专利名称：码盘式十/二进制存储转换器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到一种可以使普通干式水表具有远程数字通讯功能，称之为“码盘式十/二进制存储转换器”的机电装置。
普通干式水表采用十进制数字显示计量结果，直观清晰；而且它的计数齿轮系统与水源隔绝，杜绝了冬天自来水结冰对水表的破坏作用，延长了使用寿命。但是，由于它不具备数据远传功能，与其他老式水表一样，抄表工作只能依靠就近人工读数来完成。
近几年来，国内已经研制出几种具有远程单向发信功能的民用水表，如广东佛山专利号为95212638和浙江嘉兴专利号为00216848的两种产品即属此类。它们的工作原理，都是在内置或外接电源的前提下，由霍尔元件将水表齿轮的机械转动转换为电脉冲信号，经过整形放大之后再通过导线传送到室外的脉冲计数器进行记录和显示。从其工作方式可以明显地看出，一旦电源发生故障，计数过程将被迫终止。后续用水数据不但无法继续记录，而且也没有什么办法可以弥补。
本实用新型的目的，就是要使普通干式水表具备真正意义上的双向通讯功能，并且克服上述发信水表计数离不开电源的致命局限，从而为解决远程抄表问题提供良好的物质基础。
码盘式十/二进制存储转换器由码盘式十/二进制存储转换开关和以微控制器(俗称单片机)为核心的控制电路板两个部分构成。前者用于水表计数时，将十进制数码转换为二进制形式，并以机械方式存储在二进制码盘上；后者用于接通电源抄表时，控制对二进制码盘上数据的采样和对抄表设备的串行通讯。两者之间经由导线相互连接。
以下结合附图对本实用新型的技术实施方案作具体地说明。
图1是本实用新型提出的码盘式十/二进制存储转换器的主视图，图2为与之对应的零件图。
码盘式十/二进制存储转换器包括一个码盘盒[1]，码盘盒[1]内有一码盘驱动轴[2]，轴上套装有五位十进制显示码盘[3]；十进制显示码盘(外形)[3a]为最低位，它与码盘驱动轴[2]相对固定；其余四位码盘则由码盘[3a]通过拨动齿轮(图中未画出)依次从右往左，即由低位往高位拨动进位。
十进制显示码盘[3]内筋板两侧固定有相互导通的滑动数码触臂[4]和滑动电源触臂[5]；在数码触臂的左侧，设有扇形二进制码盘[6]，它套装在十进制显示码盘[3]的凸台上可相对滑动，并被它的四条二进制状态输出引脚[7]([7a]、[7b]、[7c]及[7d])与控制电路板[8]连接并固定。在滑动电源触臂[5]的右侧，电源引入环[9]穿过码盘盒基座[10]，也固定连接在控制电路板[8]上，并利用绝缘膜[11]与其相邻的扇形二进制码盘[6]的四条二进制状态输出引脚[7]绝缘。
扇形二进制码盘[6]、滑动数码触臂[4]、滑动电源触臂[5]和电源引入环[9]这四个部件组成一只码盘式十/二进制存储转换开关，[4]、[6]和[5]、[9]之间均保持弹性可滑动接触。每只十进制显示码盘[3]配置一只码盘式十/二进制存储转换开关。
扇形二进制码盘[6]是一块圆形的双面印刷电路板，其编码的一面分成十个圆心角为36度的相等扇面。在每个扇面同圆心、三个不同半径的圆环的位置上，以印刷弧段导线为“1”，不印刷弧段形导线为“0”的方式，顺时针、按0～9的顺序依次各印一组四位二进制码(即三环道型)，构成十种不同的机械编码。四位二进制码的权分别定义为8、4、2和1。不同权的二进制码的排列顺序，可根据具体工艺要求任意确定。在本实用新型的实现中采用了三环道型。如面积允许，也可设计成四环道型。在同一码盘各个扇面上，表示“1”的弧段导线中，不同权的“1”弧段相互绝缘；四种同权的“1”弧段分别被四根导线串连起来在码盘的背面引出四个端点，构成码盘式十/二进制存储转换开关的四位二进制码并行输出端，分别经[7a]、[7b]、[7c]、[7d]四只并行引脚输出至控制电路板[8]。
滑动数码触臂[4]与扇形二进制码盘[6]接触部分的形状，是一条从该码盘中心发出、沿半径方向且平行于该码盘平面的直线。十进制显示码盘[3]旋转时，既带动滑动数码触臂[4]同步扫描扇形二进制码盘[6]，也带动滑动电源触臂[5]在电源引入环[9]上旋转，确保电源线路畅通。
如果给电源引入环[9]接通+5伏电源，则滑动数码触臂[4]锁定扇面的机械编码自动转换为四位数字电信号(TTL电平)由[7a]、[7b]、[7c]及[7d]并行输出。
控制电路板[8]也是一块圆形的双面印刷电路板，其半径略小于干式水表的横截面半径。
构成系统控制电路[12]的器件主要是一片AT89C2051单片机芯片和若干片具备三态输出门的八位并行输入/输出锁存器芯片40373。图3是控制系统电原理图，图4是控制系统信息流程图。
扇形二进制码盘[6]的并行输出端分别连接到锁存器并行输入端。各锁存器的八位三态并行输出端都连接在单片机的八位并行口P1.0～P1.7上。两根双向异步通信总线和两根电源线经印刷电路板上的四芯电缆插座[13]引出水表外壳连接至抄表设备。
在水表处于计数状态时，控制电路不工作，所以不需要电源。水流驱动干式水表的计数齿轮系统，带动十进制显示码盘[3]旋转，滑动数码触臂[4]与十进制显示码盘[3]同步转动，依次扫描扇形二进制码盘[6]上的十组机械编码。而且，滑动数码触臂[4]在扇形二进制码盘[6]上锁定的二进制码，始终同步于十进制显示码盘[3]所显示的十进制码。
具备上述结构的若干只水表，以抄表设备为中心组成的一个微电脑多机通信系统，不抄表时与普通水表系统没有什么差别。在远程抄表时，由人工经抄表设备接通系统电源后，网络中所有的微电脑上电复位开始工作；各只水表的码盘式十/二进制存储转换器锁定的十进制数码的机械编码，同时被自动转换为电信号送到锁存器的输入端等待采样；微电脑软件开始运行，等待接收抄表设备发来的抄表指令。系统中的任何一只水表，一旦接到抄表指令，控制电路板[8]上的微电脑控制电路就启动采样程序，对码盘式十/二进制存储转换器的输出进行采样，并将数据以异步串行通信方式发送到抄表设备。传输速率大于110bit/s。发送结束后恢复待命状态。
抄表设备依次向各只水表发出抄表命令并接收各水表发回的水量数据。完成一次远程抄表任务之后，人工关断系统电源结束抄表工作。
在抄表过程中水表的机械计数工作照常进行，抄表所得到的结果实际上是水表十进制码盘所显示数据的复制数据，所以两者具有相同的精度和准确度。
权利要求1.一种码盘式十/二进制存储转换开关，其特征是一块中心有一圆形安装孔的圆形的双面印刷电路板，该板编码的一面分成十个圆心角都为36度的相同扇面；在每个扇面同圆心的三个不同半径的圆环的位置上，以印刷弧段形导线为“1”，不印刷弧段形导线为“0”的方式，顺时针、按0～9的顺序依次各印刷一组四位二进制码，即三环道型，构成扇形二进制码盘[6]；四位二进制码的权分别为8、4、2、1，其具体排列顺序可根据工艺要求任意选择；同一个码盘上的十组二进制码中，所有同权的二进制码均具有相同的半径；在所有表示二进制码“1”的弧段中，各不同权的“1”弧段之间相互绝缘，而四种同权的“1”弧段则分别用四根导线串联起来引出，形成四个端点，这四个端点即为码盘式十/二进制存储转换开关的四位二进制码并行输出端[7a]、[7b]、[7c]、[7d]；相互连接、固定安装在十进制显示码盘[3]内筋板两侧的滑动数码触臂[4]和滑动电源触臂[5]，分别与扇形二进制码盘[6]和电源引入环[9]弹性滑动接触；滑动数码触臂[4]与扇形二进制码盘[6]接触部分的形状为一条从该码盘平面中心发出且平行于该码盘平面的直线，随着十进制显示码盘[3]的转动，滑动数码触臂[4]将依次划过码盘上对应0～9的各组扇面二进制码；如果给电源引入环[9]接通+5V电源，则滑动数码触臂[4]所在扇面的四位二进制码将以“1”为高电平、“0”为低电平的形式输出。
2.根据权利要求1所述的码盘式十/二进制存储转换开关，其特征在于在每个扇面同圆心的四个不同半径的圆环的位置上，以印刷弧段形导线为“1”，不印刷弧段形导线为“0”的方式，顺时针、按0～9的顺序依次各印刷一组四位二进制码，即四环道型，构成扇形二进制码盘[6a]。
专利摘要本实用新型公开了一种能使干式水表增加通讯功能的码盘式十/二进制存储转换器。二进制码盘[6]固定在控制电路板[8]上,与数显码盘[3]同轴并可相对运动。滑动数码触臂[4]固定在[3]的内筋上,在[3]的带动下滑动扫描二进制码盘[6],扫描到的二进制码与[3]的十进制码保持同步。如接通电源,滑动数码触臂[4]在二进制码盘[6]上的机械位置即自动转换为数字信号送至锁存器。供控制电路对其采样并经串行口发送给接收设备。
文档编号G06F7/38GK2491810SQ0123462
公开日2002年5月15日 申请日期2001年8月28日 优先权日2001年8月28日
发明者王杰, 郑健强 申请人:王杰, 郑健强