專利名稱：：一種四位角編碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種編碼器
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種光電對(duì)射式絕對(duì)式四位角編碼器。
背景技術(shù)：
：隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，國(guó)家推行一戶一表政策的覆蓋面也越來(lái)越廣，用戶數(shù)量的急劇增長(zhǎng)，特別是高層和安裝門禁系統(tǒng)的用戶的增多，使得氣、水、電計(jì)量?jī)x表的抄收和管理變得困難。為了解決普通人工抄表工作量大、容易出錯(cuò)，表計(jì)難以管理等問(wèn)題，市場(chǎng)上便有了智能抄收和管理方案，實(shí)現(xiàn)智能化、人性化管理，遠(yuǎn)程抄表是實(shí)現(xiàn)方式之一。遠(yuǎn)程抄表根本在于采用可遠(yuǎn)程傳送數(shù)據(jù)的表計(jì)。目前市場(chǎng)上采用的遠(yuǎn)傳表計(jì)基本上是脈沖式和直讀式兩種。其中直讀式優(yōu)于脈沖式，所以推廣迅速。直讀式遠(yuǎn)傳表的傳感器部分平時(shí)都不工作，只在抄表的瞬間讀取字輪角位置的信號(hào)，通過(guò)單片機(jī)的處理后傳送至抄讀設(shè)備中，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表。直讀遠(yuǎn)傳表主要分為接觸開(kāi)關(guān)式、條形碼式、電阻式、攝像式和光電式。現(xiàn)有的編碼器品種不少，各有其特點(diǎn)。如申請(qǐng)?zhí)枮閆L01123031.2發(fā)明一種多位十進(jìn)位機(jī)械計(jì)數(shù)器顯示值模數(shù)轉(zhuǎn)換防誤讀中介碼、模數(shù)轉(zhuǎn)換方法及轉(zhuǎn)換裝置，其目的是將機(jī)械計(jì)數(shù)器字輪顯示值轉(zhuǎn)換為與其等值的二抓十進(jìn)制的電子數(shù)字輸出碼。提供一種能防止誤讀的機(jī)械計(jì)數(shù)器顯示值模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)，具有抗干擾或在計(jì)數(shù)器處于連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)記數(shù)時(shí)不發(fā)生誤讀，保證轉(zhuǎn)換誤差不大于計(jì)數(shù)器末位字輪的一個(gè)數(shù)字，適用于單相發(fā)送或計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作儀表由上而下的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)査詢。又如專利號(hào)為ZL94119546.5本發(fā)明公開(kāi)了一種具有機(jī)械計(jì)數(shù)輪機(jī)構(gòu)的用于測(cè)量?jī)x器的獨(dú)特的編碼器，其中，每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)輪中高數(shù)位計(jì)數(shù)輪在低數(shù)位計(jì)數(shù)輪轉(zhuǎn)動(dòng)最后十分之一圈時(shí)由進(jìn)位齒輪帶動(dòng)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)十分之一圈，計(jì)數(shù)輪機(jī)構(gòu)包括對(duì)于每個(gè)計(jì)數(shù)輪安裝在一個(gè)垂直于計(jì)數(shù)輪軸的平面中的五個(gè)敏感元件，和一個(gè)位于計(jì)數(shù)輪上的碼，從而每轉(zhuǎn)過(guò)12。產(chǎn)生一個(gè)數(shù)字轉(zhuǎn)動(dòng)角信號(hào)。這種計(jì)數(shù)輪機(jī)構(gòu)可以通常的方式可視地讀出，與本發(fā)明結(jié)構(gòu)不同。再如專利號(hào)為01104583.3發(fā)明一種能夠防止誤讀的中介碼編碼方法及使用該類中介碼的多位機(jī)械計(jì)數(shù)器顯示值轉(zhuǎn)換為等值電信號(hào)輸出碼的轉(zhuǎn)換裝置，主要用于多位機(jī)械計(jì)數(shù)器顯示值轉(zhuǎn)換為電子數(shù)字輸出碼的過(guò)程之中，特點(diǎn)是利用某些中介碼產(chǎn)生阻塞信號(hào)，以使原本只能在轉(zhuǎn)角不超過(guò)360。的角位移或線位移作模數(shù)轉(zhuǎn)換的格雷碼防誤讀技術(shù)推廣應(yīng)用到多位機(jī)械計(jì)數(shù)器的模數(shù)轉(zhuǎn)換。也就是將中介碼分為與輸出碼對(duì)應(yīng)的定義碼和不與輸出碼對(duì)應(yīng)的阻塞碼，以阻塞碼產(chǎn)生阻塞或同步信號(hào)來(lái)防止進(jìn)位時(shí)發(fā)生誤讀，保證轉(zhuǎn)換誤差不超過(guò)末位字輪的一個(gè)字。這種產(chǎn)品的碼道選擇與本發(fā)明不同。在正常狀態(tài)下，四對(duì)光敏元件只能產(chǎn)生16個(gè)狀態(tài)，在字輪上09任意的數(shù)字進(jìn)位時(shí)都存在讀數(shù)的"死角"，即產(chǎn)生誤碼，而要不產(chǎn)生誤碼，至少需要20個(gè)不同的狀態(tài)。所以現(xiàn)有的4位角編碼器都沒(méi)有真正應(yīng)用到實(shí)際中。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有計(jì)數(shù)器由于存在加工和裝配誤差，在字輪的進(jìn)位上就會(huì)出現(xiàn)不精確的現(xiàn)象，在實(shí)際的敏感元件感應(yīng)過(guò)程中存在著感應(yīng)的寬度，導(dǎo)致理論上的碼道在實(shí)際的讀碼定位上出現(xiàn)較大誤差的問(wèn)題，提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，引入了特殊碼的概念，僅用四對(duì)敏感元件和特殊的字輪碼道，讀出字輪所處位置的一組信息，并采用特殊碼對(duì)比的方法，來(lái)確定字輪的讀數(shù)的一種四位角編碼器。本發(fā)明的上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的這種四位角編碼器，包括發(fā)射光電管、接收光電管、字輪、撥輪、線路板，其特征是僅用四對(duì)敏感元件和特殊的字輪碼道來(lái)讀出字輪所處位置的一組信息，并采用特殊碼對(duì)比的方法最終來(lái)確定字輪的讀數(shù)，將機(jī)械讀數(shù)數(shù)字O、2、4、6、8或1、3、5、7、9都分別分成兩段碼進(jìn)行識(shí)別，并將后一段碼擴(kuò)展至下一個(gè)數(shù)字的機(jī)械識(shí)別區(qū)域；所述的字輪設(shè)有若干組，裝配在字輪軸上，撥輪設(shè)有若干組，裝在撥輪軸上。字輪可按精確度來(lái)設(shè)定組數(shù)，如水表可設(shè)7組，即可顯示7位數(shù)。作為優(yōu)選，所述的編碼器端部字輪軸上設(shè)有擋光罩，擋光罩內(nèi)側(cè)設(shè)有接收板，接收板內(nèi)側(cè)設(shè)第一組字輪，接收板與接收光電管及線路板連接。作為優(yōu)選，所述的第一組字輪與第二組字輪之間同樣設(shè)有擋光罩，還設(shè)有發(fā)射板，發(fā)射板與發(fā)射光電管及線路板連接。作為優(yōu)選，所述的在字輪上設(shè)有同心的三條碼道，每條碼道都由透光和不透光兩部分組成，借助于四個(gè)發(fā)射光電管和一個(gè)接收光電管讀出了一種二進(jìn)制碼，這樣在一個(gè)字輪的一整圈中，四個(gè)敏感元件產(chǎn)生了16種不同的信號(hào)狀態(tài)，即每次以循環(huán)碼的形式從一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)時(shí)，只有一個(gè)信號(hào)改變，并且在每條碼道透光與不透光的角度至少變化一次。作為優(yōu)選，所述的在字輪上設(shè)有同心的四條碼道，每條碼道都由透光和不透光兩部分組成，借助于四對(duì)發(fā)射光電管和接收光電管讀出了一種二進(jìn)制碼，這樣在一個(gè)字輪的一整圈中，四個(gè)敏感元件產(chǎn)生了16種不同的信號(hào)狀態(tài)，即每次以循環(huán)碼的形式從一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)時(shí)，只有一個(gè)信號(hào)改變，并且在每條碼道透光與不透光的角度至少變化一次。作為優(yōu)選，所述的編碼器外側(cè)設(shè)有遮光架，遮光架與字輪軸、線路板連接成一體。因此，本發(fā)明是一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，僅用四對(duì)敏感元件和特殊的字輪碼道來(lái)讀出字輪所處位置的一組信息，并采用特殊碼對(duì)比的方法最終來(lái)確定字輪的讀數(shù)，可避免重碼的出現(xiàn)的一種四位角編碼器。圖l是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明圖1的左視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的一種實(shí)施例示意圖。圖4是本發(fā)明圖3的左視結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明圖1的一種道碼結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明圖3的一種道碼結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本發(fā)明一種字輪特殊碼排列示意圖。圖8是本發(fā)明另一種字輪特殊碼排列示意圖。圖9是本發(fā)明第三種字輪特殊碼排列示意圖。圖10是本發(fā)明以機(jī)械讀數(shù)進(jìn)位的一種實(shí)施例示意圖。圖中1.發(fā)射光電管、2.接收光電管、3.字輪軸、4.擋光罩、5.字輪、6.撥輪、7.撥輪軸、8.遮光架、9.線路板、10.發(fā)射板、11、接收板。具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。參見(jiàn)圖l、圖2、圖5、圖7，本實(shí)施例四位角編碼器，包括發(fā)射光電管l、接收光電管2、字輪軸3、擋光罩4、字輪5、撥輪6、撥輪軸7、遮光架(8)、線路板9、發(fā)射板10和接收板11圖8和圖9是本發(fā)明另兩種字輪特殊碼排列示意圖。根據(jù)本發(fā)明計(jì)數(shù)器的特點(diǎn)，將機(jī)械讀數(shù)數(shù)字0、2、4、6和8都分別分成兩段碼進(jìn)行識(shí)別，并將后一段碼擴(kuò)展至下一個(gè)數(shù)字的機(jī)械識(shí)別區(qū)域，也即使任意機(jī)械讀數(shù)數(shù)字的首尾出現(xiàn)不同的編碼，如2的后段碼延伸至3的機(jī)械讀數(shù)數(shù)字區(qū)域，而將數(shù)字9的后段碼跨過(guò)90界面至O的數(shù)字區(qū)域。例如從29進(jìn)位至30，可能出現(xiàn)2a9a、2b9a、2b9b、2b0a、30a;而39進(jìn)40時(shí)則可能出現(xiàn)39a、39b、4a9b、4a0a。本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)是對(duì)特殊碼的處理。特殊碼是由于字輪5徑向擺動(dòng)、加工誤差、裝配誤差又或者是敏感元件的識(shí)別寬度而引起的，是在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中必然會(huì)出現(xiàn)的，是碼的組合，如1111*1111*1010*1111(千位字輪碼*百位字輪碼*十位字輪碼*個(gè)位字輪碼)，當(dāng)遇到特殊碼時(shí)，單片機(jī)即對(duì)字輪的狀態(tài)進(jìn)行辨識(shí)，如l111*1111*1101*1lll組合，因?yàn)槭翘厥獯a，所以單片機(jī)即把這組特殊碼與儲(chǔ)存器內(nèi)的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行對(duì)比，即等同于1111*1111*1001*1100。特殊碼需要特別后處理，以帶四個(gè)字輪的計(jì)數(shù)器為例說(shuō)明特殊碼的處理規(guī)律。十位和個(gè)位字輪同時(shí)出現(xiàn)的碼及其處理成結(jié)果如表一所示，百位、十位和個(gè)位字輪同時(shí)出現(xiàn)的碼及其處理成結(jié)果如表二所示，其他無(wú)規(guī)律出現(xiàn)的碼及其處理成結(jié)果如表三所示。表一、十位和個(gè)位字輪同時(shí)出現(xiàn)的碼及其處理成結(jié)果序號(hào)十位字輪二進(jìn)碼*個(gè)位字輪二進(jìn)碼處理成十進(jìn)制結(jié)果10111*11110920100*11101930101*11112940000*11103950010*11114961011*11105971010*11116981001*11107991101*111189表二、百位、十位和個(gè)位字輪同時(shí)出現(xiàn)的碼及其處理成結(jié)果序號(hào)百位字輪二進(jìn)碼*十位字輪二進(jìn)碼*個(gè)位字輪二進(jìn)碼處理成十進(jìn)制結(jié)果1(〕111*1110*11110992(〕111*1111*11100993(〕111*1111*11110994(〕100K1110K11101995(〕100*1111*11101996(〕100K1110K11111997(〕101*1111*11102998(〕101*1110*11112999(〕101*1111*111129910(〕000*1110*1110399<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表三、其他無(wú)規(guī)律出現(xiàn)的碼及其處理成結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>421011*1110*1111*11115999431010*1110*1110*11116999441010*1110*1111*11106999451010*1111*1110*11106999461010*1110*1111*11116999471010*1111*1110*11116999481010*1111*1111*11106999491010*1111*1111*11116999501001*1110*1110*11107999511001*1110*1111*11107999521001*1111*1110*11107999531001*1110*1110*11117999541001*1111*1111*11107999551001*1111*1110*11117999561001*1110*1111*11117999571101*1110*1110*11118999581101*1110*1111*11108999591101*1111*1110*11108999601101*1110*1111*11118999611101*1111*1110*11118999621101*1111*1111*11108999631101*1111*1111*11118999641111*1110*1110*11109999651110*1111*1110*11109999661110*1110*1111*11109999671110*1110*1110*11119999681111*1110*1110*11119999691111*1110*1111*11109999701111*1111*1110*11109999711110*1111*1110*11119999721110*1111*1111*11109999731110*1110*1111*11119999741111*1110*1111*11119999751111*1111*1110*11119999761111*1111*1111*11109999注特殊碼只會(huì)出現(xiàn)在進(jìn)位的過(guò)程中，并且四位碼1110出現(xiàn)在1100(十進(jìn)制代表9)之后，所以特殊碼只表達(dá)處理成十進(jìn)制9、99、999和9999。其他按正常處理，即讀取每個(gè)字輪的二進(jìn)制碼后直接處理成十進(jìn)制，如0110*0101*0001*0010即為1234讀數(shù)，對(duì)應(yīng)關(guān)系如表四。表四、二進(jìn)制碼后直接處理成十進(jìn)制對(duì)應(yīng)關(guān)系表序號(hào)字輪二進(jìn)制碼(一組循環(huán)碼)處理成十進(jìn)制結(jié)果1111102011103011014010025010126000137000048001049001151010116111010612100071310018141101815110091611109本發(fā)明前述只提及光電對(duì)射式絕對(duì)式編碼器，其結(jié)構(gòu)原理也同樣適合用于光電反射式等其他形式。本發(fā)明可直接應(yīng)用于水表、電表和氣表等直讀遠(yuǎn)傳儀表的計(jì)數(shù)器上，用于讀出每個(gè)字輪的無(wú)接觸敏感元件安裝在垂直于字輪軸的平面直徑上，無(wú)接觸敏感元件包括光電元件的發(fā)射光電管l、接收光電管2、發(fā)射板IO、接收板ll。如圖3、圖4、圖6所示，在字輪5碼盤上也可以是四條碼道，每條碼道都由透光和不透光兩部分組成，同樣借助于四對(duì)敏感元件發(fā)射光電管l、接收光電管2讀出了一種二進(jìn)制碼，這樣在一個(gè)字輪5的一整圈中，四個(gè)敏感元件產(chǎn)生了16種不同的信號(hào)狀態(tài)，即每次以循環(huán)碼的形式從一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)時(shí)，只有一個(gè)信號(hào)改變，且在每條碼道透光與不透光的角度至少變化一次。本發(fā)明采用最少的四個(gè)敏感元件，可以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和裝配工藝，使因元器件的問(wèn)題而出錯(cuò)的概率大大降低，同時(shí)節(jié)約了成本。如目前現(xiàn)有的此類編碼器都是采用五對(duì)或五對(duì)以上光敏元件對(duì)一個(gè)字輪的角位置進(jìn)行采樣。表五是以四字輪的編碼器為例對(duì)比本發(fā)明與其他此類編碼器需要的光敏元件數(shù)量表五、以四字輪的編碼器與其他此類編碼器需要的光敏元件數(shù)量對(duì)比<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>另外，單個(gè)字輪只產(chǎn)生16種信號(hào)狀態(tài)，減輕了單片機(jī)的負(fù)擔(dān)。如圖10所示，以機(jī)械讀數(shù)從198，角位置每增加18度，進(jìn)位到200為例的一種過(guò)程，可知本發(fā)明完全滿足實(shí)際的需要。上述實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的說(shuō)明，不是對(duì)本發(fā)明的限定，任何對(duì)本發(fā)明的簡(jiǎn)單變換后的結(jié)構(gòu)均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。權(quán)利要求1.一種四位角編碼器，包括發(fā)射光電管、接收光電管、字輪、撥輪、線路板，其特征是僅用四對(duì)敏感元件和特殊的字輪碼道來(lái)讀出字輪所處位置的一組信息，并采用特殊碼對(duì)比的方法最終來(lái)確定字輪的讀數(shù)，將機(jī)械讀數(shù)數(shù)字0、2、4、6、8或1、3、5、7、9都分別分成兩段碼進(jìn)行識(shí)別，并將后一段碼擴(kuò)展至下一個(gè)數(shù)字的機(jī)械識(shí)別區(qū)域；所述的字輪(5)設(shè)有若干組，裝配在字輪軸(3)上，撥輪(6)設(shè)有若干組，裝在撥輪軸(7)上。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種四位角編碼器，其特征在于所述的編碼器端部字輪軸(3)上設(shè)有擋光罩(4)，擋光罩(4)內(nèi)側(cè)設(shè)有接收板(ll)，接收板(ll)內(nèi)側(cè)設(shè)第一組字輪，接收板(11)與接收光電管(2)及線路板(9)連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種四位角編碼器，其特征在于所述的第一組字輪與第二組字輪之間同樣設(shè)有擋光罩，還設(shè)有發(fā)射板(10)，發(fā)射板(10)與發(fā)射光電管(1)及線路板(9)連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種四位角編碼器，其特征在于在字輪(5)上設(shè)有同心的三條碼道，每條碼道都由透光和不透光兩部分組成，借助于四個(gè)發(fā)射光電管(1)和一個(gè)接收光電管(2)讀出了一種二進(jìn)制碼，這樣在一個(gè)字輪(5)的一整圈中，四個(gè)敏感元件產(chǎn)生了16種不同的信號(hào)狀態(tài)，即每次以循環(huán)碼的形式從一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)時(shí)，只有一個(gè)信號(hào)改變，并且在每條碼道透光與不透光的角度至少變化一次。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種四位角編碼器，其特征在于在字輪(5)上設(shè)有同心的四條碼道，每條碼道都由透光和不透光兩部分組成，借助于四對(duì)發(fā)射光電管(1)和接收光電管(2)讀出了一種二進(jìn)制碼，這樣在一個(gè)字輪(5)的一整圈中，四個(gè)敏感元件產(chǎn)生了16種不同的信號(hào)狀態(tài)，即每次以循環(huán)碼的形式從一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)時(shí)，只有一個(gè)信號(hào)改變，并且在每條碼道透光與不透光的角度至少變化一次。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種四位角編碼器，其特征在于所述的編碼器外側(cè)設(shè)有遮光架(8)，遮光架(8)與字輪軸(3)、線路板(9)連接成一體。全文摘要本發(fā)明涉及一種編碼器
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種光電對(duì)射式絕對(duì)式四位角編碼器。包括發(fā)射光電管、接收光電管、字輪、撥輪、線路板，其特征是僅用四對(duì)敏感元件和特殊的字輪碼道來(lái)讀出字輪所處位置的一組信息，并采用特殊碼對(duì)比的方法最終來(lái)確定字輪的讀數(shù)，將機(jī)械讀數(shù)數(shù)字0、2、4、6、8或1、3、5、7、9都分別分成兩段碼進(jìn)行識(shí)別，并將后一段碼擴(kuò)展至下一個(gè)數(shù)字的機(jī)械識(shí)別區(qū)域；所述的字輪設(shè)有若干組，裝配在字輪軸上，撥輪設(shè)有若干組，裝在撥輪軸上。字輪可按精確度來(lái)設(shè)定組數(shù)，如水表可設(shè)7組，即可顯示7位數(shù)。文檔編號(hào)G06M1/272GK101592500SQ20091030097公開(kāi)日2009年12月2日申請(qǐng)日期2009年3月20日優(yōu)先權(quán)日2009年3月20日發(fā)明者錢杭妹,亮陳申請(qǐng)人:錢杭妹;陳亮