專利名稱：計量儀表控制器光纖傳輸靜態(tài)信號的定時掃描采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種計量儀表的采集系統(tǒng)，尤其是涉及一種計量儀表控制器光纖傳輸靜態(tài)信號的定時掃描采集系統(tǒng)。
二背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的計量儀表(包括煤氣表、水表、電表、熱能表等)的計量數(shù)據(jù)的采集是靠人工抄表計數(shù)器值來實現(xiàn)。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了電子與機械儀表結(jié)合的控制器，利用IC卡或遠(yuǎn)傳集抄來控制儀表的計量數(shù)據(jù)。這種控制器的采樣原理是一種動態(tài)隨機信號的被動采集系統(tǒng)，這種系統(tǒng)廣泛應(yīng)用的是利用儀表的轉(zhuǎn)動部件，采用磁感應(yīng)傳感器采樣的方法。當(dāng)儀表轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)動部件上的磁鋼與傳感器(舌簧管、霍爾元件)接近時，傳感器的通斷狀態(tài)發(fā)生變化，使其電平信號輸入CPU，按一個脈沖為一固定計量單位數(shù)據(jù)運算與存儲。根據(jù)上述原理制作的控制器存在著一系列不足之處，主要包括1、由于采集的是動態(tài)隨機信號，控制器的軟件及系統(tǒng)處于高幾率的運動之中。這種長年累月連續(xù)的動態(tài)采樣過程，對控制器系統(tǒng)要求有極高的可靠性，但作為民品及控制價格的要求，此控制系統(tǒng)的可靠性不可能太高。因此在實際應(yīng)用中，售后服務(wù)量大，用戶對產(chǎn)品的信譽度不高；2、保證計量數(shù)據(jù)采樣的準(zhǔn)確性技術(shù)難度大，一旦系統(tǒng)數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差則無法補償；3、采樣系統(tǒng)易受干擾及攻擊；4、功耗較大，計量儀表控制大多使用電池供電，需要經(jīng)常更換電池。上述問題的存在在一定程度上影響了現(xiàn)有控制技術(shù)的控制儀表的推廣使用。
三、實用新型內(nèi)容本實用新型為了解決上述背景技術(shù)中的不足之處，提供一種計量儀表控制器光纖傳輸靜態(tài)信號的定時掃描采集系統(tǒng)，其控制系統(tǒng)的可靠性大大提高，能嚴(yán)格保證計量數(shù)據(jù)與采樣數(shù)據(jù)的統(tǒng)一，不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)偏差，結(jié)構(gòu)簡單，成本很低，并且功耗明顯降低。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案為一種計量儀表控制器光纖傳輸靜態(tài)信號的定時掃描采集系統(tǒng)，其特殊之處在于包括計數(shù)器中的顯示字輪，字輪一側(cè)設(shè)有同步輪，同步輪輪面上有四路光反射狀態(tài)方格，相應(yīng)設(shè)有四路發(fā)射光纖和四路對應(yīng)的反射光纖，四路對應(yīng)的反射光纖與對應(yīng)的四只光電管連接，光電管與計算機連接。
上述每個同步輪上設(shè)有一個相應(yīng)的發(fā)光管，發(fā)光管有四路發(fā)射光纖集束連接。
上述同步輪直接與字輪連接。
上述同步輪設(shè)于字輪棘輪上方。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有的優(yōu)點和效果如下1、本實用新型控制系統(tǒng)的可靠性大大提高。因為系統(tǒng)長期處于休眠狀態(tài)，若以每月采集一次數(shù)據(jù)，每次100ms為例，年工作時間為36S，儀表壽命若以10年計算，總計工作時間為6分鐘，與現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的控制系統(tǒng)相比，工作時間減少了幾十萬倍，因此可能出現(xiàn)故障的幾率極小，這是這一系統(tǒng)的最大優(yōu)勢；2、本實用新型能嚴(yán)格保證計量數(shù)據(jù)與采樣數(shù)據(jù)的統(tǒng)一，不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)偏差。因為數(shù)據(jù)狀態(tài)的采集只與靜態(tài)同步輪位置有關(guān)，只要保證同步輪的機械結(jié)構(gòu)尺寸誤差，就保證了信號采集的要求；
3、結(jié)構(gòu)簡單，成本低。由于只需四只普通的符合光波長要求的光電管及同步輪數(shù)的一定波長的發(fā)光管和塑料光纖束，因此價格很低；4、本實用新型功耗很低，可大大延長電池使用壽命，甚至可實現(xiàn)儀表全壽命免換電池。因系統(tǒng)長時間處于休眠狀態(tài)，靜態(tài)電流小于2μA，因此計算10年總耗電約90mAh，再加上工作電流計100mA，日100mAS計，10年約10mAh，控制耗電總計為100mAh，因此選用1.5Ah的Limn電池完全可長期使用；5、本實用新型安全性高，外界無法對采樣系統(tǒng)進行攻擊和干擾，保證了數(shù)據(jù)的高準(zhǔn)確度；6、本實用新型控制系統(tǒng)本身具有可分時分段計費功能。因為用電、用氣都有高峰及低峰使用段，為保證供電、供氣的平衡，常采用高低峰期分時分段計費。本系統(tǒng)因是定時采樣，所以可以通過IC卡對CPU的定時進行設(shè)置，可分時段對計量數(shù)值掃描取值運算；7、本實用新型用于遠(yuǎn)傳集抄控制系統(tǒng)時，通常計量儀表的采集口可完全不用帶電工作，只有采樣瞬間由系統(tǒng)控制瞬間帶電工作；

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實用新型中同步輪的安裝示意圖。
圖3為本實用新型中同步輪的另一安裝示意圖。
圖4為本實用新型中光電管的二進制狀態(tài)圖。
五具體實施方式
本實用新型的原理人工抄表是人對計量儀表計數(shù)器所顯示的靜態(tài)數(shù)據(jù)的采集。當(dāng)計數(shù)器輪面所顯示的字母按其位置及順序全部改成可判斷的二進制狀態(tài)方格，方格分有反光面及吸光面，當(dāng)一束光照上方格時可出現(xiàn)反射光或無反射光，將這種狀況傳到光電管上即可確定光電管狀態(tài)。若有四路確定狀態(tài)的光電管輸出即可由CPU認(rèn)定此字母數(shù)值。計數(shù)器由數(shù)值字輪組成以顯示各位數(shù)值，若每位都有四條光束輸出通過輪面狀態(tài)反射，有四路狀態(tài)光輸出，即可認(rèn)出計數(shù)器逐位數(shù)據(jù)。
為了使計數(shù)器仍能向用戶顯示數(shù)據(jù)，以便與控制器采集數(shù)據(jù)對比，所以計數(shù)器仍保留原顯示字輪，但要增加每位一個同步輪，同步輪輪面有四路光反射狀態(tài)方格，反光面為光標(biāo)，吸光面為黑面。參見圖2，原字輪面加大軸向尺寸，同步輪直接將狀態(tài)印于輪面一側(cè)。這種結(jié)構(gòu)增大了計數(shù)器的軸向尺寸，但同步輪與字輪一體，全部同步，且徑向尺寸小。參見圖3，在原字輪棘輪上方加一同樣尺寸的同步輪，在輪面印反光狀態(tài)方格。計數(shù)器架后端作成弧面且按角度順序相對同步輪面每路光標(biāo)位置安裝四路發(fā)射光纖及相對應(yīng)的反射光纖。這樣計數(shù)器上的每個同步輪上將有四路入射光的發(fā)射光纖及四路反射光的反射光纖。整個計數(shù)器的所有同步輪的發(fā)射光纖或反射光纖將集束成如圖1所示的一個網(wǎng)絡(luò)。
參見圖1，包括計數(shù)器中的顯示字輪，字輪一側(cè)設(shè)有同步輪4，同步輪輪面5上有四路光反射狀態(tài)方格，相應(yīng)設(shè)有四路發(fā)射光纖2和四路對應(yīng)的反射光纖1，四路對應(yīng)的反射光纖1與對應(yīng)的四只光電管6連接，光電管6與計算機連接，每個同步輪4上設(shè)有一個相應(yīng)的發(fā)光管7，發(fā)光管7有四路發(fā)射光纖2集束連接。當(dāng)CPU控制板被定時喚醒，采集計量數(shù)據(jù)，CPU發(fā)出指令，發(fā)光管D1接通發(fā)光，光從4根發(fā)射光纖2將光傳導(dǎo)到同步輪A1面上，同步輪A1面上的4種狀態(tài)的電信號通過反射光纖1傳導(dǎo)到光電管VD1、VD2、VD3、VD4。光電管6將4種狀態(tài)的電信號傳輸?shù)紺PU運算并存儲。第一個過程完成后，發(fā)光管D1斷，CPU又發(fā)出第二個指令發(fā)光管D2接通發(fā)光，如上光電管6將第二個同步輪數(shù)據(jù)傳入CPU，依次類推，CPU就完成對所有位同步輪數(shù)據(jù)信息的采集。以上結(jié)構(gòu)，如果有n位計量計數(shù)數(shù)字，將有n個同步輪及對應(yīng)的n個發(fā)光管，每個發(fā)光管7有4根發(fā)射光纖2，每個光電管6有n根光纖集束連接。參見圖4，光電管VD1、VD2、VD3、VD4分別代表二進制的4位狀態(tài)。
本實用新型的特點包括1、CPU對發(fā)光管按時序掃描(發(fā)指令)，且光電管按時序?qū)⑿畔鬏數(shù)紺PU；2、結(jié)構(gòu)簡潔，每個同步輪(字位)只有一個發(fā)光管，并且全部接收與輸出只有4只光電管；3、將對應(yīng)每個同步輪在二進制位置的光纖n根集束到光電管上，每一時序只有一根光纖對光電管狀態(tài)有效；4、每個發(fā)光管里集束4根光纖。
實際工作時，CPU平時處于休眠狀態(tài)年，只有時鐘仍在工作，系統(tǒng)的靜態(tài)電流小于2μA。當(dāng)定時到，喚醒CPU進入采樣程序，首先CPU向發(fā)光管D1發(fā)指令接通，發(fā)光管D1瞬間發(fā)光，通過四路發(fā)射光纖2將入射光照到同步輪4的相應(yīng)位置的反射面上，這樣有光標(biāo)的方格點將反射的光傳入反射光纖使光電管6狀態(tài)改變，由0→1(高電平)，并且同時傳入CPU。如果入射光照到黑面上即無反射光，相應(yīng)的光電管6狀態(tài)仍保持0(低電平)，并且同時傳入CPU。當(dāng)CPU對四路數(shù)據(jù)全部采集完后，即將數(shù)據(jù)送入存儲器，同時向發(fā)光管D2發(fā)出指令接通，重復(fù)以上工作過程，直到向Dn發(fā)指令完成后，CPU對采集的計量數(shù)據(jù)進行運算、存儲。全部工作時間小于100ms，然后CPU又進入休眠狀態(tài)，按時序等待下一個工作周期。
權(quán)利要求1.一種計量儀表控制器光纖傳輸靜態(tài)信號的定時掃描采集系統(tǒng)，其特征在于包括計數(shù)器中的顯示字輪(3)，字輪(3)一側(cè)設(shè)有同步輪(4)，同步輪輪面(5)上有四路光反射狀態(tài)方格，相應(yīng)設(shè)有四路發(fā)射光纖(2)和四路對應(yīng)的反射光纖(1)，四路對應(yīng)的反射光纖(1)與對應(yīng)的四只光電管(6)連接，光電管(6)與計算機連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計量儀表控制器光纖傳輸靜態(tài)信號的定時掃描采集系統(tǒng)，其特征在于所述每個同步輪(4)上設(shè)有一個相應(yīng)的發(fā)光管(7)，發(fā)光管(7)有四路發(fā)射光纖(2)集束連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的計量儀表控制器光纖傳輸靜態(tài)信號的定時掃描采集系統(tǒng)，其特征在于所述同步輪(4)直接與字輪(3)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的計量儀表控制器光纖傳輸靜態(tài)信號的定時掃描采集系統(tǒng)，其特征在于所述同步輪(4)設(shè)于字輪(3)棘輪上方。
專利摘要本實用新型涉及一種計量儀表控制器光纖傳輸靜態(tài)信號的定時掃描采集系統(tǒng)，其控制系統(tǒng)的可靠性大大提高，能嚴(yán)格保證計量數(shù)據(jù)與采樣數(shù)據(jù)的統(tǒng)一，不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)偏差，結(jié)構(gòu)簡單，成本很低，并且功耗明顯降低。本實用新型包括計數(shù)器中的顯示字輪，字輪一側(cè)設(shè)有同步輪，同步輪輪面上有四路光反射狀態(tài)方格，相應(yīng)設(shè)有四路發(fā)射光纖和四路對應(yīng)的反射光纖，四路對應(yīng)的反射光纖與對應(yīng)的四只光電管連接，光電管與計算機連接，每個同步輪上設(shè)有一個相應(yīng)的發(fā)光管，發(fā)光管有四路發(fā)射光纖集束連接。
文檔編號G01D5/26GK2775611SQ20042008634
公開日2006年4月26日 申請日期2004年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月9日
發(fā)明者黃汴榮, 黃龍生, 叢輝 申請人:黃汴榮, 黃龍生, 叢輝