专利名称：单行程往复式机械表头数据传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机械表头数据采集技术，特别涉及机械式燃气表头数据采集传感
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背景技术：
机械式燃气表头，其计数原理是利用燃气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，动作准确可靠。这是一个艰 巨的任务，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。机械式燃气表头基本结构包括若干(一般6个以上)计数码轮盘，燃气流动带动 计数码轮转动，各个计数码轮按照一定的转速比转动，对用气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传感器、微处理器及其外围电路构成。传感器对计 数码轮的转动进行计数采集，并将采集的数据输入微处理器，由微处理器进行记录、累加和 编码传输。采用传动机构驱动机械开关进行计数的表头数据传感器，虽然克服了光电传感器 和磁传感器的缺点，但同时带来了如下问题首先，表头数居传感器是嵌入燃气表头的装置，其采用的机械开关等零件不便于 更换，机械运动产生的劳损是影响其寿命的一个重要因素。特别是现有技术中采用的按钮 开关(如常用的D2F-01F单刀双掷开关)，在动作过程中，传动机构会一直压迫按钮开关，使 其复位簧片(弹簧)始终处于变形状态，寿命大大缩短。第二个问题是，现有技术的传动机构，在计数码轮转动过程中其动作存在临界点， 如果计数码轮停在该临界点，将会导致开关状态不确定，影响计数的准确性。
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表头数据传感器开关寿命 短，计数不准确的缺点，提供一种单行程往复式机械表头数据传感器，可以克服现有技术的 缺点。本实用新型解决所述技术问题，采用的技术方案是，单行程往复式机械表头数据 传感器，包括计数码轮、凸轮、曲臂连杆、中间传动机构、机械开关；其特征在于，所述凸轮通 过锥形齿轮传动机构与所述计数码轮联动，所述凸轮转动到某一位置时，驱动所述曲臂连 杆通过所述中间传动机构按压机械开关，在所述凸轮转动过程中的其他位置，所述中间机 构对机械开关处于释放状态；具体的，所述锥形齿轮传动机构包括第一锥形齿轮和第二锥形齿轮，所述第一锥 形齿轮与计数码轮联动并与第二锥形齿轮啮合，所述第二锥形齿轮与所述凸轮固定在同一 转动轴上；所述第一锥形齿轮转动轴与计数码轮转动轴平行，所述第二锥形齿轮转动轴与第一锥形齿轮转动轴垂直。优选的，所述凸轮为渐开线跳跃轮，所述曲臂连杆一端与所述渐开线跳跃轮接触， 该接触端从所述渐开线跳跃轮最高点跳到最低点时，所述曲臂连杆另一端驱动中间传动机 构按压机械开关，在所述渐开线跳跃轮转动过程中的其他位置，所述中间机构对机械开关 处于释放状态；进一步的，曲臂连杆与渐开线跳跃轮接触端装有滚轮，所述滚轮随所述渐开线跳 跃轮转动而滚动；具体的，所述机械开关采用型号为D2F-01F的单刀双掷开关。本实用新型的有益效果是，中间传动机构仅在动作点时对机械开关按压一次，其 他时间机械开关处于释放状态，极大地降低了机械开关的疲劳程度，延长了机械开关的寿 命。由于采用锥形齿轮传动机构，可以方便地设计其他零部件的安装位置，便于降低安装难 度，提高传感器与表头结构的兼容性。特别是配合渐开线跳跃轮作为凸轮，从根本上消除了 临界点的影响，确保了计数的稳定性和可靠性。
图1是实施例的结构示意图；图2是实施例的凸轮、曲臂连杆、中间传动机构、机械开关配置关系示意图；图3是实施例的机械开关电气结构示意图。
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。参见图1，本实用新型的单行程往复式机械表头数据传感器包括计数码轮51、凸 轮10、曲臂连杆2、中间传动机构、机械开关6。凸轮10通过锥形齿轮传动机构与所述计数 码轮51联动，凸轮10转动到某一位置时，驱动曲臂连杆2带动中间传动机构按压机械开关 6—次，在凸轮10转动过程中的其他位置，中间机构对机械开关处于释放状态。选择合适的 计数码轮和传动比，就可以实现对计数码轮52转动的计数采集。图1中，锥形齿轮传动机构由第一锥形齿轮7和第二锥形齿轮8构成。第一锥形 齿轮7通过传动齿轮71与计数码轮51联动，并与第二锥形齿轮啮合。第二锥形齿轮8的 转动带动同轴连接的凸轮10转动。通过调节传动齿轮71、第一锥形齿轮7、第二锥形齿轮 8的传动比，可以将凸轮10的转动与计数码轮51的转动同步，实现最简单的计数采集。图 1中，第一锥形齿轮7的转动轴70与计数码轮51的转动轴50平行；第二锥形齿轮8的转 动轴11与第一锥形齿轮转7的动轴70垂直。通过这种锥形齿轮传动机构，可以更方便的 配置中间传动机构和机械开关等零部件，便于将这些零部件安装到基座5上。
实施例本例计凸轮10、曲臂连杆2、中间传动机构、机械开关6配置关系示如图2所示。图 中，中间传动机构由牙轮30、过渡轮盘31等构成，凸轮10采用渐开线跳跃轮，其与曲臂连杆 2接触的轨迹为渐开线，图2中的A、B两点为渐开线跳跃轮的最高点和最低点，A、B两点之 间的弧线是基圆半径为r的渐开线。曲臂连杆2 —端仅在从渐开线跳跃轮10最高点A跳到最低点B时，其另一端才驱动牙轮30转动，牙轮30转动到某一点时带动过渡轮盘31按 压机械开关6的控制杆4，产生电平变化的信号。在渐开线跳跃轮10转动过程中的其他位 置，过渡轮盘31释放对机械开关6控制杆4的按压。参见图2，过渡轮盘31外伸形成杆状用以按压控制杆4，牙轮30安装在过渡轮盘 31上，可以绕轴36转动。限位钉34固定在过渡轮盘31上，对牙轮30的运动进行限位，弹 簧33使牙轮30压贴于限位钉34的下方。当曲臂连杆2右端由渐开线跳跃轮1的最高点 A跃向最低点B时，曲臂连杆2绕轴20转动，其左端推动牙轮30逆时针转动，限位钉34的 作用使过渡轮盘31与牙轮30联动，过渡轮盘31向下按压机械开关6的控制杆4，使机械开 关6的输出电平变化一次。然后过渡轮盘31在弹簧32作用下沿顺时针方向复位，机械开 关释放。此刻曲臂连杆2的左端处于牙轮30的上方，渐开线跳跃轮10继续转动，曲臂连杆 2的左端向下运动，当接近底部位置时(曲臂连杆2的右端第二次接近A点前)，曲臂连杆 2的左端向下滑过牙轮30，到达牙轮30的下端，从而完成一个周期。弹簧21的作用是使曲 臂连杆2的右端保持与渐开线跳跃轮10的接触，可靠地驱动牙轮30转动。该装置使渐开 线跳跃轮10驱动曲臂连杆2，将阶跃下跳瞬间的单程下跳动作转变为往复(双行程)开关 执行的动作。本例的曲臂连杆2 —端装有滚轮(图中未示出)，滚轮与渐开线跳跃轮1的渐开 线轮廓接触，随渐开线跳跃轮10转动而滚动。这种装置了滚轮的曲臂连杆，可以降低运行 阻力，减少磨损。根据机械开关6的安装位置、驱动形式等情况，可以将曲臂连杆1及中间 传动机构设计成各种结构形状，以便驱动机械开关动作。渐开线跳跃轮1的基圆半径的取 值应根据机械开关动作行程合理选择，以使渐开线跳跃轮10转动过程中，曲臂连杆2由图 2中的A点跃向B点时，可靠地驱动中间传动机构完成开关切换的动作。本例中，机械开关选用商品型号为D2F-01F的单刀双掷开关。图3示出了该机械 开关的电气结构，开关的两个静触点m、n分别连接高电平和低电平，其动触点k由控制杆4 驱动。该型开关由于特殊的结构，在高低电平转换过程中具有非常确定的状态，不存在电平 状态不稳定的临界状态，除非受到中间传动机构的驱动，动触点k输出的电平状态不会产 生变化。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(凸轮)，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。用于计数码轮中在使用过程中，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。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，转 动过程中产生的阻力，均勻分布在转动的一周中，对表头产生的计数误差完全可以忽略，非 常适合嵌入燃气表头运行。
权利要求单行程往复式机械表头数据传感器，包括计数码轮、凸轮、曲臂连杆、中间传动机构、机械开关；其特征在于，所述凸轮通过锥形齿轮传动机构与所述计数码轮联动，所述凸轮转动到某一位置时，驱动所述曲臂连杆通过所述中间传动机构按压机械开关，在所述凸轮转动过程中的其他位置，所述中间机构对机械开关处于释放状态。
2.根据权利要求1所述的单行程往复式机械表头数据传感器，其特征在于，所述锥形 齿轮传动机构包括第一锥形齿轮和第二锥形齿轮，所述第一锥形齿轮与计数码轮联动并与 第二锥形齿轮啮合，所述第二锥形齿轮与所述凸轮固定在同一转动轴上；所述第一锥形齿 轮转动轴与计数码轮转动轴平行，所述第二锥形齿轮转动轴与第一锥形齿轮转动轴垂直。
3.根据权利要求1或2所述的单行程往复式机械表头数据传感器，其特征在于，所述凸 轮为渐开线跳跃轮，所述曲臂连杆一端与所述渐开线跳跃轮接触，该接触端从所述渐开线 跳跃轮最高点跳到最低点时，所述曲臂连杆另一端驱动中间传动机构按压机械开关，在所 述渐开线跳跃轮转动过程中的其他位置，所述中间机构对机械开关处于释放状态。
4.根据权利要求3所述的单行程往复式机械表头数据传感器，其特征在于，曲臂连杆 与渐开线跳跃轮接触端装有滚轮，所述滚轮随所述渐开线跳跃轮转动而滚动。
5.根据权利要求3所述的单行程往复式机械表头数据传感器，其特征在于，所述机械 开关采用型号为D2F-01F的单刀双掷开关。
6.根据权利要求1或2所述的单行程往复式机械表头数据传感器，其特征在于，所述机 械开关采用型号为D2F-01F的单刀双掷开关。
专利摘要本实用新型涉及机械式燃气表头数据采集传感器。本实用新型针对现有技术的表头数据传感器开关寿命短，计数不准确的缺点，公开了一种单行程往复式机械表头数据传感器。本实用新型的技术方案是，单行程往复式机械表头数据传感器，包括计数码轮、凸轮、曲臂连杆、中间传动机构、机械开关，所述凸轮通过锥形齿轮传动机构与所述计数码轮联动，所述凸轮转动到某一位置时，驱动所述曲臂连杆通过所述中间传动机构按压机械开关，在所述凸轮转动过程中的其他位置，所述中间机构对机械开关处于释放状态。本实用新型极大地降低了机械开关的疲劳程度，延长了机械开关的寿命。本实用新型结构紧凑，非常适合嵌入机械式燃气表头运行。
文档编号G01F15/07GK201697674SQ20102013504
公开日2011年1月5日 申请日期2010年3月19日 优先权日2010年3月19日
发明者张长明 申请人:四川恒芯科技有限公司