专利名称：机械式流量表读数传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机械式流量表计数装置，特别涉及机械式流量表数据采集传感器
背景技术：
机械式流量表，包括燃气表、水表等，其计数原理是利用气体或液体的流动带动计 数码轮转动进行计数的。要实现自动抄表，需要将计数码轮的转动转换成电信号。除了必 须保证表头数据采集的准确性外，由于是嵌入表头内部的微型装置，必须做到结构紧凑，动 作可靠，运行平稳。特别是动作可靠这一指标非常重要，众多开发人员为此进行了各种尝试 和努力，但至目前为止，尚未真正从实用角度解决好这一难题。机械式流量表基本结构包括若干(一般6个以上)计数码轮盘，流动的物资带动 计数码轮转动，各个计数码轮按照一定的转速比转动，对流量进行计数并显示数字。目前， 自动抄表系统的数据采集装置一般由读数传感器及信号处理系统构成。读数传感器是完成 表头数据采集的重要部件，需要将机械运动(通常是旋转运动)转换成相应的电信号。常 用的读数传感器有光电传感器、磁敏传感器等。光电传感器的基本结构是在每个计数码轮上读数标记位置加装发光二极管，每个 计数码轮还需加装一个数码盘，用以实现计数码轮读数的光信号转换。在需要抄表的时候， 再对光电转换电路供电，完成表头读数的采集。磁敏传感器的工作原理是通过安装在表头 中的诸如霍耳元件、干簧管等磁敏传感器，检测计数码轮转动时产生的磁变化信号，根据计 数码轮的转动频率产生电脉冲信号，完成计数。采用光电传感器的计数装置有如下缺点机械式流量表读数一般在六位以上(含小数位)，每个计数码轮对应一位读数，要 完成模拟量到数字量的光电转换，每个计数码轮都需要安装多个发光二极管与该计数码轮 的各个不同量值相对应，传感器结构非常复杂。在这样的采集装置中，如果有一个发光二极 管失效，势必带来整个系统的失效，造成了系统的不可靠。同时，由于光电直读模式在读取 数据的时候，将同时驱动众多的发光二级管，即使采用超低功耗的发光二级管，其消耗功率 也远远达不到低功耗的要求。采用磁敏传感器的最大缺点是，容易受到外部干扰，计数非常不可靠。上述读数传感器都存在读数不确定的所谓“临界状态”——当计数码轮停留在某 个(些)位置时传感器输出的电平状态不稳定。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题，就是针对现有技术的上述缺点，提供一种利用 机械触点开关与计数码轮联动读取机械式流量表数据的传感器。本实用新型解决所述技术问题，采用的技术方案是，机械式流量表读数传感器，包 括计数码轮，其特征在于，所述计数码轮上设置有渐开线跳跃轮；所述渐开线跳跃轮与计数码轮同步转动，所述渐开线跳跃轮通过传动机构驱动机械触点开关动作完成电平转换；具体的，所述数码轮和渐开线跳跃轮为一整体部件；具体的，所述整体部件为注塑件；进一步的，所述渐开线跳跃轮轮廓线为以所述计数码轮转动轴为圆心，基圆半径 为r的渐开线；优选的，所述r小于所述计数码轮的半径R，以使所述渐开线跳跃轮轮廓线不会超 出所述计数码轮的轮廓线；具体的，所述机械触点开关采用单刀双掷开关；具体的，所述单刀双掷开关型号为D2F-01F ；进一步的，所述传动机构由一顶杆构成，所述顶杆一端与机械触点开关联动，所述 顶杆另一端与所述渐开线跳跃轮接触并随所述渐开线跳跃轮的转动做直线运动；进一步的，所述顶杆另一端装有滚轮，所述滚轮与所述渐开线跳跃轮接触。本实用新型的有益效果是，读数传感器结构简单紧凑，造价低廉，不受磁场干扰。 仅涉及一个计数码轮的改装，该计数码轮开�：罂梢淮巫⑺艹尚停杀镜土�。传动机构动作 可靠，机械触点开关具有百万次以上的开关寿命，计数准确可靠。选用渐开线跳跃轮，运行 平稳可靠，不存在“临界点”。所有部件全部置于燃气表头内部，不影响表头原有功能。具有 极长的工作寿命、极高的可靠性。
图1是渐开线跳跃轮、传动机构及计数码轮配置结构示意图；图2是图1中渐开线跳跃轮和计数码轮的左视图；图3是图1中渐开线跳跃轮和计数码轮的右视图；图4是传动结构与机械触点开关配置关系示意图；图5是渐开线跳跃轮A、B位置关系示意图；图6是单刀双掷开关电路图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例，详细描述本实用新型的技术方案。本实用新型的读数传感器，根据数据采集精度要求，选择一个计数码轮进行改造 加工，可以选择十分之一立方(0. Im3)计数码轮、一立方(1.0m3)计数码轮等，改造的主要目 的是在计数码轮1上设置一个渐开线跳跃轮2，参见图1、图2和图3。渐开线跳跃轮2可以 采用注塑工艺等与计数码轮1做成一个整体部件，渐开线跳跃轮2与计数码轮1同步转动， 渐开线跳跃轮1通过传动机构31驱动机械触点开关动作完成电平转换实施例参见图1、图2和图3，本例渐开线跳跃轮2轮廓线是以计数码轮1转动轴0为圆 心，基圆半径为r的渐开线，渐开线跳跃轮2和计数码轮1为一个整体的注塑件。本例传动 机构由顶杆31构成，顶杆31 —端与机械触点开关联动，另一端装有滚轮30，滚轮30与渐开 线跳跃轮2的渐开线轮廓接触，随着渐开线跳跃轮2沿图1中弧形箭头转动时，顶杆31沿 图1中的双向箭头作上下运动，驱动机械触点开关动作完成电平切换。这种装置了滚轮的传动机构，可以降低运行阻力，减少磨损。根据机械触点开关的安装位置、驱动形式等情况， 可以将顶杆31设计成各种结构形状，以便驱动机械触点开关动作。图4示出了一种传动机构与机械触点开关(型号为D2F-01F的单刀双掷开关)的 配置关系。图4中，顶杆31 —端的滚轮30随着渐开线跳跃轮的转动按双向箭头作上下运 动，顶杆31另一端与D2F-01FD按钮32联动，顶杆31可以绕C点转动。随着渐开线跳跃轮 的转动，顶杆31产生按压按钮32的动作，按钮32拨动单刀双掷开关的动触点k在静触点 m和η之间切换。计数码轮1旋转一周，动触点k完成一次由静触点m切换到静触点n，或 由静触点η切换到静触点m的转换。图6中，静触点m和η分别连接高电平和低电平，随着 渐开线跳跃轮的转动，动触点k输出电平就会产生变化，从而完成计数。渐开线跳跃轮的基圆半径r的取值应根据机械触点开关动作行程合理选择，以使 渐开线跳跃轮2转动过程中，顶杆31由图1中的B点跃向A点时，可靠地驱动机械触点开 关完成触点切换的动作。为了便于安装，并最大限 度地减少对机械式燃气表头本身结构的 影响，基圆半径r应小于计数码轮1的半径R，并使渐开线跳跃轮2轮廓线不超出计数码轮 1的轮廓线。本例中渐开线跳跃轮2的设计，应使顶杆31由渐开线跳跃轮2的最高点B跳跃到 最低点A的过程中，不会与渐开线跳跃轮2的任何部分接触，以确保顶杆31的跳跃过程真 正做到“非A即B”，不存在“似A非A、似B非B”的临界状态，从根本上消除计数的不确定 性。本例中渐开线跳跃轮2转动到B点与顶杆31接触时，A点已经越过该接触点，即图5中 B点与A点的连线与垂线夹角α约5度。本实用新型的技术方案，是在经过大量试验和分析之后得到的。在此过程中，申请 人选择了各种开关驱动方式，包括采用其他结构形式的驱动轮，无论从原理上还是实际上 都不能避免和克服开关状态不确定现象的发生。由于计数码轮在使用过程中，其停顿位置 具有随机性，如果驱动轮存在临界点，在此临界点处开关触点将会剧烈震荡，示波器上可看 到一片杂乱的电压波形，若直接计数将产生极大的计数值。此现象在宜宾天然气公司的一 只德国进口涡轮流量计上就曾发生过，关闭阀门后计数轮刚好就停在这个位置，不到一小 时就产生了几十万方的流量值。通过软件编程可以使这个现象得到一定程度的遏制，但那 终究是被动的解决方式，并且很可能不能保证百分之百。本实用新型的这种渐开线上升、阶 跃下跳的驱动轮结构，从原理、根本上解决了计数开关的不确定状态。本实用新型的渐开线 跳跃轮还可以降低对驱动力的要求，这对于普通燃气表中计数码轮不到IOg的驱动力具有 特殊的意义。本实用新型的渐开线跳跃轮转动平稳，传动机构对计数码轮产生的阻力，均勻 分布在计数码轮转动的一周中，对表头产生的计数误差完全可以忽略，非常适合嵌入表头 运行。
权利要求机械式流量表读数传感器，包括计数码轮，其特征在于，所述计数码轮上设置有渐开线跳跃轮；所述渐开线跳跃轮与计数码轮同步转动，所述渐开线跳跃轮通过传动机构驱动机械触点开关动作完成电平转换。
2.根据权利要求1所述的机械式流量表读数传感器，其特征在于，所述数码轮和渐开 线跳跃轮为一整体部件。
3.根据权利要求2所述的机械式流量表读数传感器，其特征在于，所述整体部件为注 塑件。
4.根据权利要求1、2或3所述的机械式流量表读数传感器，其特征在于，所述渐开线跳 跃轮轮廓线为以所述计数码轮转动轴为圆心，基圆半径为r的渐开线。
5.根据权利要求4所述的机械式流量表读数传感器，其特征在于，所述r小于所述计数 码轮的半径R，以使所述渐开线跳跃轮轮廓线不会超出所述计数码轮的轮廓线。
6.根据权利要求1所述的机械式流量表读数传感器，其特征在于，所述机械触点开关 采用单刀双掷开关。
7.根据权利要求6所述的机械式流量表读数传感器，其特征在于，所述单刀双掷开关 型号为D2F-01F。
8.根据权利要求1所述的机械式流量表读数传感器，其特征在于，所述传动机构由一 顶杆构成，所述顶杆一端与机械触点开关联动，所述顶杆另一端与所述渐开线跳跃轮接触 并随所述渐开线跳跃轮的转动做直线运动。
9.根据权利要求8所述的机械式流量表读数传感器，其特征在于，所述顶杆另一端装 有滚轮，所述滚轮与所述渐开线跳跃轮接触。
专利摘要本实用新型涉及机械式燃气表头数据自动采集装置。本实用新型针对现有技术表头数据采集装置结构复杂、计数不可靠的缺点，公开了一种利用机械触点开关与计数码轮联动进行数据采集的机械式流量表读数传感器。本实用新型的技术方案是，机械式流量表读数传感器，包括计数码轮，所述计数码轮上设置有渐开线跳跃轮；所述渐开线跳跃轮与计数码轮同步转动，所述渐开线跳跃轮通过传动机构驱动机械触点开关动作完成电平转换。本实用新型可以用于机械式流量表数据的自动采集，特别适合机械式燃气数据采集。
文档编号G01F15/06GK201600159SQ20092031371
公开日2010年10月6日 申请日期2009年10月30日 优先权日2009年10月30日
发明者张长明 申请人:四川恒芯科技有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
