一種光纖直讀采集器的光電轉換機構的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種光纖直讀采集器的光電轉換機構，信號輪和信號頭輪均包括4個并排的斷面，每個斷面的外表面開有凹槽、斷面的外緣周對應一路入射光纖的輸出端和一路反射光纖的入射端；信號輪的4個斷面分別對應的四路入射光纖始端與第一發(fā)射光電管連接，四路反射光纖的末端分別與四只接收光電管連接；信號頭輪的4個斷面分別對應的四路入射光纖始端與第二發(fā)射光電管連接，四路反射光纖的末端分別與四只接收光電管連接。本實用新型采用四排帶有溝槽的字輪，能夠穩(wěn)定地采樣并提高采樣精度；反射光纖接收到調制光信號后產生0和1兩種狀態(tài)，配合字輪編碼表就能運算出字輪的數(shù)字，準確率高。
【專利說明】一種光纖直讀采集器的光電轉換機構

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種光纖直讀采集器的光電轉換機構，具體地說是用于計量儀表 中計數(shù)器的光纖直讀采集器的光電轉換機構。

【背景技術】
[0002] 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)。隨著微電子技術的發(fā)展，出現(xiàn)了電子與機械儀表結合的控制器，利 用IC卡或遠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)廣泛應用的是利用儀表的轉動部件，采用磁感應傳感器采樣的 方法。當儀表轉動時，轉動部件上的磁鋼與傳器（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。因此在實際應用中，售后服務量大，用戶對主品的信譽度不高；2、保證計量數(shù)據(jù) 采樣的準確性技術難度大，大量系統(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)有控制技術的控制儀表的推廣使用。 實用新型內容
[0003] 本實用新型目的是提供一種能夠穩(wěn)定采樣且準確率高的光纖直讀采集器光電轉 換機構，以克服上述缺陷。
[0004] 本實用新型為實現(xiàn)上述目的所采用的技術方案是：
[0005] -種光纖直讀采集器的光電轉換機構，信號輪和信號頭輪均包括4個并排的斷 面，每個斷面的外表面開有凹槽、斷面的外緣周對應一路入射光纖的輸出端和一路反射光 纖的入射端；信號輪的4個斷面分別對應的四路入射光纖始端與第一發(fā)射光電管連接，四 路反射光纖的末端分別與四只接收光電管連接；信號頭輪的4個斷面分別對應的四路入射 光纖始端與第二發(fā)射光電管連接，四路反射光纖的末端分別與四只接收光電管連接。
[0006] 所述凹槽為斷面外緣周上沿周向的弧形槽。
[0007] 所述4個并排的斷面從左至右的第一個字輪的弧形槽為兩個，兩個弧形槽的弧長 均為圓周的1/5、且兩個弧形槽間隔圓周的1/5。
[0008] 所述4個并排的字輪從左至右的第二個字輪的弧形槽的弧長為圓周的3/5。
[0009] 所述4個并排的字輪從左至右的第三個字輪的弧形槽的弧為半圓弧。
[0010] 所述4個并排的字輪從左至右的第四個字輪的弧形槽的弧長為圓周的2/5。
[0011] 所述入射光纖和反射光纖采用纖芯材料為二氧化硅的光纖。
[0012] 所述入射光纖的始端和反射光纖的入射端位于字輪的上部，且在字輪未開凹槽部 分的反射面上形成反射點。
[0013] 所述入射光纖的始端和反射光纖的入射端形成的角平分線通過信號輪或信號頭 輪的圓心。
[0014] 所述角平分線與通過圓心的堅直線所成夾角為18°。
[0015] 本實用新型具有以下有益效果及優(yōu)點：
[0016] 1.本實用新型的光纖采用二氧化硅（Si02)為纖芯材料的耐高溫光纖，并固定于 輪架上，使光纖非常集中，上方的光纖合成板將其位置固定不發(fā)生位移，轉彎半徑達到最大 狀態(tài)；光纖安裝在輪架上方，避免了水中雜質對發(fā)光面的污染。
[0017] 2.本實用新型采用四排帶有溝槽的字輪，能夠穩(wěn)定地采樣并提高采樣精度；反射 光纖接收到調制光信號后產生〇和1兩種狀態(tài)，配合字輪編碼表就能運算出字輪的數(shù)字，準 確率高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1為本實用新型的光纖直讀式水表采集器剖面圖；
[0019] 圖2為圖1中沿A-A的光纖直讀組件剖面圖；
[0020] 1信號輪，2信號頭輪，3蝸輪軸，4光纖合成板，5光電管PCB板，6光電管座，7葉輪 組件，8密封圈，9磁鋼，10上殼體，11干簧管，12齒輪傳動組件，13密封圈，14光纖直讀組 件，15輪架，16棘輪，17聯(lián)結螺母，18下殼體，19支架，20螺釘；
[0021] 圖3為光電轉換機構電氣連接及工作原理圖；
[0022] 圖4為信號輪斷面結構圖；
[0023] 其中，（a) (b) (c)⑷依次為第一、二、三、四個斷面結構示意圖。

【具體實施方式】
[0024] 下面結合附圖及實施例對本實用新型做進一步的詳細說明。
[0025] 光纖直讀式熱水表采集器如圖1、2所示，
[0026] 由標準熱水表（DN15、DN20、DN25)的葉輪組件7,齒輪傳動組件12及含有本技術 特有字輪和光纖的光纖直讀組件14組成水表的內部結構；由上殼體10,下殼體18及聯(lián)結 螺母17,密封圈8構成外部結構；
[0027] 由蝸輪軸3的蝸輪與齒輪傳動組件12的蝸桿嚙合，葉輪組件7的葉輪軸與齒輪傳 動組件12的齒輪嚙合。水表葉輪在水流作用下經葉輪組件7的葉輪軸帶動齒輪傳動組件 12的齒輪轉動，進而帶動蝸桿使蝸輪帶動蝸輪軸3轉動。蝸輪軸3帶動信號頭輪2轉動，蝸 輪軸3與信號頭輪2為過渡配合。
[0028] 光纖直讀組件14包括蝸輪軸3、輪架15、支架19、棘輪16、信號輪1，信號頭輪2 以及光纖和光電管（發(fā)光、接收）；蝸輪軸3的不銹鋼軸穿過輪架15 -側的孔，經過信號頭 輪2、信號輪1的內孔，最后再穿到輪架15另一側的孔。由于不銹鋼軸與信號頭輪的內孔 為過渡配合，所以蝸輪軸的軸向被固定只能轉動。蝸輪軸3與輪架15、信號輪1相配孔為 間隙配合。蝸輪軸3帶動信號頭輪2旋轉，信號頭輪2轉一周經棘輪16帶動信號輪1轉動 36° (即1個數(shù)字）。輪架15上設有對應信號輪和信號頭輪的孔，用于每個輪子在輪架15 上裝有4對光纖。
[0029] 光纖直讀組件14內的光電轉換結構如圖3和圖4所示，入射和反射光纖按圖4 (信 號輪與斷面結構）角度固定經支架19與光纖合成板4,按圖3 (信號輪與光路結構）連接組 成兩個發(fā)光管A、B的兩組發(fā)射光纖束，與4個光電管1、2、3、4組成4組反射光纖束，在光纖 合成板4上共組成6組光纖束。光纖合成板4上的密封圈13與上殼體10用螺釘20連接。
[0030] 光纖直讀組件中的光纖采用二氧化硅（Si02)為纖芯材料的耐高溫光纖，因其物 理性質易斷，所以要求轉彎半徑（R)越大越好，長度也不易過長。為解決這個問題，本技術 采用四排帶有溝槽的字輪。反射光纖接收到調制光信號后產生〇和1兩種狀態(tài)，配合字輪 編碼表（表一）就能運算出字輪的數(shù)字。在輪架15上方集中打孔用于固定光纖，使光纖非 常集中，上方的光纖合成板4將其位置固定不發(fā)生位移，轉彎半徑（R)達到最大狀態(tài)。光纖 安裝在輪架15上方，避免了水中雜質對發(fā)光面的污染。
[0031] 光纖直讀式熱水表采集器工作原理如圖3所示，1、2、3、4為接收的光電管；如圖4 所示，（a) (b) (c) (d)為面向字輪從左至右的斷面示意圖。（a)斷面的反射光纖與圖3中的 1號光電管對應，（b)斷面反射光纖與2號光電管對應，（c)斷面反射光纖與3號光電管對 應，（d)斷面反射光纖與4號光電管對應；
[0032] 表一字輪編碼表

【權利要求】
1. 一種光纖直讀采集器的光電轉換機構，其特征在于：信號輪和信號頭輪均包括4個 并排的斷面，每個斷面的外表面開有凹槽、斷面的外緣周對應一路入射光纖的輸出端和一 路反射光纖的入射端；信號輪的4個斷面分別對應的四路入射光纖始端與第一發(fā)射光電管 (21)連接，四路反射光纖的末端分別與四只接收光電管（23、24、25、26)連接；信號頭輪的 4個斷面分別對應的四路入射光纖始端與第二發(fā)射光電管（22)連接，四路反射光纖的末端 分別與四只接收光電管（23、24、25、26)連接。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種光纖直讀米集器的光電轉換機構，其特征在于所述凹槽 為斷面外緣周上沿周向的弧形槽。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種光纖直讀米集器的光電轉換機構，其特征在于所述4個 并排的斷面從左至右的第一個字輪的弧形槽為兩個，兩個弧形槽的弧長均為圓周的1/5、且 兩個弧形槽間隔圓周的1/5。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種光纖直讀米集器的光電轉換機構，其特征在于所述4個 并排的字輪從左至右的第二個字輪的弧形槽的弧長為圓周的3/5。
5. 根據(jù)權利要求1所述的一種光纖直讀米集器的光電轉換機構，其特征在于所述4個 并排的字輪從左至右的第三個字輪的弧形槽的弧為半圓弧。
6. 根據(jù)權利要求1所述的一種光纖直讀米集器的光電轉換機構，其特征在于所述4個 并排的字輪從左至右的第四個字輪的弧形槽的弧長為圓周的2/5。
7. 根據(jù)權利要求1所述的一種光纖直讀米集器的光電轉換機構，其特征在于所述入射 光纖和反射光纖采用纖芯材料為二氧化硅的光纖。
8. 根據(jù)權利要求1所述的一種光纖直讀米集器的光電轉換機構，其特征在于所述入射 光纖的始端和反射光纖的入射端位于字輪的上部，且在字輪未開凹槽部分的反射面上形成 反射點。
9. 根據(jù)權利要求1所述的一種光纖直讀米集器的光電轉換機構，其特征在于所述入射 光纖的始端和反射光纖的入射端形成的角平分線通過信號輪或信號頭輪的圓心。
10. 根據(jù)權利要求9所述的一種光纖直讀米集器的光電轉換機構，其特征在于所述角 平分線與通過圓心的堅直線所成夾角為18°。
【文檔編號】G01D5/34GK204142267SQ201420500475
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年9月1日 優(yōu)先權日:2014年9月1日
【發(fā)明者】黃汴榮 申請人:黃汴榮