一種利用電容傳感器快速識別齒輪讀數(shù)的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用電容傳感器快速識別齒輪讀數(shù)的裝置及方法，該裝置包括字輪，在字輪的任一側(cè)面上覆蓋有不規(guī)則形狀的銅片作為電容的中間極，在每個字輪的兩側(cè)分別設(shè)有固定極板，固定極板靠近字輪的一側(cè)設(shè)有互相正對的極板銅片作為電容的兩極；字輪轉(zhuǎn)動，帶動中間極的轉(zhuǎn)動，進(jìn)而引起固定極板上的極板銅片之間的正對面積的變化，最終引起兩個固定極板之間電容的變化，通過測量電容變化，就可以得知固定極板上的極板銅片之間的正對面積，也就得出了與此對應(yīng)的當(dāng)前字輪的讀數(shù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、讀數(shù)容易，本發(fā)明的方法適用范圍廣，外界干擾小，測量準(zhǔn)確率高，實(shí)現(xiàn)智能化自動化讀數(shù)。
【專利說明】一種利用電容傳感器快速識別齒輪讀數(shù)的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及屬于智能表抄表【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種利用電容傳感器快速識別齒輪讀數(shù)的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近些年以來，入戶難、抄表難成為當(dāng)前人工抄表的一大難題，如何方便、準(zhǔn)確、快捷的抄取表具的讀數(shù)，成為當(dāng)前供電、供水、供氣等行業(yè)迫切需要解決的問題。這些行業(yè)也加大了科技投入，力求能有所突破。
[0003]由于居民家庭用表以及企業(yè)用表的環(huán)境非常復(fù)雜，人工抄讀費(fèi)時費(fèi)力，容易造成誤抄、錯抄、漏抄等問題，一直制約著這些行業(yè)成本的降低和服務(wù)質(zhì)量的提高。
[0004]目前市場上計(jì)量器具，例如水表，燃?xì)獗淼碾姶抛州喿x數(shù)裝置，通常包括絕緣支架及其可轉(zhuǎn)動的字輪，裝置在字輪上的貼片和電阻，并通過測量電阻值的方法識別字輪位置的機(jī)構(gòu)較多，但是，這種傳統(tǒng)的測阻值的機(jī)構(gòu)主要問題是，由于測阻值所用的零件，其觸點(diǎn)與被測字輪上的貼片處于長期接觸摩擦狀態(tài)，因此，零件的磨損較快，使產(chǎn)品的使用壽命收到影響，這種測阻值機(jī)構(gòu)的零件觸點(diǎn)與被測字輪上的貼片處于長期接觸的摩擦狀態(tài)，測阻值采用的方式也不準(zhǔn)確，可靠性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、讀數(shù)容易，讀數(shù)精度高的利用電容傳感器快速識別齒輪讀數(shù)的裝置及方法。該方法根據(jù)表具電容值的變化，自動識別當(dāng)前齒輪數(shù)值，從而準(zhǔn)確的得出表 具當(dāng)前數(shù)據(jù)，完成了智能化自動化抄表，這種方法免除了抄表人員入戶抄表的麻煩，且提高了抄表的準(zhǔn)確性和實(shí)時性，并極大地降低了抄表的成本，促進(jìn)了抄表行業(yè)的發(fā)展。
[0006]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0007]—種利用電容傳感器快速識別齒輪讀數(shù)的裝置，該裝置包括字輪，在字輪的任一側(cè)面上覆蓋有不規(guī)則形狀的銅片作為電容的中間極，在每個字輪的兩側(cè)分別設(shè)有固定極板，固定極板靠近字輪的一側(cè)設(shè)有互相正對的極板銅片作為電容的兩極，所述的不規(guī)則形狀的銅片按角度等分成10個扇形，每個扇形均為36°，每個扇形的半徑各不相同，分別代表0-9這10個數(shù)字，所述的極板銅片為一個36°的扇形銅片，所述的電容的兩極與外電路連接。
[0008]由于環(huán)境的變化，溫度、濕度、空氣質(zhì)量，都會影響當(dāng)前的介電常數(shù)￡。為了減少環(huán)境誤差造成的影響，需要進(jìn)行誤差控制，該裝置還包括一空字輪，所述的空字輪的兩側(cè)分別設(shè)有固定極板，固定極板靠近空字輪的一側(cè)設(shè)有互相正對的極板銅片，該空字輪側(cè)面不覆蓋不規(guī)則形狀的銅片。這樣，在不同的環(huán)境因素的影響下，2個銅片之間的電容是會發(fā)生變化的，而改變電容值的唯一因素就是介電常數(shù)e。理論值和實(shí)際值對比，就可以得出當(dāng)前的介電常數(shù)e，并可以對實(shí)際測量出來的電容值進(jìn)行修正，從而減小環(huán)境造成的誤差，提高測量精度。
[0009]該裝置的字輪設(shè)有I?10個，每個字輪依次排列設(shè)置。
[0010]相鄰兩個字輪之間共用一個固定極板，該固定極板的兩側(cè)均設(shè)有極板銅片。
[0011]所述的極板銅片的半徑大于或等于不規(guī)則形狀的銅片上最大的扇形的半徑。
[0012]所述的固定極板為圓形。
[0013]所述的固定極板連接為一體。
[0014]一種利用電容傳感器快速識別齒輪讀數(shù)的方法，利用電容的正對面積與電容值的 對應(yīng)關(guān)系以及字輪的數(shù)值和電容的正對面積的對應(yīng)關(guān)系來確定當(dāng)前字輪的讀數(shù)。只要測量 出當(dāng)前電容值，根據(jù)對應(yīng)關(guān)系，便可以得出當(dāng)前對應(yīng)的電容正對面積，進(jìn)而得出當(dāng)前字輪的 讀數(shù)。字輪轉(zhuǎn)動，帶動中間極的轉(zhuǎn)動，進(jìn)而引起固定極板上的極板銅片之間的正對面積的變 化，最終引起兩個固定極板之間電容的變化，通過測量電容變化，就可以得知固定極板上的 極板銅片之間的正對面積，也就得出了與此對應(yīng)的當(dāng)前字輪的讀數(shù)。
[0015]一種利用電容傳感器快速識別齒輪讀數(shù)的方法，包括以下步驟:
[0016](I)測量每個字輪兩邊固定極板之間的電容值；
[0017](2)測量空字輪兩側(cè)的固定極板之間的電容值，并根據(jù)固定極板之間的正對面積， 得出當(dāng)前的介電常數(shù)e ;
[0018](3)根據(jù)電容公式C = e S/d，根據(jù)步驟(I)測得的電容值及步驟(2)測得的介電 常數(shù)e，計(jì)算出字輪兩側(cè)的固定極板上的極板銅片之間的正對面積，由極板銅片之間的正 對面積得出當(dāng)前的字輪的讀數(shù)；
[0019](4)將所有字輪的讀數(shù)進(jìn)行有規(guī)律的組合，得出的數(shù)值則為表具的當(dāng)前讀數(shù)。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0021]本發(fā)明的利用電容傳感器快速識別齒輪讀數(shù)的裝置結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、讀數(shù)容 易。本發(fā)明的利用電容傳感器快速識別齒輪讀數(shù)的方法適用范圍廣，外界干擾小，測量準(zhǔn)確 率高，本發(fā)明根據(jù)表具電容值的變化，自動識別當(dāng)前齒輪數(shù)值，從而準(zhǔn)確的得出表具當(dāng)前數(shù) 據(jù)，完成了智能化自動化抄表，這種方法免除了抄表人員入戶抄表的麻煩，且提高了抄表的 準(zhǔn)確性和實(shí)時性，并極大地降低了抄表的成本，促進(jìn)了抄表行業(yè)的發(fā)展。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為字輪的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為字輪上不規(guī)則形狀的銅片的結(jié)構(gòu)及對應(yīng)數(shù)字示意圖；
[0024]圖3為固定極板上的極板銅片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4為實(shí)施例中表具的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖5為實(shí)施例中表具的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0028]實(shí)施例
[0029]一種利用電容傳感器快速識別齒輪讀數(shù)的裝置，結(jié)構(gòu)如圖1所示，該裝置包括字 輪1，在字輪I的任一側(cè)面上覆蓋有不規(guī)則形狀的銅片2作為電容的中間極，在每個字輪I的兩側(cè)分別設(shè)有固定極板3，固定極板3靠近字輪I的一側(cè)設(shè)有互相正對的極板銅片4作為電容的兩極。不規(guī)則形狀的銅片2的結(jié)構(gòu)如圖2所示，不規(guī)則形狀的銅片2按角度等分成 10個扇形，每個扇形均為36°，每個扇形的半徑各不相同，分別代表0-9這10個數(shù)字。極板銅片4的結(jié)構(gòu)如圖3所示，為一個36°的扇形銅片，電容的兩極與外電路連接。極板銅片 4的半徑大于或等于不規(guī)則形狀的銅片2上最大的扇形的半徑。固定極板3為圓形。
[0030]由于環(huán)境的變化，溫度、濕度、空氣質(zhì)量，都會影響當(dāng)前的介電常數(shù)￡。為了減少環(huán)境誤差造成的影響，需要進(jìn)行誤差控制，該裝置還包括一空字輪5，空字輪5的兩側(cè)分別設(shè)有固定極板3，固定極板3靠近空字輪5的一側(cè)設(shè)有互相正對的極板銅片4，該空字輪5側(cè)面不覆蓋不規(guī)則形狀的銅片2，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。這樣，在不同的環(huán)境因素的影響下，2個銅片之間的電容是會發(fā)生變化的，而改變電容值的唯一因素就是介電常數(shù)理論值和實(shí)際值對比，就可以得出當(dāng)前的介電常數(shù)e，并可以對實(shí)際測量出來的電容值進(jìn)行修正，從而減小環(huán)境造成的誤差，提高測量精度。
[0031]該裝置的字輪設(shè)有I~10個，本實(shí)施例中字輪設(shè)置3個，如圖4或圖5所示，每個字輪依次排列設(shè)置。
[0032]如圖5所示，相鄰的兩個字輪I之間還可以共用一個固定極板3，該固定極板3的兩側(cè)均設(shè)有極板銅片4。如圖5所示，固定極板3連接為一體。
[0033]一種利用電容傳感器快速識別齒輪讀數(shù)的方法，利用電容的正對面積與電容值的對應(yīng)關(guān)系以及字輪的數(shù)值和電容的正對面積的對應(yīng)關(guān)系來確定當(dāng)前字輪數(shù)值的讀數(shù)。只要測量出當(dāng)前電容值，根據(jù)對應(yīng)關(guān)系，便可以得出當(dāng)前對應(yīng)的電容正對面積，進(jìn)而得出當(dāng)前字輪的讀數(shù)。字輪轉(zhuǎn)動，帶動中間極的轉(zhuǎn)動，進(jìn)而引起固定極板上的極板銅片之間的正對面積的變化，最終引起兩個固定極板之間電容的變化，通過測量電容變化，就可以得知固定極板上的極板銅片之間的正對面積，也就得出了與此對應(yīng)的當(dāng)前字輪的讀數(shù)。
[0034]一種利用電容傳感器快速識別齒輪讀數(shù)的方法，包括以下步驟:
[0035](I)測量每個字輪兩邊固定極板之間的電容值；
[0036](2)測量空字輪兩側(cè)的固定極板之間的電容值，并根據(jù)固定極板之間的正對面積， 得出當(dāng)前的介電常數(shù)e ;
[0037](3)根據(jù)電容公式C = e S/d，根據(jù)步驟⑴測得的電容值及步驟⑵測得的介電常數(shù)e，計(jì)算出字輪兩側(cè)的固定極板上的極板銅片之間的正對面積，由極板銅片之間的正對面積得出當(dāng)前的字輪的讀數(shù)；
[0038](4)將所有字輪的讀數(shù)進(jìn)行有規(guī)律的組合，得出的數(shù)值則為表具的當(dāng)前讀數(shù)。
[0039]為了增加測量的準(zhǔn)確性，減少環(huán)境差異帶來的影響，本發(fā)明還設(shè)計(jì)了一個沒有中間極的電容進(jìn)行校正。根據(jù)電容計(jì)算公式，固定銅片之間的對應(yīng)面積不變， 電容值也保持不變。如果電容值發(fā)生了改變，則證明空氣的介電常數(shù)e發(fā)生了改變，從而可以矯正其他字輪測量的電容值，進(jìn)行誤差控制。
[0040]上述的對實(shí)施例的描述是為便于該【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種利用電容傳感器快速識別齒輪讀數(shù)的裝置，該裝置包括字輪，其特征在于，在字輪的任一側(cè)面上覆蓋有不規(guī)則形狀的銅片作為電容的中間極，在每個字輪的兩側(cè)分別設(shè)有固定極板，固定極板靠近字輪的一側(cè)設(shè)有互相正對的極板銅片作為電容的兩極，所述的不規(guī)則形狀的銅片按角度等分成10個扇形，每個扇形均為36°，每個扇形的半徑各不相同， 分別代表0-9這10個數(shù)字，所述的極板銅片為一個36°的扇形銅片，所述的電容的兩極與外電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用電容傳感器快速識別齒輪讀數(shù)的裝置，其特征在于，該裝置還包括一空字輪，所述的空字輪的兩側(cè)分別設(shè)有固定極板，固定極板靠近空字輪的一側(cè)設(shè)有互相正對的極板銅片，該空字輪側(cè)面不覆蓋不規(guī)則形狀的銅片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用電容傳感器快速識別齒輪讀數(shù)的裝置，其特征在于，該裝置的字輪設(shè)有I~10個，每個字輪依次排列設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用電容傳感器快速識別齒輪讀數(shù)的裝置，其特征在于，相鄰兩個字輪之間共用一個固定極板，該固定極板的兩側(cè)均設(shè)有極板銅片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用電容傳感器快速識別齒輪讀數(shù)的裝置，其特征在于，所述的極板銅片的半徑大于或等于不規(guī)則形狀的銅片上最大的扇形的半徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用電容傳感器快速識別齒輪讀數(shù)的裝置，其特征在于，所述的固定極板為圓形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用電容傳感器快速識別齒輪讀數(shù)的裝置，其特征在于，所述的固定極板連接為一體。
8.一種利用電容傳感器快速識別齒輪讀數(shù)的方法，其特征在于，利用電容的正對面積與電容值的對應(yīng)關(guān)系以及字輪的數(shù)值和電容的正對面積的對應(yīng)關(guān)系來確定當(dāng)前字輪的讀數(shù)，字輪轉(zhuǎn)動，帶動中間極的轉(zhuǎn)動，進(jìn)而引起固定極板上的極板銅片之間的正對面積的變化，最終引起兩個固定極板之間電容值的變化，通過測量電容值變化，就可以得知固定極板上的極板銅片之間的正對面積，也就得出了與此對應(yīng)的當(dāng)前字輪的讀數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種利用電容傳感器快速識別齒輪讀數(shù)的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:(1)測量每個字輪兩邊固定極板之間的電容值；(2)測量空字輪兩側(cè)的固定極板之間的電容值，并根據(jù)固定極板之間的正對面積，得出當(dāng)前的介電常數(shù)e ；(3)根據(jù)電容公式C= e S/d，根據(jù)步驟(1)測得的電容值及步驟(2)測得的介電常數(shù) ￡，計(jì)算出字輪兩側(cè)的固定極板上的極板銅片之間的正對面積，由極板銅片之間的正對面積得出當(dāng)前的字輪的讀數(shù)；(4)將所有字輪的讀數(shù)進(jìn)行有規(guī)律的組合，得出的數(shù)值則為表具的當(dāng)前讀數(shù)。
【文檔編號】G01F15/06GK103575352SQ201210270160
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月31日
【發(fā)明者】沈明華, 魏國慶 申請人:上海兆富電子科技有限公司