[發明專利]一種燃氣表計度碼盤及計度方法

在審

• 申請號: 201710211896.1
• 申請日: 2017-04-01
• 公開（公告）號: CN106908109A
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 陳惠弟
• 申請（專利權）人: 鞍山晨暉光電科技有限公司
• 主分類號: G01F15/06
• 分類號: G01F15/06;G01F15/07
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所21224
• 代理人: 張群

1.一種燃氣表計度碼盤，包括計度碼盤及其控制電路板，其特征在于，所述的計度碼盤為圓形結構，中間開有安裝孔，圓周外沿設有輪齒，每兩個輪齒為一個計度碼，從0-9布置，每個碼盤為一個計量位，根據計量位(如：個、時、百、千、萬)設置所述燃氣表的碼盤數量；

在所述的計度碼盤盤內設有半圓弧環形透光孔，在每個計度碼輪齒范圍內均設有圓形透光孔；

所述的計度碼盤控制電路板包括單片機芯片、模擬開關芯片、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計量位，列數根據計量位數設置，每列中含有六個光電耦合單元，每個光電耦合都單元包括一對紅外發光二極管和光敏三極管，其中五個光電耦合單元為數據檢測位，另一個光電耦合單元為數據鎖存位；

所述的計度碼盤控制電路板布置為一個主控制板和若干個檢測電路板，檢測電路板安裝在底板上，通過信號電纜與主控制板相連接，每個檢測電路板各檢測一位碼盤位置數據，檢測電路板數量根據計量位進行設置，所述的檢測電路板一側開有半圓槽，將光電耦合矩陣電路中的每列的六個光電耦合單元中的五個光電耦合單元布置在一個檢測電路板上并按半圓周均勻布置，與計度碼盤的半圓弧環形透光孔相對應，進行數據檢測，另一個光電耦合單元布置在半圓周外部，與計度碼盤的圓形透光孔相對應，進行數據鎖存。

2.根據權利要求1所述的一種燃氣表計度碼盤，其特征在于，所述的計度碼盤控制電路板的主控制板上設有單片機芯片、模擬開關芯片、三極管行選擇電路及其外圍電阻和電容，所述的單片機芯片優選型號為：STM32,模擬開關芯片優選型號為：CD4051。

3.根據權利要求1所述的一種燃氣表計度碼盤，其特征在于，所述的模擬開關芯片通過I0/O0-I4/O4端子連接光電耦合矩陣電路的列輸出信號端，通過數字輸出端口A0-A2連接單片機芯片的D7-D9端子，通過I5/O5連接單片機的A/D端子，由單片機的D7-D9端子發出列選擇指令，模擬開關芯片的A0-A2接收到列選擇指令，檢測各列的信號狀態，通過模擬輸出端口I5/O5把檢測到的數據傳送給單片機芯片的數據端口A/D。

4.根據權利要求1所述的一種燃氣表計度碼盤，其特征在于，所述的單片機芯片還通過數據端口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，通過控制每個三極管的通斷控制各行中光電耦合單元的紅外發光二極管是否被點亮。

5.一種燃氣表計度碼盤的計度方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、將所述的計度碼盤控制電路板中的檢測電路板按計量位數順序布置，使每個檢測電路板的半圓弧圓心與每個計度碼盤的圓心相對應，使計度碼盤上的半圓弧環形透光孔與檢測電路板上按半圓周布置的五個光電耦合單元相對應；

步驟二、由單片機芯片的數據端D1首先發出一個脈沖，三極管開關T1導通使每個計量位的第一行的光電耦合單元的紅外發光二極管通電發光，這時，如果這個紅外發光二極管位于計度碼盤半圓弧環形透光孔中，其所對應的光敏三極管即接收到信號，并把信號發送給模擬開關芯片的I/O接收端；

步驟三、由單片機的D7-D9端子發出列選擇指令，模擬開關芯片的A0-A2接收到列選擇指令后，檢測各列的信號狀態，通過模擬輸出端口I5/O5把檢測到的數據按列選擇順序傳送給單片機芯片的數據端口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光二極管點亮，其數據信息也依次最終由單片機的數字輸入端口進行接收；掃描時進行逐行掃描，使光電耦合信號不受周圍臨近信號的干擾，降低了錯誤率；

進一步地，在每次將各行的光電耦合單元的紅外發光二極管點亮的同時，由單片機的D6端子發出脈沖，使第六行的光電耦合單元的紅外發光二極管點亮，這個控制位為數據鎖存位，當數據鎖存位接到導通信號時，才將各列接收的信號發送給模擬開關芯片的I/O接收端，數據鎖存位能夠使計度碼盤在轉到位時才將信號進行發送，避免了沒轉到位時，由于安裝造成的兩個位置邊緣的信號錯誤；

當數據鎖存位接到信號并將各列接收的信號發送給模擬開關芯片的I/O接收端后，單片機結束本行的脈沖輸出，并開始下一行的脈沖輸出，保證了數據接收的準確性；

步驟五、單片機每次讀取一行的所有列的信號狀態，并按每個列進行保存，按信號的狀態判斷計度碼盤的位置，并由計度碼盤的位置判斷計度器讀數；

進一步地，計度碼盤位置信息由光電耦合電路是否接通的數據信息進行編碼和判斷，優選地進行下列編碼：

當計度碼盤的半圓弧環形透光孔旋轉到五個紅外發光二極管全部露出時，即信號為11111時，編碼為0；

計度碼盤進行逆時針旋轉，當半圓弧環形透光孔旋轉到下部四個紅外發光二極管全部露出，而最上面的紅外發光二極管被遮擋時，即信號為01111時，編碼為1；

以此類推，計度碼盤位置編碼如下：

0：11111 1：01111 2：00111 3：00011 4：00001 5：00000

6：10000 7：11000 8：11100 9：11110

這種計度碼盤以及編碼方法的設計使數據的在變換時，使碼盤在轉動時，每次只有一個數據位發生變化，對比二進制循環編碼方式，這種編碼方式不易受到干擾而發生數據錯誤，錯誤率明顯降低。