专利名称：把机械计数转换为二进制形式的环形压缩码方法
技术领域：
本发明属于机电和计算机领域，涉及一种计数转换的方法，特别涉及把机械计数转换为二进制形式的方法。
背景技术：
在各种测量仪表中，如电表、水表、煤气表、热表中，一般都装有机械计数器。随着远程抄表技术的发展，迫切需要把仪表中的机械计数转换为二进制形式，以便于进行计算机处理。目前使用的转换装置形式多种多样，采用的转换器件有磁性、光电、图像识别等形式，例如有一种光电转换方法需要一种复杂的器件，这种器件由四个同轴的计数轮组成，每个计数轮有10个二进制识别位置，总共有40个识别位置，这些方法的普遍的缺点是需要复杂的器件，成本高、占用体积大、安装麻烦，并且有一些方法容易产生转换误差，抗干扰能力较差。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种把机械计数转换为二进制形式的环形压缩码法及专用器件，该方法简单实用，需要的器件成本低、体积小，安装简单，准确可靠。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的一种把机械计数转换为二进制形式的环形压缩码法，包括以下步骤A、选择一个编码的载体；B、在该载体上确定环形编码区；C、将环形编码区等分为n个扇区，这里的n为待转换的机械计数的进位制；D、确定传感器的类型和每个扇区二进制状态识别位置；E、从二进制环形压缩码的基址码中任选一个确定安放在扇区附近的传感器的数量和位置；F、从步骤D确定的基址码所对应的基码中任选一个，对扇区的二进制识别位置进行加工或安装，使其二进制状态的分布和基码一致；G、将该载体和机械计数轮同轴安装在一起；H、当机械计数轮转动时，纪录传感器采集的二进制信号。
由于步骤H获得的二进制信号和机械计数轮获得的机械读数有唯一的对应关系，就完成了机械计数向二进制计数的转换。
上述技术方案中所说的编码载体，可以是和机械计数轮同轴安装在一起的一个专用计数轮，也可以直接使用现有的机械计数轮。后者可使本发明省去专用的二进制转换计数轮，从而大大节省成本和空间。
上述技术方案中所说的二进制识别位置的状态有两种，根据转换器件的不同，可以是透光(称之为0状态)或不透光(称之为1状态)，也可以是磁性或图像的有无，所说的传感器种类应与该状态的物理性质相匹配。
上述技术方案中所说的传感器至少为4个。这也是完成转换任务最为经济实用的传感器数量。在需要提高精度或稳定性的时候，传感器的数量可以是5个或更多个。
上述技术方案中，所说的二进制环形压缩码(英文名称为Binary CircularCompressed code，可简称为BCC码)是一种新的二进制识别位置的编码，包括基址码和基码。基址码或基码的含义是把计数轮环形编码区的扇形小区，即每一个二进制识别位置，任意确定一个起点，依顺时针或逆时针方向排序，用阿拉伯数字顺序编号，依次为0、1、2、3------，位于某扇形小区两侧的传感器，编号与该扇形小区编号相同，把传感器的编号从小到大排列起来，即为基址码；把所有的二进制识别位置的状态(0或1)按编号顺序从小到大排列起来，即为基码。依次将基码循环左移或右移动一位，则可形成多个基码派生码。
上述技术方案中，如果待转换的机械计数为10进制，传感器的数量为4个，所说的基址码有22个，分别为0123012401250126012701280134013501360137013801450146014701480156015701580168024602470257.
对应于上述的基址码，所说的基码的总数为170个，分别是对应于基址码0123的基码是1100010100 1100101000 1101000010 1110000100 11100001101110010000 1110011010 1110100010 1110100010 11101011001111000010 1111000100 1111000110 1111001000 11110100001111010010；对应于基址码0124的基码是1100001010 1100100010 1110000100 1110100010 11101001101111010100；对应于基址码0125的基码是1100001010 1101001000 1101100010 1110000110 11100101101110100100 1111001000；对应于基址码0126的基码是1100110010 1101001100 1110000110 1110001010 11101010001110110000 1111000100；对应于基址码0127的基码是1100010010 1101010000 1101101000 1110010010 11101100001110110100 1111000100；对应于基址码0128的基码是1101000100 1101010000 1110010000 1110100010 1110110011111000110；对应于基址码0134的基码是1101100000 1110100010；对应于基址码0135的基码是1100010100 1101100010 1110010000 1110100100 11101011001110110000 1111000100；对应于基址码0136的基码是1100101000 1101100010 1110000100 1110011010 11101001001110110000 1111000100；对应于基址码0137的基码是1100010010 1100101000 1110011010 1110100000 11101000101110110100；对应于基址码0138的基码是1110000110 1110110000 1111000100；对应于基址码0145的基码是1101100010 1101101000 1110010010；对应于基址码0146的基码是1100010010 1101010000 1101100010 1110000110 11101001001110110100 1111001000；对应于基址码0147的基码是1100001010 1100010010 1100110000 1100110010 11010010001101001100 1101010000 1101100010 1101101000 11100100101110010110 1110100010 1110100100 1110110100 11110010101111001100；对应于基址码0148的基码是1100010100 1101001000 1110000010 1110010110 11101000101110101100；对应于基址码0156的基码是1100110010 1101001100 1110000110 1110001010 11101010001110110000 1111000100；对应于基址码0157的基码是1100001010 1101001000 1101101000 1110010010 11100101101110110000 1111000100；对应于基址码0158的基码是1100010100 1101101000 1110000110 1110010000 11100100101110101100 1111000110；对应于基址码0168的基码是1100101000 1101101000 1110000100 1110000110 11100100101110011010 1111001000；对应于基址码0246的基码是1010100100 1100001010 1100010010 1100010100 11001000101100101000 1100101010 1101000100 1101001000 11010100001101010100 1101100000 1101101010 1110000010 11100001001110001000 1110001010 1110010000 1110010110 11100110101110100000 1110100010 1110100110 1110101000 11101011001110110010 1110110100 1110111000 1111000110 11110010101111010100 1111011000 1111100010 1111100100；对应于基址码0247的基码是1100101010 1101010100 1101100010 1101101000 11100100101110100100 1111000010；对应于基址码0257的基码是1100101010 1101010100 1101100010 1101101000 11100100101110100100 1111000010。
这种方法的基本原理是，位于载体上的二进制识别位置两侧的传感器，可随时采集该位置的状态信息，将这些信息依次组成一个二进制编码。随着计数轮的转动，传感器探测的识别位置发生变化，从而可产生新的二进制编码的电信号，计数轮转动一周，可产生一组二进制编码的电信号。这样，相对于每一个机械读数，都会产生一个二进位读数，从而实现二进制转换。传感器采集的电信号可进行存储和传输，满足远程抄表等用途的需要。
由于在编制二进制环形压缩码时，做过认真地筛选，可保证产生的每组二进制编码不发生重码。
本发明的优点是一、由于该方法只用一个编码载体即可完成机械计数向二进位计数的转换，成本低，体积小，制造工艺简单，安装和使用都比较方便；二、由于传感器数量可以很方便地进行调整，从而可以保证转换的准确性。三、有较强的抗干扰能力。
图1是本发明编码载体的结构示意图。
图2是实施例的结构以及机械计数、传感器位置、二进制编码的相互关系示意图。
图3是实施例涉及到的计数器总体结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
本实施例所说的编码载体是一个计数轮，它的的结构如图1所示，它的主体是一个圆盘形的轮体(1)，在轮体(1)的内部有以圆盘中心为圆心的环形编码区，该编码区被等分成若干扇形小区，小区的两侧有传感器(2)，每一个扇形小区即为一个二进制识别位置，可以有两种状态，编码区中有若干个“0”状态的识别位置(3)和若干个“1”状态的识别位置(4)。
本实施例涉及使用本发明方法的一种多位机械计数器，其结构如图2和图3所示。图3是总体结构示意图，图中只画出了3位。它包括3个机械计数轮和两个拨轮(5)，该轮的一个端面有多个计数齿(8)，另一个端面有拨齿(9)，安装时拨轮(5)与下一级计数轮的拨齿(9)啮合，从而形成机械计数的自动进位计数，这种结构和现有机械计数器的结构相同，不同之处是这3个机械计数轮也同时就是本发明方法所说的二进制编码的载体，本实施例的待转换机械计数为10进位，轮面上的环形编码区等分为10个扇区，每一个扇区就是一个二进制识别位置，如图2所示。图2中，环形编码区内侧的数字表示该识别位置的编号，外侧的数字表示该识别位置的二进制状态(0或1)，扇区内的圆圈表示传感器的位置，圆圈内的数字表示该位置的编号。在计数轮轮体(1)上的识别位置的前后两侧，固定安装有线路板(6)，线路板(6)上安装有传感器(7)，本实施例使用一对红外光电二极管作为传感器，对于透光的扇区，传感器采集的信号为“0”，对于遮光的扇区，采集的信号为“1”。这些二进制的电信号可进行远距离传输，完成远程抄表等功能。
本实施例的传感器位置分布使用基址码0123，10个二进制识别位置的状态分布使用基码1100010100，就是说，把4对光电管安装在编号为0、1、2、3的四个识别位置上，把0、1、5、7四个识别位置设置成遮光的，把2、3、4、6、8、9六个识别位置设置成透光的，这样，当计数轮(1)逆时针转动时，对应于计数轮的机械读数0-9，传感器采集的二进制编码依次为1100、1000、0001、0010、0101、1010、0100、1001、0011、0110。
由于多位计数器的计数轮都采用相同的基址码和基码，均适用相同的对应关系，就实现了十进制机械计数向二进制计数的转换。
本实施例计数轮的运动方式，除最低位计数轮外，均靠拨轮的拨动进行间歇进位，即低位有进位时才发生转动，转动的角度也比较准确，所以使用4个光电管采集的4位编码，足以满足精度要求，对连续转动的最低计数轮，可采用5个光电管采集的5位编码(可称之为蠕变码)，以降低误码率。
本实施例的蠕变码，使用5位基址码01234，10个二进制识别位置的状态分布使用基码0000011111，就是说，把5对光电管安装在编号为0、1、2、3、4的五个识别位置上，把0、1、2、3、4五个识别位置设置成透光的，把5、6、7、8、9五个识别位置设置成遮光的，这样，当最低位计数轮转动时，对应于计数轮的机械读数0-9，传感器采集的二进制编码依次为00000、00001、00011、00111、01111、11111、11110、11100、11000、10000。
权利要求
1.一种把机械计数转换为二进制形式的环形压缩码法，其特征是包括以下步骤A、选择一个编码的载体；B、在该载体上确定环形编码区；C、将环形编码区等分为n个扇区，这里的n为待转换的机械计数的进位制；D、确定传感器的类型和每个扇区二进制状态识别位置；E、从二进制环形压缩码的基址码中任选一个确定安放在扇区附近的传感器的数量和位置；F、从步骤D确定的基址码所对应的基码中任选一个，对扇区的二进制识别位置进行加工或安装，使其二进制状态的分布和基码一致；G、将该载体和机械计数轮同轴安装在一起；H、当机械计数轮转动时，传感器同步采集编码区的二进制信号。
2.根据权利要求1所说的环形压缩码法，其特征是所说的编码载体，可以是和机械计数轮同轴安装在一起的一个专用计数轮，也可以直接使用现有的机械计数轮。
3.根据权利要求1所说的环形压缩码法，其特征是所说的二进制识别位置的状态有两种，根据转换器件的不同，可以是透光(称之为0状态)或不透光(称之为1状态)，也可以是磁性或图像的有无，所说的传感器种类应与该状态的物理性质相匹配。
4.根据权利要求1所说的环形压缩码法，其特征是所说的传感器至少为4个。
5.根据权利要求1所说的环形压缩码法，其特征是如果待转换的机械计数为10进制，传感器的数量为4个，所说的基址码有22个，分别为0123012401250126012701280134013501360137013801450146014701480156015701580168024602470257.
6.根据权利要求1或5所说的环形压缩码法，其特征是所说的基码的总数为170个，它们分别是对应于基址码0123的基码是1100010100 1100101000 1101000010 1110000100 11100001101110010000 1110011010 1110100010 1110100010 11101011001111000010 1111000100 1111000110 1111001000 11110100001111010010；对应于基址码0124的基码是1100001010 1100100010 1110000100 1110100010 11101001101111010100；对应于基址码0125的基码是1100001010 1101001000 1101100010 1110000110 11100101101110100100 1111001000；对应于基址码0126的基码是1100110010 1101001100 1110000110 111000101011101010001110110000 1111000100；对应于基址码0127的基码是1100010010 1101010000 1101101000 1110010010 11101100001110110100 1111000100；对应于基址码0128的基码是1101000100 1101010000 1110010000 1110100010 1110110011111000110；对应于基址码0134的基码是1101100000 1110100010；对应于基址码0135的基码是1100010100 1101100010 1110010000 1110100100 11101011001110110000 1111000100；对应于基址码0136的基码是1100101000 1101100010 1110000100 1110011010 11101001001110110000 1111000100；对应于基址码0137的基码是1100010010 1100101000 1110011010 1110100000 11101000101110110100；对应于基址码0138的基码是1110000110 1110110000 1111000100；对应于基址码0145的基码是1101100010 1101101000 1110010010；对应于基址码0146的基码是1100010010 1101010000 1101100010 1110000110 11101001001110110100 1111001000；对应于基址码0147的基码是1100001010 1100010010 1100110000 1100110010 11010010001101001100 1101010000 1101100010 1101101000 11100100101110010110 1110100010 1110100100 1110110100 11110010101111001100；对应于基址码0148的基码是1100010100 1101001000 1110000010 1110010110 11101000101110101100；对应于基址码0156的基码是1100110010 1101001100 1110000110 1110001010 11101010001110110000 1111000100；对应于基址码0157的基码是1100001010 1101001000 1101101000 1110010010 11100101101110110000 1111000100；对应于基址码0158的基码是1100010100 1101101000 1110000110 1110010000 11100100101110101100 1111000110；对应于基址码0168的基码是1100101000 1101101000 1110000100 1110000110 11100100101110011010 1111001000；对应于基址码0246的基码是1010100100 1100001010 1100010010 1100010100 11001000101100101000 1100101010 1101000100 1101001000 11010100001101010100 1101100000 1101101010 1110000010 11100001001110001000 1110001010 1110010000 1110010110 11100110101110100000 1110100010 1110100110 1110101000 11101011001110110010 1110110100 1110111000 1111000110 11110010101111010100 1111011000 1111100010 1111100100；对应于基址码0247的基码是1100101010 1101010100 1101100010 1101101000 11100100101110100100 1111000010；对应于基址码0257的基码是1100101010 1101010100 1101100010 1101101000 11100100101110100100 1111000010。
7.根据权利要求1所述的环形压缩码法，其特征是对连续转动的机械计数论，可采用5个传感器采集5位编码，即蠕变码循环压缩码，其基址码为01234，基码为0000011111。
全文摘要
本发明是一种把机械计数转换为二进制形式的环形压缩码法，其要点是在选择的载体上确定环形编码区，该编码区被等分成若干个扇区作为二进制状态的识别位置，该位置两侧可安装多个传感器，传感器安装位置的分布可从二进制环形压缩码的基址码中选择其中一个，二进制识别位置的状态分布则可从与该基址码对应的基码或基码派生码中选取其中一个，当计数轮转动时，对应于每一个机械读数，传感器可采集多位二进制数码，从而完成二进制转换。这种转换器件成本低，体积小，使用方便，有较高的转换精度，便于远程抄表的应用。
文档编号G01D5/26GK1584508SQ0313915
公开日2005年2月23日 申请日期2003年8月21日 优先权日2003年8月21日
发明者郭忠文, 董新利, 胡乃军 申请人:中国海洋大学