基于塑料光纤传感与通讯的光电编码计数器的制作方法

本发明涉及一种光电编码计数器，尤其是一种以塑料光纤及单芯光收发器件为光电转换传感器、并以塑料光纤传输通讯的光电编码计数器。

背景技术：

步进字轮式计数器因其简单，判读直观容易，而在电能表、燃气表、水表、热量表等计量器具中仍被广泛应用。在当下计量表具向智能化、远传化发展的情况下，将传统步进字轮式计数器改造成了光电编码计数器。现有的光电编码计数器采用成对的发光器件与感光器件来实现对字轮式计数器的光电转换，发光器件与感光器件之间相隔有一定距离，在各种表具环境下，感光器件接收信号会减弱，因而影响光电编码计数器的灵敏度，同时也难免会受到外界的光线干扰和电磁干扰。

技术实现要素：

本发明目的是，提供一种基于塑料光纤传感与通讯的光电编码计数器。

为实现上述目的，本发明的技术方案是，一种基于塑料光纤传感与通讯的光电编码计数器，其特征在于：构成包括有，步进字轮计数器、塑料光纤及单芯光收发器以及通讯模块，所述步进字轮计数器的每个字轮端面或圆周面设置有光反射编码区域，若干塑料光纤的一端连接数量相等的单芯光收发器，这些塑料光纤的另一端为发光受光端，塑料光纤的发光受光端面紧靠字轮设置有光反射区域的端面或圆周面。

在上述技术方案中，在步进字轮计数器的每个字轮的一侧端面上按编码规则设置若干编码光反射带，若干根塑料光纤固定于字轮编码光反射带的同一侧，这些塑料光纤端面位于正对字轮转动过程中编码光反射带所要经过轨迹线、且紧贴字轮端面，这些塑料光纤的另一个端面与单芯光收发器呈光连接，单芯光收发器与光电编码处理及通讯模块相连接，光电编码处理及通讯模块将步进字轮计数器在测量时刻各字轮位置信息转换译码电信号远传至主站或采集器。

在上述技术方案中，所述步进字轮计数器每个字轮端面上设置有同心圆且半径相同的三段光反射条，三段光反射条圆弧所对圆心角分别为24度、96度和60度，位于字轮一侧的塑料光纤固定板上固定有五根塑料光纤，这五根塑料光纤也是同心圆均匀分布，塑料光纤两两之间所形成的圆心角为72度，五根塑料光纤的发光和受光端面垂直且紧靠字轮设置有编码光反射条的端面，每根塑料光纤距离计数器旋转轴线的距离相同且与三段光反射条距离计数器旋转轴线的半径距离相同。

在上述技术方案中，所述步进字轮计数器每个字轮端面上设置编码片，在编码片上印制有同心圆但半径不同的编码光反射条段，形成一个二进制（8421码）编码片，位于字轮一侧固定板上设置有四根塑料光纤，这四根塑料光纤的发光和受光端面垂直且紧靠字轮设置有编码光反射条的端面，这四根塑料光纤距离计数器旋转轴线的径向距离与编码片上的四层光反射条距离计数器旋转轴线的的半径距离相同。

在上述技术方案中，在步进字轮计数器的每个字轮的圆周面上按编码规则设置若干编码光反射带，若干根塑料光纤沿字轮径向设置，即这些塑料光纤发光受光端面正对且紧靠字轮转动过程中字轮圆周面上光反射带所要经过轨迹线，这些塑料光纤的另一个端面与单芯光收发器呈光连接，单芯光收发器与光电编码处理及通讯模块相连接，光电编码处理及通讯模块将步进字轮计数器在测量时刻各字轮位置信息转换译码电信号远传至主站或采集器。

在上述技术方案中，所述单芯光收发器以半双工模式工作。

本发明的优点

1.塑料光纤的发光、受光端面紧靠字轮端面或周面，塑料光纤发出的光线泄露少。光电转换灵敏度高，脉冲计数可靠。另外，塑料光纤光收发器可工作在单一波长（如蓝光、绿光或红光），这样能提高对背景光线抗干扰能力。

2.塑料光纤线径细，通常在1毫米以内，加之其紧靠字轮上的光反射区，可以提高字轮位置的读取精度，也利于机械式光电编码计数器的微型化。

3.采用单芯塑料光纤光收发器作为光电传感器，单芯光收发器的半双工工作的时间间隔可以调整设定，采用定时或受令读取字轮位置信息的工作模式，电能消耗省，且具有较强的抗电磁干扰能力。

4.塑料光纤可以不受环境潮湿的影响，组网布线容易，成本相对较低。

附图说明

图1是本发明光电编码计数器与塑料光纤及单芯光收发器的连接结构，以及远传通讯示意图。

图2是本发明实施例一的光电编码字轮示意图。

图3是本发明实施例一的光电编码字轮及塑料光纤固定板示意图。

图4是本发明实施例二的光电编码字轮示意图。

图5是本发明实施例二的光电编码字轮及塑料光纤固定板示意图。

图6是本发明实施例三的光电编码字轮与塑料光纤及固定板示意图。

以上附图中，1是流量计量表具，2是步进字轮计数器，3是塑料光纤束，4是单芯光收发器组，5是光电编码处理及通讯模块，6是电池，7是主站，8是采集器，21是字轮，22是圆心角为24度光反射条，23是圆心角为96度光反射条，24是圆心角为60度光反射角，31是塑料光纤固定板，32是塑料光纤安装孔，33是光反射条，34是字轮，41是字轮，42是光反射印制板，43是光反射条，44是塑料光纤固定板，45是塑料光纤，51是字轮，52是塑料光纤固定板，53是塑料光纤发光受光端，54是字轮圆周面光反射编码条，55是计数器轴，56是计数器框架。

具体实施方式

实施例一

本实施例如附图2、3所示，步进字轮计数器字轮端面采用格雷编码，即在步进字轮计数器每个字轮端面上设置有同心圆且半径相同的三段光反射条22、23、24，三段光反射条圆弧所对圆心角分别为24度、96度和60度，位于字轮一侧的塑料光纤固定板31上固定有五根塑料光纤，这五根塑料光纤也是同心圆均匀分布，塑料光纤两两之间所形成的圆心角为72度，五根塑料光纤的发光和受光端面垂直且紧靠字轮设置有编码光反射条的端面，每根塑料光纤距离计数器旋转轴线的距离相同且与三段光反射条距离计数器旋转轴线的半径距离相同。

实施例二

本实施例如附图4、5所示，步进字轮计数器每个字轮41端面上设置编码片42，在编码片42上印制有同心圆但半径不同的编码光反射条段43，形成一个二进制（8421码）编码片，位于字轮一侧固定板44上设置有四根塑料光纤，这四根塑料光纤的发光和受光端面垂直且紧靠字轮设置有编码光反射条的端面，这四根塑料光纤距离计数器旋转轴线的径向距离与编码片上的四层光反射条距离计数器旋转轴线的的半径距离相同。

实施例三

本实施例如附图6所示，在步进字轮计数器的每个字轮的圆周面上按编码规则设置若干编码光反射带，若干根塑料光纤沿字轮径向设置，即这些塑料光纤发光受光端面正对且紧靠字轮转动过程中字轮圆周面上光反射带所要经过轨迹线，这些塑料光纤的另一个端面与单芯光收发器呈光连接，单芯光收发器与光电编码处理及通讯模块相连接，光电编码处理及通讯模块将步进字轮计数器在测量时刻各字轮位置信息转换译码电信号远传至主站或采集器。

上述实施例给出的基于塑料光纤传感与通讯的光电编码计数器基于光电技术和微电子技术的一种位置识别技术，因此它与测量形式、测量精度、测量方法均无关，可以说是传统机械式表具的一种“显示方式”。从测量技术角度来看，光电直读式不是二次测量，直接读取的是机械式计数器码盘数字即“窗口值”，表内不需要设置表底数、表常数等参数，无需存储数据，不存在累计误差，是真正意义上的“读表”。而且，光电直读式燃气表中的光电传感部分与表具内部的计数器等装置是完全分离，没有机械接触，因而不会影响计量精度。

将上述实施给出的基于塑料光纤传感与通讯的光电编码计数器与塑料光纤通讯模块相结合，构成如附图1所示的通讯系统，可以将流量计量光信号转换成电信号，同时还可以转换成无线电信号rf，或转换成485总线信号，可方便地为每一块独立的流量计量表具提供组网远传的通讯接口，具有较强的网络接入特性。