计数器的电子计数方法及计数器技术

本发明专利技术公开了一种计数器的电子计数方法及采用该方法的计数器，在机械式计数器的一个字轮上设置编码结构作为采样字轮，电子系统通过相应设置的传感器读取编码并且可以将采样字轮的圆周区分为至少两段具有不同编码的圆弧区域，将此次采样所得的圆弧区域与上一次采样所得的圆弧区域进行比较，对采样字轮旋转所经过的圆弧区域的总数目累加并存储。本技术方案中，电子系统通过定时采样、读取编码、判断计数、电子存储记忆的方式从而达到电子计数并存储的目的，完全可以替代现有的脉冲式机电计数器，并且具有抗干扰能力强、计量误差小、可靠性好、功耗小、使用寿命长等优点，相对于直读式机电计数器，大大降低了制造成本，具有较高的性价比。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术应用于水表、电表、煤气表以及采用传统机械式十进制计数器的计量领域，尤其涉及用于机电式计数器的电子计数方法及釆用该方法的计数器。
技术介绍
目前，机电式计数器的电子计数方法主要有两种一种是脉冲式，即通过对计数器的转动圈数通过光、磁或谐振感应方式等进行脉冲输出计量，每转动一圈便输出一个脉冲或脉冲组再由电子系统进行处理并加以累计和存储，以此实现计量仪表对其所要计量的物理量的计量。采用机械和电子分别独立计数存储、双重计量，这样，虽然结构简单成本低，但是存在两个问题 一、因为传感器是通过对光、磁或谐振的感应来产生脉冲信号传送给电子系统，所以，脉冲计量容易受干扰和攻击，从而影响计量的准确性，并且计量误差会累加；二、脉冲计量装置必须保证在计量的全过程中始终处于工作状态，因此会产生较大的功耗，同时相关器件的使用寿命也受到影响。另一种是直读式，即通过在每个字轮上设置编码盘与光电传感器相配合，电子系统直接读取编码信号，编码信号能对字轮的10进制数进行准确分辨，故称直读式计数器，这种方法的特点是平时可以在无源状态下待机，读取信号可以在随机的任何时候进行。采用机械计数和存储，而电子系统仅直接读取机械计数结构的计量值，这样，虽然不存在计量误差也不易被外界干扰和攻击，但由于其结构较为复杂，采用的光电传感器数量较多，故其整体的可靠性和制造成本方面就相对欠缺，性价比相对较低。
技术实现思路
为了解决上述的技术问题，本专利技术的目的是弥补目前现有机电式计数器在实际使用中所存在的缺陷或不足，提供一种高可靠性、低成本、低功耗的机电式计数器的电子计数方法及采用该方法的计数器。为了达到上述的目的，本专利技术采用了以下的技术方案一种计数器的电子计数方法，在机械式计数器的一个字轮上设置编码结构作为采样字轮，电子系统通过相应设置的传感器读取编码并且可以将采样字轮的圆周区分为至少两段具有不同编码的圆弧区域，电子系统的工作步骤如下1) 采样编码，传感器按照固定的采样周期采样；2) 区域识别，电子系统通过釆样编码识别出此次采样时传感器所对应的圆弧区域；3) 计算存储，电子系统将此次采样传感器所对应的圆弧区域与上一次采样传感器所对应的圆弧区域进行比较，求出采样字轮旋转经过的圆弧区域数目，对采样字轮旋转所经过的圆弧区域的总数目L累加并存储;4) 重复下一次采样。作为优选，上述编码结构为格雷码结构，所述传感器的采样周期小于采样字轮旋转回到同一圆弧区域的最短时间。当然，上述编码结构也可以为非格雷码结构，但是为了避免非格雷码结构必然存在的交界区域读码错误，传感器的采样周期应当小于采样字轮旋转经过最小圆弧区域的最短时间，这样采样周期较短，相对于格雷码结构会产生较大功耗。本专利技术创造的设计思路是通过设置一个采样字轮，在采样字轮上设置编码结构，使得采样字轮圆周可以被区分为多个圆弧区域，每个圆弧区域都对应一个唯一的编码，这样，只要在足够短的采样周期内传感器扫描获得的编码都可以被电子系统唯一识别，即确定此时传感器所对应的圆弧区域位置；通过比较前后两次采样所获得的圆弧区域位置就可以唯一确定采样字轮已经旋转经过(或者出现过)的圆弧区域的数目，对该数目进行累加得到采样字轮旋转所经过的圆弧区域的总数目L;按照固定的采样周期重复采样、计数、存储就可以达到电子计量、电子存储的目的。将各圆弧区域设成非等分的(大小不相等)，则上述电子计量输出时，输出为采样字轮旋转所经过的圆弧区域的总数目L与采样字轮旋转一圈所经过的圆弧区域的数目M,之比值的整数值，所述电子系统的计量精度值为所述采样字轮旋转一圈所计量的物理量K;将各圆弧区域设成等分的(大小相等)，则上述电子计量输出时，输出为采样字轮旋转所经过的圆弧区域的总数目L与采样字轮旋转一圈所经过的圆弧区域的数目M^之比值，所述电子系统的计量精度值为K/Mmax，其中，K为所述采样字轮旋转一圈所计量的物理量；将采样字轮设为直读字轮，则电子计量输出时，输出为采样字轮旋转所经过的圆弧区域的总数目L与采样字轮旋转一圈所经过的圆弧区域的数目M,之比值的整数值，再加上当前状态对采样字轮直读获得的数与十之比值，所述电子系统的计量精度值为K/10，其中，K为所述采样字轮旋转一圈所计量的物理量。采用上述方法的一种计数器，包括壳体、字轮轴、若干个柱面印有数码的普通字轮、进位齿轮，还包括一个采样字轮，采样字轮与普通字轮传动进位，所述采样字轮上设置有编码结构，所述壳体上设有与编码结构相对应的传感器，传感器连接电子系统。这样，相对于传统脉冲计数器，本专利技术的传感器部件就不需要随时处在工作状态中，大大降低了功耗，而且采用编码读取、识别方式，避免了传统脉冲计数器容易受干扰和攻击，电子计量可靠性低的问题；同时，相对于现有的直 读式计数器，减少了传感器部件的使用数量，提高了整体的可靠性，降低了制 造成本。此间，上述采样轮上的编码结构可以是如公开号为CN1147821C的专利文献 "机械转轮式计数器及其电子数字化读取方法"中描述的编码结构和读取方法， 但是，还是以现有的直读式计算器的上使用的码盘结构为优选，即所述编码结 构为设置在采样字轮端面上用于区分采样字轮圆弧区域的若干圆环码道，圆环 码道由相间分布的若干透空段和非透空段构成，所述采样字轮两侧均设有信号 采样板，所述传感器为相对设置在两信号采样板上、与圆环码道相对应的若干 对光电发射和接收传感器。上述信号采样板上设有1对传感器，所述采样字轮端面上设有一道圆环码 道，所述圆环码道由一透空段和一非透空段构成；上述圆环码道由相同大小的 一透空段和一非透空段构成。上述信号采样板上设有2对传感器，所述采样字轮端面上由外至内设有同 心的第二、第一圆环码道，上述的各圆环码道之间和各传感器之间的位置关系 如下-对应第二圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +X,与之相 对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为0° +X、 180° +X;对应第一圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +Y，与之相 对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为90° +Y、 270° +Y;其中，0° <X、 Y< 360° 。作为优选，上述信号采样板上设有3对传感器，所述采样字轮端面上由外至内设有同心的第三、第二、第一圆环码道；上述的各圆环码道之间和各传感 器之间的位置关系如下对应第三圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +X，与之相对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为45° +X、 135° +X、 225。 +X、 315° +X;对应第二圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +Y，与之相 对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为0° +Y、 180° +Y;对应第一圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +Z，与之相 对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为90° +Z、 270° +Z;其中，0° <X、 Y、 Z< 360° 。作为优选，上述信号采样板上设有4对传感器，所述采样字轮端面上由外 至内设有同心的第四、第三、第二、第一圆环码道；所述的各圆环码道之间和 各传感器之间的位置关系如下对应第四圆环码道的传感器在信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计数器的电子计数方法，其特征在于，在机械式计数器的一个字轮上设置编码结构作为采样字轮，电子系统通过相应设置的传感器读取编码并且可以将采样字轮的圆周区分为至少两段具有不同编码的圆弧区域，电子系统的工作步骤如下：　１）采样编码，传感器 按照固定的采样周期采样；　２）区域识别，电子系统通过采样编码识别出此次采样时传感器所对应的圆弧区域；　３）计算存储，电子系统将此次采样传感器所对应的圆弧区域与上一次采样传感器所对应的圆弧区域进行比较，求出采样字轮旋转经过的圆弧区 域数目，对采样字轮旋转所经过的圆弧区域的总数目Ｌ累加并存储；　４）重复下一次采样。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：方健，
申请(专利权)人：王英，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]