與之相 對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為45° +Z、 135° +Z、 225。 +Z、 315° +Z;
對應第二圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90° +U，與之相 對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為0° +U、 180° +U;
對應第一圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90° +V，與之相 對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為90° +V、 270° +V;
其中，0° < X、 Y、 Z、 U、 V < 360° 。
同樣，上述的各圓環(huán)碼道之間和各傳感器之間的位置關系如下 對應第五圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90° +X，與之相 對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為9° +X、 30° +X、 54° +X、 78° +X、 102° +X、 126° +X、 150° +X、 171° +X、 189° +X、 210° +X、 234° +X、 258° +X、 282° +X、 306° +X、 330° +X、 351° +X;
對應第四圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90。 +Y，與之相 對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為18° +Y、 66° +Y、 114° +Y、 162° +Y、 198° +Y、 246。 +Y、 294° +Y、 342° +Y;
對應第三圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90° +Z，與之相 對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為42° +Z、 138° +Z、 222° +Z、 318。 +Z;
15對應第二圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90° +U，與之相 對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為0° +U、 180° +U;
對應第一圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90° +V，與之相 對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為90° +V、 270° +V;
其中，0° <X、 Y、 Z、 U、 V< 360° 。
作為優(yōu)選，上述采樣字輪端面上設有一道圓環(huán)碼道，所述圓環(huán)碼道由大小 相同的一透空段和一非透空段構成，所述信號采樣板上設有5對與該圓環(huán)碼道 對應的傳感器，相鄰傳感器之間間隔36。夾角。
對于上述技術方案中，具有下列等效結構
上述的第一圓環(huán)碼道和第二圓環(huán)碼道合并成一道圓環(huán)碼道，對應該圓環(huán)碼 道的兩對傳感器在信號采樣板上的位置角度為0° +U、 90° +U，與之相對應的該 碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為0° +U、 180° +U，其中，0 ° <U< 360° ，這樣可以降低制作工藝難度或者縮小計數器的體積；
上述的若干圓環(huán)碼道之間可以設有圓環(huán)間隔，然而，為了降低制作工藝難 度也可以不設置圓環(huán)間隔，將相鄰的透空段部分相互連通；
上述的圓環(huán)碼道上的透空和非透空段對換，以及上述的任一圓環(huán)碼道和信 號采樣板上與之相對應的傳感器的位置相對于相鄰的碼道和傳感器同時旋轉相 同的角度，均為上述技術方案的等效結構。
作為優(yōu)選，上述信號采樣板以PCB板為基底，PCB板上直接封裝有傳感器芯 片裸片，傳感器芯片裸片周圍設有聚光的塑料外框，所述信號采樣板通過插接 方式連接在殼體上。
本發(fā)明由于采用了以上的技術方案，電子系統(tǒng)通過定時采樣、讀取編碼、電子計算存儲的方式從而達到電子計數并存儲的目的，完全可以替代現有的脈 沖式機電計數器，并且具有抗干擾能力強、計量誤差小、可靠性好、功耗小、 使用壽命長等優(yōu)點，相對于直讀式機電計數器，本發(fā)明創(chuàng)造大大降低了制造成 本，具有較高的性價比。
圖1是本發(fā)明的電子計數方法原理圖。 圖2是本發(fā)明實施例1的流程圖。 圖3是本發(fā)明實施例2的流程圖。
圖4是本發(fā)明的計數器的結構示意圖。 圖5是圖4的A向結構示意圖。 圖6是本發(fā)明實施例3的編碼結構示意圖。 圖7是本發(fā)明實施例4的編碼結構示意圖。 圖8是本發(fā)明實施例5的編碼結構示意圖。 圖9是本發(fā)明實施例6的編碼結構示意圖。 圖10是本發(fā)明實施例7的編碼結構示意圖。 圖11是本發(fā)明實施例8的編碼結構示意圖。 圖12是本發(fā)明實施例9的編碼結構示意圖。 圖13是本發(fā)明實施例10的編碼結構示意圖。 圖14是本發(fā)明實施例11的編碼結構示意圖。 圖15是本發(fā)明實施例12的編碼結構示意圖。 圖16是本發(fā)明實施例13的編碼結構示意圖。圖17是本發(fā)明實施例14的編碼結構示意圖。
圖18是本發(fā)明實施例15的編碼結構示意圖。 圖19是本發(fā)明實施例16的編碼結構示意圖。 圖20是本發(fā)明實施例17的編碼結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做一個詳細的說明。
實施例1:
如圖l所示的一種計數器的電子計數方法，在機電式計數器的一個字輪上 設置編碼結構作為采樣字輪，電子系統(tǒng)通過相應設置的傳感器讀取編碼并且可
以將采樣字輪的圓周區(qū)分為M,段具有不同編碼的、非等分的圓弧區(qū)域，電子系
統(tǒng)的工作步驟如下
1) 采樣編碼，傳感器按照固定的采樣周期采樣；
2) 區(qū)域識別，電子系統(tǒng)通過采樣編碼識別出此次采樣時傳感器所對應的 圓弧區(qū)域；
3) 計算存儲，電子系統(tǒng)將此次采樣傳感器所對應的圓弧區(qū)域與上一次采 樣傳感器所對應的圓弧區(qū)域進行比較，求出采樣字輪旋轉經過的圓弧
區(qū)域數目，采樣字輪旋轉所經過的圓弧區(qū)域的總數目L累加并存儲；
4) 重復下一次采樣。
本實施例中，上述編碼結構為格雷碼結構，所述傳感器的采樣周期小于采 樣字輪旋轉回到同一圓弧區(qū)域的最短時間。
電子系統(tǒng)的工作流程如圖2所示，上述電子系統(tǒng)進位位置為起始依次賦予 每段圓弧區(qū)域一個順序號(即按照采樣字輪旋轉時，依次出現的各段圓弧區(qū)域依次定義為"1 M,");電子系統(tǒng)控制傳感器按照固定的采樣周期采樣獲得編碼， 電子系統(tǒng)通過對照編碼邏輯表(預先設置)識別出現在傳感器所對應的采樣字 輪上該段圓弧區(qū)域的順序號Mi，上述步驟3)計算存儲時，將此次采樣所處圓弧
區(qū)域的順序號Mi與上一次采樣所處圓弧區(qū)域的順序號M。求差值，如差值為0則 說明采樣字輪沒有轉動，直接返回繼續(xù)下一采樣循環(huán)；如差值大于0則說明采
樣字輪己經轉動經過(或者出現過)若干個圓弧區(qū)域，但是還沒有經過(或者 出現過)產生進位的圓弧區(qū)域，對采樣字輪所經過的圓弧區(qū)域的數目進行計數
存儲，即L《+AL， AL二M,-M。， M。=Mi，再返回繼續(xù)下一采樣循環(huán)；如差值小于 O則說明采樣字輪已經轉動經過(或者出現過)若干個圓弧區(qū)域，并且已經經過 (或者出現過)產生進位的圓弧區(qū)域，對采樣字輪所經過的圓弧區(qū)域的數目進 行計數存儲，電子計數值L《+AL， △ L= Mmax M()， M。=M，，再返回繼續(xù)下一 采樣循環(huán)。電子計量輸出時，輸出為采樣字輪旋轉所經過的圓弧區(qū)域的總數目L 與采樣字輪旋轉一圈所經過的圓弧區(qū)域的數目M^之比值的整數值，即輸出值為 W= KX[L/Mmax]，其中，K為采樣字輪旋轉一圈所計量的物理量，L為采樣字輪 旋轉所經過的圓弧區(qū)域的總數目，其計量精度為K。
此外，當采樣字輪的編碼可直接分辨采樣字輪的10進制數字時(即采樣字 輪為直讀字輪)，可以在上述的圈數電子計量基礎上加上采樣字輪直讀數，從而 達到提高精度的目的，艮卩，其輸出值可以為W二 KX[L/ Mmax]+K/10XA，其中，A 為采樣字輪的10進制直讀數，此時系統(tǒng)的計量精度為K/10。
實施例2:
如圖1、圖3所示的一種計數器的電子計數方法，與實施例1的區(qū)別在于 上述采樣字輪的圓周被區(qū)分為M^段等分的圓弧區(qū)域；則電子計量輸出時，輸出 既可以為采樣字輪旋轉所經過的圓弧區(qū)域的總數目L與采樣字輪旋轉一圈所經過的圓弧區(qū)域的數目M^之比值，即輸出值為W二 KXL/ Mmax,其中，K為采樣字 輪旋轉一圈所計量的物理量，L為采樣字輪旋轉所經過的圓弧區(qū)域的總數目，其 計量精度為K/M,;輸出也可以為采樣字輪旋轉所經過的圓弧區(qū)域的總數目L與 采樣字輪旋轉一圈所經過的圓弧區(qū)域的數目M^之比值的整數值，即輸出值為W= KX[L/Mmax]，其中，K為采樣字輪旋轉一圈所計量的物理量，L為采樣字輪旋轉 所經過的圓弧區(qū)域的總數目，其計量精度為K。其他設置同實施例l。 實施例3:
如圖4、圖5所示的采用上述方法的一種計數器，包括殼體7、字輪軸l、 若干個柱面印有數碼的普通字輪2、進位齒輪9、進位齒輪軸8，還包括一個采 樣字輪5，采樣字輪5與普通字輪2通過撥齒3機械傳動進位，所述采樣字輪5 上設置有編碼結構，所述殼體7上設有與編碼結構相對應的傳感器4，傳感器4 連接電子系統(tǒng)；上述編碼結構為設置在采樣字輪5端面上用于區(qū)分采樣字輪圓 弧區(qū)域的若干圓環(huán)碼道51，圓環(huán)碼道51由相間分布的若干透空段和非透空段構 成，上述采樣字輪5兩側均設有信號采樣板6，所述傳感器4為相對設置在兩信 號采樣板6上、與圓環(huán)碼道51相對應的若干對光電發(fā)射和接收傳感器4。上述 信號采樣板6以PCB板為基底，PCB板上直接封裝有傳感器芯片裸片，傳感器芯 片裸片周圍設有聚光的塑料外框，所述信號采樣板通過插接方式連接在殼體上。
如圖6所示，本實施例中，上述信號采樣板上設有1對傳感器，所述采樣 字輪端面上設有一道圓環(huán)碼道，所述圓環(huán)碼道由相同大小的一透空段和一非透 空段構成。這樣，可以將采樣字輪圓周區(qū)分為"0"、 "1"兩個編碼所對應的兩 段圓弧區(qū)域，可以采用實施例1或2中所述的電子計數方法，則艮^2。
實施例4:
如圖7所示的一種計數器，上述信號采樣板上設有2對傳感器，上述采樣字輪端面上由外至內設有同心的第二、第一圓環(huán)碼道，兩碼道之間設有圓環(huán)間隔 52;所述的各圓環(huán)碼道與相對應的傳感器的位置關系如下
對應第二圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度設為90° ，則與之 相對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為0° 、 180° ;
對應第一圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度設為90° ，則與之
相對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為90° 、 270° 。
這樣，可以將采樣字輪圓周等份區(qū)分為4個編碼所對應的四段圓弧區(qū)域， 采用實施例1或者2中所述的電子計數方法，則M^二4。其他同實施例3。
實施例5:
如圖8所示的一種計數器，上述信號采樣板上設有2對傳感器，與實施例4 的不同在于采樣字輪端面上只設有一道圓環(huán)碼道，所述圓環(huán)碼道由相同大小的 一透空段和一非透空段構成，2對傳感器均對應該圓環(huán)碼道并呈90。夾角。其 他通實施例4。
實施例6:
如圖9所示的一種計數器，上述信號采樣板上設有3對傳感器，所述采樣字 輪端面上由外至內設有同心的第三、第二、第一圓環(huán)碼道，各圓環(huán)碼道之間設 有圓環(huán)間隔；所述的各圓環(huán)碼道與相對應的傳感器的位置關系如下
對應第三圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度設為90° ，則與之 相對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為45° 、 135° 、 225° 、 315。；
對應第二圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度設為90° ，則與之
相對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為0° 、 180° ;對應第一圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度設為90° ，則與之
相對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為90° 、 270° 。
這樣，可以將采樣字輪圓周等份區(qū)分為8個編碼所對應的八段圓弧區(qū)域， 采用實施例1或2中所述的電子計數方法，則M^二8。其他同實施例3。
實施例7:
如圖IO所示的一種計數器，上述信號采樣板上設有3對傳感器，與實施例
6的不同僅在于第一圓環(huán)碼道和第二圓環(huán)碼道合并成一道圓環(huán)碼道，對應該圓
環(huán)碼道的兩對傳感器在信號采樣板上的位置角度設為(T 、90° ，則與之相對應 的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為0° 、 180° 。其他同實 施例6。
實施例8:
如圖ll所示的一種計數器，上述信號采樣板上設有3對傳感器，與實施例
7的不同僅在于各碼道之間不設有圓環(huán)間隔，從而使得各碼道的透空段部分相
互連通。其他同實施例7。
如圖12所示的一種計數器，上述信號采樣板上設有4對傳感器，所述采樣 字輪端面上由外至內設有同心的第三、第二、第一圓環(huán)碼道，各碼道之間不設 圓環(huán)間隔，從而使得各碼道的透空段部分相互連通，上述第一圓環(huán)碼道上對應 有呈90°夾角的2對傳感器，所述的各圓環(huán)碼道與相對應的傳感器的位置關系
如下
對應第三圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度設為90° ，則與之 相對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為36° 、 72° 、 108° 、144° 、 216° 、 252° 、 288° 、 324° ;
對應第二圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度設為90° ，則與之 相對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為54° 、 126° 、 234° 、 306。；
對應第一圓環(huán)碼道的2對傳感器在信號采樣板上的位置角度設為0。 、 90° ， 則與之相對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為0° 、 180° ;
這樣，可以將采樣字輪圓周非等份區(qū)分為16個編碼所對應的十六段圓弧區(qū) 域，并且采樣字輪的編碼能直接分辨字輪的10進制數，采用實施例l中的電子 計數方法，則其計量精度可以為K或者K/10 (計圈數加直讀)。其他同實施例3。
實施例10:
如圖13所示的一種計數器，上述信號采樣板上設有4對傳感器，與實施例 9的不同僅在于
對應第三圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度設為90° ，則與之 相對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為18° 、 72° 、 108° 、 162° 、 198° 、 252° 、 288。 、 342。;
對應第二圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度設為0° ，則與之相 對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為54° 、 126° 、 234° 、 306。;其他同實施例9。
實施例ll:
如圖14所示的一種計數器，上述信號采樣板上設有5對傳感器，所述采樣 字輪端面上由外至內設有同心的第五、第四、第三、第二、第一圓環(huán)碼道，各 碼道之間設有圓環(huán)間隔；所述的各圓環(huán)碼道與相對應的傳感器的位置關系如下:對應第五圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度設為90° ，則與之
相對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為11.25° 、 33.75° 、 56.25。 、 78.75° 、 101.25° 、 123.75° 、 146.25° 、 168.75° 、 191.25。、 213.75。 、 236.25° 、 258.75° 、 281.25。 、 303.75。 、 326.25° 、 348.75。;
對應第四圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度設為90。，則與之 相對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為22.5° 、 67.5° 、 112.5° 、 157.5。 、 202.5。 、 247.5° 、 292.5° 、 337.5。;
對應第三圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度設為90° ，則與之 相對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為45° 、 135° 、 225° 、
315。；
對應第二圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度設為90° ，則與之
相對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為0° 、 180° ;
對應第一圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度設為90° ，則與之 相對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為90° 、 270° 。
這樣，可以將采樣字輪圓周非等份區(qū)分為32個編碼所對應的32段圓弧區(qū) 域，并且采樣字輪的編碼能直接分辨字輪的10進制數，采用實施例l中的電子 計數方法，則其計量精度可以為K或者K/10 (計圈數加直讀)。其他同實施例3。
實施例12:
如圖15所示的一種計數器，上述信號采樣板上設有5對傳感器，與實施例
11的不同僅在于第一圓環(huán)碼道和第二圓環(huán)碼道合并成一道圓環(huán)碼道，對應該
圓環(huán)碼道的兩對傳感器在信號采樣板上的位置角度設為0° 、 90° ，則與之相對 應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為0° 、 180° 。其他同實施例11。
實施例13:
如圖16所示的一種計數器，上述信號采樣板上設有5對傳感器，與實施例 12的不同僅在于各碼道之間不設有圓環(huán)間隔，從而使得各碼道的透空段部分 相互連通。其他同實施例12。
實施例14:
如圖17所示的一種計數器，上述信號采樣板上設有5對傳感器，與實施例
11的不同在于-
對應第五圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度設為90° ，則與之 相對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為9° 、 30° 、 54° 、 78° 、 102° 、 126° 、 150° 、 171° 、 189° 、 210° 、 234° 、 258° 、 282° 、 306° 、 330。 、 351° ;
對應第四圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度設為90。，則與之 相對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為18° 、 66° 、 114° 、 162° 、 198° 、 246° 、 294° 、 342° ;
對應第三圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度設為90° ，則與之 相對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為42° 、 138° 、 222° 、 318° ;其他同實施例11。
實施例15:
如圖18所示的一種計數器，上述信號采樣板上設有5對傳感器，與實施例
14的不同僅在于第一圓環(huán)碼道和第二圓環(huán)碼道合并成一道圓環(huán)碼道，對應該
圓環(huán)碼道的兩對傳感器在信號采樣板上的位置角度設為0° 、 90° ，則與之相對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為0° 、 180° 。其他同實施例14。
實施例16:
如圖19所示的一種計數器，上述信號采樣板上設有5對傳感器，與實施例15的不同僅在于各碼道之間不設有圓環(huán)間隔，從而使得各碼道的透空段部分相互連通。其他同實施例15。
實施例17:
如圖20所示的一種計數器，上述采樣字輪端面上設有一道圓環(huán)碼道，所述圓環(huán)碼道由大小相同的一透空段和一非透空段構成，所述信號采樣板上設有5對與該圓環(huán)碼道對應的傳感器，相鄰傳感器之間間隔36。夾角，這樣將采樣字輪圓周10等分，每等分的區(qū)域位置具有唯一的編碼。
這樣，可以將采樣字輪圓周等份區(qū)分為IO個編碼所對應的IO段圓弧區(qū)域，并且采樣字輪的編碼能直接分辨字輪的IO進制數，采用實施例1中的電子計數方法，則其計量精度可以為K或者K/10 (計圈數加直讀)。也可以采用實施例2的電子計數方法。其他同實施例3。
上述的實施例中，采樣字輪7上任一圓環(huán)碼道上的透空和非透空段對換或者與信號采樣板5上相對應的傳感器同時旋轉相同的角度，各圓環(huán)碼道之間可以有間隔，也可沒有間隔，當將各圓環(huán)碼道間取消間隔，相鄰圓環(huán)碼道上相近的透空段和非透空段可相互連接，都不影響上述實施例的實施結果，均可以視為本實用新型的等效結構，落入本實用新型的保護范圍之內。
權利要求
1. 一種計數器的電子計數方法，其特征在于，在機械式計數器的一個字輪上設置編碼結構作為采樣字輪，電子系統(tǒng)通過相應設置的傳感器讀取編碼并且可以將采樣字輪的圓周區(qū)分為至少兩段具有不同編碼的圓弧區(qū)域，電子系統(tǒng)的工作步驟如下1)采樣編碼，傳感器按照固定的采樣周期采樣；2)區(qū)域識別，電子系統(tǒng)通過采樣編碼識別出此次采樣時傳感器所對應的圓弧區(qū)域；3)計算存儲，電子系統(tǒng)將此次采樣傳感器所對應的圓弧區(qū)域與上一次采樣傳感器所對應的圓弧區(qū)域進行比較，求出采樣字輪旋轉經過的圓弧區(qū)域數目，對采樣字輪旋轉所經過的圓弧區(qū)域的總數目L累加并存儲；4)重復下一次采樣。2. 根據權利要求1所述的一種計數器的電子計數方法，其特征在于，所述編碼結構為格雷碼結構，所述傳感器的采樣周期小于采樣字輪旋轉回到同一圓弧區(qū)域的最短時間。
2. 根據權利要求1所述的一種計數器的電子計數方法，其特征在于，所述編碼 結構為格雷碼結構，所述傳感器的采樣周期小于采樣字輪旋轉回到同一圓弧 區(qū)域的最短時間。
3. 根據權利要求l所述的一種計數器的電子計數方法，其特征在于，所述編碼 結構為非格雷碼結構，所述傳感器的采樣周期小于采樣字輪旋轉經過最小圓 弧區(qū)域的最短時間。
4. 根據權利要求2或3所述的一種計數器的電子計數方法，其特征在于，所述 電子計量輸出時，輸出為采樣字輪旋轉所經過的圓弧區(qū)域的總數目L與采樣 字輪旋轉一圈所經過的圓弧區(qū)域的數目1 之比值的整數值，所述電子系統(tǒng)的 計量精度值為所述采樣字輪旋轉一圈所計量的物理量K。
5. 根據權利要求2或3所述的一種計數器的電子計數方法，其特征在于，所述各圓弧區(qū)域大小相等，所述電子計量輸出時，輸出為采樣字輪旋轉所經過的 圓弧區(qū)域的總數目L與采樣字輪旋轉一圈所經過的圓弧區(qū)域的數目M,之比值，所述電子系統(tǒng)的計量精度值為KALx，其中，K為所述采樣字輪旋轉一圈 所計量的物理量。
6. 根據權利要求2或3所述的一種計數器的電子計數方法，其特征在于，所述 采樣字輪為直讀字輪，所述電子計量輸出時，輸出為采樣字輪旋轉所經過的 圓弧區(qū)域的總數目L與采樣字輪旋轉一圈所經過的圓弧區(qū)域的數目M,之比 值的整數值，再加上當前狀態(tài)對采樣字輪直讀獲得的數與十之比值，所述電 子系統(tǒng)的計量精度值為K/10，其中，K為所述采樣字輪旋轉一圈所計量的物 理量。 .
7. 采用權利要求1所述方法的一種計數器，包括殼體(7)、字輪軸(1)、若干 個柱面印有數碼的普通字輪(2)、進位齒輪(9)，其特征在于，還包括一個 采樣字輪(5)，采樣字輪(5)與普通字輪(2)傳動進位，所述采樣字輪(5) 上設置有編碼結構，所述殼體(7)上設有與編碼結構相對應的傳感器(4)， 傳感器(4)連接電子系統(tǒng)。
8. 根據權利要求7所述的一種計數器，其特征在于，所述編碼結構為設置在采 樣字輪(5)端面上用于區(qū)分采樣字輪圓弧區(qū)域的若干圓環(huán)碼道(51)，圓環(huán) 碼道(51)由相間分布的若干透空段和非透空段構成，所述采樣字輪(5)兩 側均設有信號采樣板(6)，所述傳感器(4)為相對設置在兩信號采樣板(6) 上、與圓環(huán)碼道(51)相對應的若干對光電發(fā)射和接收傳感器(4)。
9. 根據權利要求8所述的一種計數器，其特征在于，所述信號采樣板上設有1 對傳感器，所述采樣字輪端面上設有一道圓環(huán)碼道，所述圓環(huán)碼道由一透空 段和一非透空段構成。
10. 根據權利要求9所述的一種計數器，其特征在于，所述圓環(huán)碼道由相同 大小的一透空段和一非透空段構成。
11. 根據權利要求8所述的一種計數器，其特征在于，所述信號采樣板上設 有2對傳感器，所述采樣字輪端面上由外至內設有同心的第二、第一圓環(huán)碼道。
12. 根據權利要求ll所述的一種計數器，其特征在于，所述的各圓環(huán)碼道之間和各傳感器之間的位置關系如下對應第二圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90° +X，與之相對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為0° +X、 180° +X;對應第一圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90° +Y，與之相對 應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為90° +Y、 270° +Y; 其中，0° <X、 Y< 360° 。
13. 根據權利要求8所述的一種計數器，其特征在于，所述信號采樣板上設 有3對傳感器，所述采樣字輪端面上由外至內設有同心的第三、第二、第一 圓環(huán)碼道。
14. 根據權利要求13所述的一種計數器，其特征在于，所述的各圓環(huán)碼道之 間和各傳感器之間的位置關系如下對應第三圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90° +X，與之相對 應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為45° +X、 135° +X、 225。 +X、 315° +X;對應第二圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90° +Y，與之相對 應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為0° +Y、 180° +Y;對應第一圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90° +Z，與之相對 應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為90° +Z、 270° +Z; 其中，0° <X、 Y、 Z< 360° 。
15. 根據權利要求8所述的一種計數器，其特征在于，所述信號采樣板上設 有4對傳感器，所述采樣字輪端面上由外至內設有同心的第四、第三、第二、 第一圓環(huán)碼道。
16. 根據權利要求15所述的一種計數器，其特征在于，所述的各圓環(huán)碼道之 間和各傳感器之間的位置關系如下對應第四圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90。 +X，與之相對 應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為36° +X、 72° +X、 108° +X、 144° +X、 216° +X、 252° +X、 288° +X、 324° +X;對應第三圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90° +Y，與之相對 應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為54° +Y、 126° +Y、 234° +Y、 306° +Y;對應第二圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90° +Z，與之相對 應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為0° +Z、 180° +Z;對應第一圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90°'+U，與之相對 應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為90° +U、 270° +U; 其中，0° <X、 Y、 Z、 U< 360° 。
17. 根據權利要求15所述的一種計數器，其特征在于，所述的各圓環(huán)碼道之 間和各傳感器之間的位置關系如下對應第四圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90。 +X，與之相對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為18° +X、 72° +X、 108° +X、 162° +X、 198° +X、 252° +X、 288° +X、 342° +X;對應第三圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為0° +Y，與之相對 應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為54° +Y、 126° +Y、 234° +Y、 306° +Y;對應第二圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90° +Z，與之相對 應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為0° +Z、 180° +Z; 對應第一圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90° +U，與之相對 應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為90° +U、 270° +U; 其中，0° <X、 Y、 Z、 U< 360° 。
18. 根據權利要求8所述的一種計數器，其特征在于，所述信號采樣板上設 有5對傳感器，所述采樣字輪端面上由外至內設有同心的第五、第四、第三、 第二、第一圓環(huán)碼道。
19. 根據權利要求18所述的一種計數器，其特征在于，所述的各圓環(huán)碼道之 間和各傳感器之間的位置關系如下對應第五圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90° +X，與之相對 應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為11.25° +X、 33.75° +X、 56.25° +X、 78.75° +X、 101.25° +X、 123.75。 +X、 146.25。 +X、 168.75。 +X、 191. 250 +X、 213. 750 +X、 236.25° +X、 258. 750 +X、 281. 250 +X、 303.75。 +X、 326.25° +X、 348.75° +X;對應第四圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90。 +Y，與之相對 應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為22.5° +Y、 67.5° +Y、 112.5° +Y、 157.5° +Y、 202.5° +Y、 247.5。 +Y、 292.5° +Y、 337.5。+Y;對應第三圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90。
+Z，與之相對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為45° +Z、 135° +Z、 225。 +Z、 315° +Z;對應第二圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90° +U，與之相對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為0° +U、 180° +U;對應第一圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90° +V，與之相對 應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為90° +V、 270° +V; 其中，0° <X、 Y、 Z、 U、 V< 360° 。
20. 根據權利要求18所述的一種計數器，其特征在于，所述的各圓環(huán)碼道之 間和各傳感器之間的位置關系如下對應第五圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90° +X，與之相對 應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為9° +X、 30° +X、 54° +X、 78° +X、 102° +X、 126° +X、 150° +X、 171° +X、 189° +X、 210° +X、 234。 +X、 258。 +X、 282° +X、 306° +X、 330° +X、 351° +X;對應第四圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90。 +Y，與之相對 應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為18° +Y、 66° +Y、 114° +Y、 162° +Y、 198。 +Y、 246° +Y、 294° +Y、 342。 +Y;對應第三圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90° +Z，與之相對 應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為42° +Z、 138° +Z、 222。 +Z、 318° +Z;對應第二圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90° +U，與之相對 應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為0° +U、 180° +U;對應第一圓環(huán)碼道的傳感器在信號采樣板上的位置角度為90° +V，與之相對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為90° +V、 270° +V; 其中，0° < X、 Y、 Z、 U、 V< 360° 。
21. 根據權利要求8所述的一種計數器，其特征在于，所述采樣字輪端面上 設有一道圓環(huán)碼道，所述圓環(huán)碼道由大小相同的一透空段和一非透空段構成， 所述信號采樣板上設有5對與該圓環(huán)碼道對應的傳感器，相鄰傳感器之間間 隔36°夾角。
22. 根據權利要求12或14或16或17或19或20所述的一種計數器，其特 征在于，所述的第一圓環(huán)碼道和第二圓環(huán)碼道合并成一道圓環(huán)碼道，對應該 圓環(huán)碼道的兩對傳感器在信號采樣板上的位置角度為0° +U、 90° +U，與之 相對應的該碼道上透空段和非透空段的分界線的角度分別為0° +U、 180° +U，其中，0° <U< 360° 。
23. 根據權利要求11至20中任一項所述的一種計數器，其特征在于，所述 的若干圓環(huán)碼道(51)之間設有圓環(huán)間隔(52)。
24. 根據權利要求11至20中任一項所述的一種計數器，其特征在于，所述 的若干圓環(huán)碼道(51)之間相鄰的透空段部分相互連通。
25. 根據權利要求8至21中任一項所述的一種計數器，其特征在于，所述信 號采樣板(6)以PCB板為基底，PCB板上直接封裝有傳感器芯片裸片，傳感 器芯片裸片周圍設有聚光的塑料外框，所述信號采樣板通過插接方式連接在 殼體上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種計數器的電子計數方法及采用該方法的計數器，在機械式計數器的一個字輪上設置編碼結構作為采樣字輪，電子系統(tǒng)通過相應設置的傳感器讀取編碼并且可以將采樣字輪的圓周區(qū)分為至少兩段具有不同編碼的圓弧區(qū)域，將此次采樣所得的圓弧區(qū)域與上一次采樣所得的圓弧區(qū)域進行比較，對采樣字輪旋轉所經過的圓弧區(qū)域的總數目累加并存儲。本技術方案中，電子系統(tǒng)通過定時采樣、讀取編碼、判斷計數、電子存儲記憶的方式從而達到電子計數并存儲的目的，完全可以替代現有的脈沖式機電計數器，并且具有抗干擾能力強、計量誤差小、可靠性好、功耗小、使用壽命長等優(yōu)點，相對于直讀式機電計數器，大大降低了制造成本，具有較高的性價比。
文檔編號G06M1/00GK101458777SQ20071016114
公開日2009年6月17日 申請日期2007年12月14日 優(yōu)先權日2007年12月14日
發(fā)明者健 方 申請人:王 英