本發(fā)明涉及燃?xì)獗碛?jì)度碼盤及方法，特別涉及一種燃?xì)獗碛?jì)度碼盤及計(jì)度方法。

背景技術(shù)：

一般的民用燃?xì)獗矶际菣C(jī)械字輪計(jì)度器，它只能作為就地查看用，如果要對(duì)民用燃?xì)獗磉M(jìn)行遠(yuǎn)程抄表或進(jìn)行數(shù)碼顯示，則需要對(duì)這種燃?xì)獗磉M(jìn)行改進(jìn)，使計(jì)度器的計(jì)度數(shù)字能夠變成電信號(hào)進(jìn)行傳輸，才能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表和數(shù)碼顯示。

現(xiàn)有的對(duì)燃?xì)獗淼臋C(jī)械字輪計(jì)度器進(jìn)行改進(jìn)的方法是將計(jì)度器設(shè)計(jì)多個(gè)透光孔，用光電耦合電路編碼方式把計(jì)度器的數(shù)字位置轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。

目前，在計(jì)度器的透光孔和編碼方式設(shè)計(jì)中出現(xiàn)了很多方法，但這些方法都存在由于安裝誤差和光電耦合位置不準(zhǔn)確以及其他因素造成的錯(cuò)誤碼情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種燃?xì)獗碛?jì)度碼盤及計(jì)度方法。所述的計(jì)度碼盤采用了用于數(shù)據(jù)檢測(cè)的半圓弧環(huán)形透光孔外加一位用于數(shù)據(jù)鎖存的圓形透光孔的設(shè)計(jì)，所述的計(jì)度方法為對(duì)燃?xì)獗碛?jì)度碼盤數(shù)字位置的編碼方法，采用這種透光孔的設(shè)計(jì)和計(jì)度碼盤的編碼方法在單片機(jī)讀取編碼的過程中明顯減少了錯(cuò)碼率。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種燃?xì)獗碛?jì)度碼盤，包括計(jì)度碼盤及其控制電路板，所述的計(jì)度碼盤為圓形結(jié)構(gòu)，中間開有安裝孔，圓周外沿設(shè)有輪齒，每兩個(gè)輪齒為一個(gè)計(jì)度碼，從0-9布置，每個(gè)碼盤為一個(gè)計(jì)量位，根據(jù)計(jì)量位(如：個(gè)、時(shí)、百、千、萬)設(shè)置所述燃?xì)獗淼拇a盤數(shù)量。

在所述的計(jì)度碼盤盤內(nèi)設(shè)有半圓弧環(huán)形透光孔，在每個(gè)計(jì)度碼輪齒范圍內(nèi)均設(shè)有圓形透光孔。

所述的計(jì)度碼盤控制電路板包括單片機(jī)芯片、模擬開關(guān)芯片、光電耦合矩陣電路、三極管行選擇電路及其外圍電阻和電容。

所述的光電耦合矩陣電路每列為一個(gè)計(jì)量位，列數(shù)根據(jù)計(jì)量位數(shù)設(shè)置，每列中含有六個(gè)光電耦合單元，每個(gè)光電耦合都單元包括一對(duì)紅外發(fā)光二極管和光敏三極管，其中五個(gè)光電耦合單元為數(shù)據(jù)檢測(cè)位，另一個(gè)光電耦合單元為數(shù)據(jù)鎖存位。

所述的計(jì)度碼盤控制電路板布置為一個(gè)主控制板和若干個(gè)檢測(cè)電路板，檢測(cè)電路板安裝在底板上，通過信號(hào)電纜與主控制板相連接，每個(gè)檢測(cè)電路板各檢測(cè)一位碼盤位置數(shù)據(jù)，檢測(cè)電路板數(shù)量根據(jù)計(jì)量位進(jìn)行設(shè)置，所述的檢測(cè)電路板一側(cè)開有半圓槽，將光電耦合矩陣電路中的每列的六個(gè)光電耦合單元中的五個(gè)光電耦合單元布置在一個(gè)檢測(cè)電路板上并按半圓周均勻布置，與計(jì)度碼盤的半圓弧環(huán)形透光孔相對(duì)應(yīng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)，另一個(gè)光電耦合單元布置在半圓周外部，與計(jì)度碼盤的圓形透光孔相對(duì)應(yīng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)鎖存。

所述的計(jì)度碼盤控制電路板的主控制板上設(shè)有單片機(jī)芯片、模擬開關(guān)芯片、三極管行選擇電路及其外圍電阻和電容，所述的單片機(jī)芯片優(yōu)選型號(hào)為：STM32,模擬開關(guān)芯片優(yōu)選型號(hào)為：CD4051。

所述的模擬開關(guān)芯片通過I0/O0-I4/O4端子連接光電耦合矩陣電路的列輸出信號(hào)端，通過數(shù)字輸出端口A0-A2連接單片機(jī)芯片的D7-D9端子，通過I5/O5連接單片機(jī)的A/D端子，由單片機(jī)的D7-D9端子發(fā)出列選擇指令，模擬開關(guān)芯片的A0-A2接收到列選擇指令，檢測(cè)各列的信號(hào)狀態(tài)，通過模擬輸出端口I5/O5把檢測(cè)到的數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)芯片的數(shù)據(jù)端口A/D。

所述的單片機(jī)芯片還通過數(shù)據(jù)端口D1-D6連接三極管行選擇電路，并通過三極管行選擇電路連接光電耦合矩陣電路的行輸入端，通過控制每個(gè)三極管的通斷控制各行中光電耦合單元的紅外發(fā)光二極管是否被點(diǎn)亮。

一種燃?xì)獗碛?jì)度碼盤的計(jì)度方法，包括以下步驟：

步驟一、將所述的計(jì)度碼盤控制電路板中的檢測(cè)電路板按計(jì)量位數(shù)順序布置，使每個(gè)檢測(cè)電路板的半圓弧圓心與每個(gè)計(jì)度碼盤的圓心相對(duì)應(yīng)，使計(jì)度碼盤上的半圓弧環(huán)形透光孔與檢測(cè)電路板上按半圓周布置的五個(gè)光電耦合單元相對(duì)應(yīng)。

步驟二、由單片機(jī)芯片的數(shù)據(jù)端D1首先發(fā)出一個(gè)脈沖，三極管開關(guān)T1導(dǎo)通使每個(gè)計(jì)量位的第一行的光電耦合單元的紅外發(fā)光二極管通電發(fā)光，這時(shí)，如果這個(gè)紅外發(fā)光二極管位于計(jì)度碼盤半圓弧環(huán)形透光孔中，其所對(duì)應(yīng)的光敏三極管即接收到信號(hào)，并把信號(hào)發(fā)送給模擬開關(guān)芯片的I/O接收端。

步驟三、由單片機(jī)的D7-D9端子發(fā)出列選擇指令，模擬開關(guān)芯片的A0-A2接收到列選擇指令后，檢測(cè)各列的信號(hào)狀態(tài)，通過模擬輸出端口I5/O5把檢測(cè)到的數(shù)據(jù)按列選擇順序傳送給單片機(jī)芯片的數(shù)據(jù)端口A/D。

步驟四、按上述步驟二和步驟三方法依次將第二行-第五行光電耦合單元的紅外發(fā)光二極管點(diǎn)亮，其數(shù)據(jù)信息也依次最終由單片機(jī)的數(shù)字輸入端口進(jìn)行接收，掃描時(shí)進(jìn)行逐行掃描，使光電耦合信號(hào)不受周圍臨近信號(hào)的干擾，降低了錯(cuò)誤率。

進(jìn)一步地，在每次將各行的光電耦合單元的紅外發(fā)光二極管點(diǎn)亮的同時(shí)，由單片機(jī)的D6端子發(fā)出脈沖，使第六行的光電耦合單元的紅外發(fā)光二極管點(diǎn)亮，這個(gè)控制位為數(shù)據(jù)鎖存位，當(dāng)數(shù)據(jù)鎖存位接到導(dǎo)通信號(hào)時(shí)，才將各列接收的信號(hào)發(fā)送給模擬開關(guān)芯片的I/O接收端，數(shù)據(jù)鎖存位能夠使計(jì)度碼盤在轉(zhuǎn)到位時(shí)才將信號(hào)進(jìn)行發(fā)送，避免了沒轉(zhuǎn)到位時(shí)，由于安裝造成的兩個(gè)位置邊緣的信號(hào)錯(cuò)誤。

當(dāng)數(shù)據(jù)鎖存位接到信號(hào)并將各列接收的信號(hào)發(fā)送給模擬開關(guān)芯片的I/O接收端后，單片機(jī)結(jié)束本行的脈沖輸出，并開始下一行的脈沖輸出，保證了數(shù)據(jù)接收的準(zhǔn)確性。

步驟五、單片機(jī)每次讀取一行的所有列的信號(hào)狀態(tài)，并按每個(gè)列進(jìn)行保存，按信號(hào)的狀態(tài)判斷計(jì)度碼盤的位置，并由計(jì)度碼盤的位置判斷計(jì)度器讀數(shù)。

進(jìn)一步地，計(jì)度碼盤位置信息由光電耦合電路是否接通的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行編碼和判斷，優(yōu)選地進(jìn)行下列編碼。

當(dāng)計(jì)度碼盤的半圓弧環(huán)形透光孔旋轉(zhuǎn)到五個(gè)紅外發(fā)光二極管全部露出時(shí)，即信號(hào)為11111時(shí)，編碼為0。

計(jì)度碼盤進(jìn)行逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，當(dāng)半圓弧環(huán)形透光孔旋轉(zhuǎn)到下部四個(gè)紅外發(fā)光二極管全部露出，而最上面的紅外發(fā)光二極管被遮擋時(shí)，即信號(hào)為01111時(shí)，編碼為1；

以此類推，計(jì)度碼盤位置編碼如下：

這種計(jì)度碼盤以及編碼方法的設(shè)計(jì)使數(shù)據(jù)的在變換時(shí)，使碼盤在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每次只有一個(gè)數(shù)據(jù)位發(fā)生變化，對(duì)比二進(jìn)制循環(huán)編碼方式，這種編碼方式不易受到干擾而發(fā)生數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，錯(cuò)誤率明顯降低。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明的燃?xì)獗碛?jì)度碼盤及其控制電路板的設(shè)計(jì)采用單片機(jī)控制三極管行選擇電路，控制行掃描的時(shí)間，只有在需要抄表時(shí)才進(jìn)行掃描，降低了設(shè)備的功耗。另外，掃描時(shí)進(jìn)行逐行掃描，使光電耦合信號(hào)不受周圍臨近信號(hào)的干擾，降低了錯(cuò)誤率。

2、本發(fā)明的燃?xì)獗碛?jì)度碼盤及計(jì)度方法設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)鎖存位，當(dāng)數(shù)據(jù)鎖存位接到導(dǎo)通信號(hào)時(shí)，才將各列接收的信號(hào)發(fā)送給模擬開關(guān)芯片的I/O接收端，數(shù)據(jù)鎖存位能夠使計(jì)度碼盤在轉(zhuǎn)到位時(shí)才將信號(hào)進(jìn)行發(fā)送，避免了沒轉(zhuǎn)到位時(shí)，由于安裝造成的兩個(gè)位置邊緣的信號(hào)錯(cuò)誤。

3、本發(fā)明燃?xì)獗碛?jì)度碼盤及計(jì)度方法，采用的透光孔及編碼的設(shè)計(jì)使數(shù)據(jù)的在變換時(shí)，使碼盤在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每次只有一個(gè)數(shù)據(jù)位發(fā)生變化，對(duì)比二進(jìn)制循環(huán)編碼方式，這種編碼方式不易受到干擾而發(fā)生數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，錯(cuò)誤率明顯降低。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的計(jì)度碼盤結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的檢測(cè)電路板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的檢測(cè)電路板布置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的控制電路原理圖；

圖5是本發(fā)明的編碼原理示意圖。

其中：1-輪齒 2-鎖存位圓形透光孔 3-檢測(cè)位半圓弧環(huán)形透光孔 4-安裝孔 5-檢測(cè)位光電耦合單元 6-鎖存位光電耦合單元 7-檢測(cè)電路板 8-底板

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。

一種燃?xì)獗碛?jì)度碼盤，包括計(jì)度碼盤及其控制電路板。

如圖1所示，所述的計(jì)度碼盤為圓形結(jié)構(gòu)，中間開有安裝孔4，圓周外沿設(shè)有輪齒1，每兩個(gè)輪齒為一個(gè)計(jì)度碼，從0-9布置，每個(gè)碼盤為一個(gè)計(jì)量位，根據(jù)計(jì)量位(如：個(gè)、時(shí)、百、千、萬)設(shè)置所述燃?xì)獗淼拇a盤數(shù)量。

在計(jì)度碼盤盤內(nèi)設(shè)有半圓弧環(huán)形透光孔3，在每個(gè)計(jì)度碼輪齒范圍內(nèi)均設(shè)有圓形透光孔2。

如圖4所示，所述的計(jì)度碼盤控制電路板包括單片機(jī)芯片、模擬開關(guān)芯片、光電耦合矩陣電路、三極管行選擇電路及其外圍電阻和電容。

所述的光電耦合矩陣電路每列為一個(gè)計(jì)量位，列數(shù)根據(jù)計(jì)量位數(shù)設(shè)置，每列中含有六個(gè)光電耦合單元，每個(gè)光電耦合都單元包括一對(duì)紅外發(fā)光二極管和光敏三極管，其中五個(gè)光電耦合單元為數(shù)據(jù)檢測(cè)位，另一個(gè)光電耦合單元為數(shù)據(jù)鎖存位。

如圖2、3所示，所述的計(jì)度碼盤控制電路板布置為一個(gè)主控制板和若干個(gè)檢測(cè)電路板7，檢測(cè)電路板7安裝在底板8上，通過信號(hào)電纜9與主控制板相連接，每個(gè)檢測(cè)電路板7各檢測(cè)一位碼盤位置數(shù)據(jù)，檢測(cè)電路板7數(shù)量根據(jù)計(jì)量位進(jìn)行設(shè)置，所述的檢測(cè)電路板7一側(cè)開有半圓槽，將光電耦合矩陣電路中的每列的六個(gè)光電耦合單元中的五個(gè)光電耦合單元5布置在一個(gè)檢測(cè)電路板7上并按半圓周均勻布置，與計(jì)度碼盤的半圓弧環(huán)形透光孔3相對(duì)應(yīng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)，另一個(gè)光電耦合單元6布置在半圓周外部，與計(jì)度碼盤的圓形透光孔2相對(duì)應(yīng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)鎖存。

如圖4所示，所述的計(jì)度碼盤控制電路板的主控制板上設(shè)有單片機(jī)芯片、模擬開關(guān)芯片、三極管行選擇電路及其外圍電阻和電容，所述的單片機(jī)芯片優(yōu)選型號(hào)為：STM32,模擬開關(guān)芯片優(yōu)選型號(hào)為：CD4051。

所述的模擬開關(guān)芯片通過I0/O0-I4/O4端子連接光電耦合矩陣電路的列輸出信號(hào)端，通過數(shù)字輸出端口A0-A2連接單片機(jī)芯片的D7-D9端子，通過I5/O5連接單片機(jī)的A/D端子，由單片機(jī)的D7-D9端子發(fā)出列選擇指令，模擬開關(guān)芯片的A0-A2接收到列選擇指令，檢測(cè)各列的信號(hào)狀態(tài)，通過模擬輸出端口I5/O5把檢測(cè)到的數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)芯片的數(shù)據(jù)端口A/D。

所述的單片機(jī)芯片還通過數(shù)據(jù)端口D1-D6連接三極管行選擇電路，并通過三極管行選擇電路連接光電耦合矩陣電路的行輸入端，通過控制每個(gè)三極管的通斷控制各行中光電耦合單元5的紅外發(fā)光二極管是否被點(diǎn)亮。

一種燃?xì)獗碛?jì)度碼盤的計(jì)度方法，包括以下步驟：

步驟一、將所述的計(jì)度碼盤控制電路板中的檢測(cè)電路板7按計(jì)量位數(shù)順序布置，使每個(gè)檢測(cè)電路板7的半圓弧圓心與每個(gè)計(jì)度碼盤的圓心相對(duì)應(yīng)，使計(jì)度碼盤上的半圓弧環(huán)形透光孔3與檢測(cè)電路板上按半圓周布置的五個(gè)光電耦合單元5相對(duì)應(yīng)。

步驟二、由單片機(jī)芯片的數(shù)據(jù)端D1首先發(fā)出一個(gè)脈沖，三極管開關(guān)T1導(dǎo)通使每個(gè)計(jì)量位的第一行的光電耦合單元5的紅外發(fā)光二極管通電發(fā)光，這時(shí)，如果這個(gè)紅外發(fā)光二極管位于計(jì)度碼盤半圓弧環(huán)形透光孔3中，其所對(duì)應(yīng)的光敏三極管即接收到信號(hào)，并把信號(hào)發(fā)送給模擬開關(guān)芯片的I/O接收端。

步驟三、由單片機(jī)的D7-D9端子發(fā)出列選擇指令，模擬開關(guān)芯片的A0-A2接收到列選擇指令后，檢測(cè)各列的信號(hào)狀態(tài)，通過模擬輸出端口I5/O5把檢測(cè)到的數(shù)據(jù)按列選擇順序傳送給單片機(jī)芯片的數(shù)據(jù)端口A/D。

步驟四、按上述步驟二和步驟三方法依次將第二行-第五行光電耦合單元5的紅外發(fā)光二極管點(diǎn)亮，其數(shù)據(jù)信息也依次最終由單片機(jī)的數(shù)字輸入端口進(jìn)行接收；掃描時(shí)進(jìn)行逐行掃描，使光電耦合信號(hào)不受周圍臨近信號(hào)的干擾，降低了錯(cuò)誤率。

進(jìn)一步地，在每次將各行的光電耦合單元的紅外發(fā)光二極管點(diǎn)亮的同時(shí)，由單片機(jī)的D6端子發(fā)出脈沖，使第六行的光電耦合單元6的紅外發(fā)光二極管點(diǎn)亮，這個(gè)控制位為數(shù)據(jù)鎖存位，當(dāng)數(shù)據(jù)鎖存位接到導(dǎo)通信號(hào)時(shí)，才將各列接收的信號(hào)發(fā)送給模擬開關(guān)芯片的I/O接收端，數(shù)據(jù)鎖存位能夠使計(jì)度碼盤在轉(zhuǎn)到位時(shí)才將信號(hào)進(jìn)行發(fā)送，避免了沒轉(zhuǎn)到位時(shí)，由于安裝造成的兩個(gè)位置邊緣的信號(hào)錯(cuò)誤。

當(dāng)數(shù)據(jù)鎖存位接到信號(hào)并將各列接收的信號(hào)發(fā)送給模擬開關(guān)芯片的I/O接收端后，單片機(jī)結(jié)束本行的脈沖輸出，并開始下一行的脈沖輸出，保證了數(shù)據(jù)接收的準(zhǔn)確性。

步驟五、單片機(jī)每次讀取一行的所有列的信號(hào)狀態(tài)，并按每個(gè)列進(jìn)行保存，按信號(hào)的狀態(tài)判斷計(jì)度碼盤的位置，并由計(jì)度碼盤的位置判斷計(jì)度器讀數(shù)。

進(jìn)一步地，計(jì)度碼盤位置信息由光電耦合電路是否接通的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行編碼和判斷，優(yōu)選地進(jìn)行下列編碼：

如圖5所示，當(dāng)計(jì)度碼盤的半圓弧環(huán)形透光孔3旋轉(zhuǎn)到五個(gè)紅外發(fā)光二極管全部露出時(shí)，即信號(hào)為11111時(shí)，編碼為0。

計(jì)度碼盤進(jìn)行逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，當(dāng)半圓弧環(huán)形透光孔3旋轉(zhuǎn)到下部四個(gè)紅外發(fā)光二極管全部露出，而最上面的紅外發(fā)光二極管被遮擋時(shí)，即信號(hào)為01111時(shí)，編碼為1。

以此類推，計(jì)度碼盤位置編碼如下：

這種計(jì)度碼盤以及編碼方法的設(shè)計(jì)使數(shù)據(jù)的在變換時(shí)，使碼盤在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每次只有一個(gè)數(shù)據(jù)位發(fā)生變化，對(duì)比二進(jìn)制循環(huán)編碼方式，這種編碼方式不易受到干擾而發(fā)生數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，錯(cuò)誤率明顯降低。

以上實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于上述的實(shí)施例。上述實(shí)施例中所用方法如無特別說明均為常規(guī)方法。