基于电感式感测技术的数据采集器及数据采集方法
【专利摘要】本发明涉及远程抄表系统。本发明解决了现有远程抄表系统中数据采集器的工艺复杂且计量不准确的问题，提供了一种基于电感式感测技术的数据采集器及数据采集方法，其技术方案为：基于电感式感测技术的数据采集器，包括字轮、非接触式电感传感器、电感至数字转换器及处理器，所述非接触式电感传感器包括异形金属钣金件及无芯感应线圈，所述异形金属钣金件设置在字轮侧面，所述异形金属钣金件的变形与字轮外圈的数字相对应，无芯感应线圈安装在异形金属钣金件相对字轮的同侧，与异形金属钣金件相对应，无芯感应线圈与电感至数字转换器连接，电感至数字转换器与处理器连接。本发明的有益效果是，工艺简单，数据准确，适用于远程抄表系统。
【专利说明】基于电感式感测技术的数据采集器及数据采集方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及远程抄表系统，特别涉及远程抄表系统中的数据采集技术。
【背景技术】
[0002]普通的燃气表或自来水表是机械式燃气表或机械式自来水表，其计数原理是利用燃气或水流的流动带动计数码轮转动进行计数，要实现自动抄表，需要将计数码轮的转动转换成电信号。目前市场上所见到的远程抄表大体分为两类，一类是脉冲式的，另一类是直读式的。
[0003]脉冲式远程抄表系统的传感器主要由干簧管和磁钢构成，将磁钢安装在字轮上，当字轮转动时，磁钢也随之转动，磁钢靠近干簧管时，干簧管的弹片吸合，磁钢离开干簧管时干簧管的弹片断开，采集电路通过判断干簧管的弹片的吸合或断开状态来实现计数。脉冲式远程抄表系统主要存在以下缺陷:1)计数不准确，当燃气表或自来水表附近有外界磁场干扰时，数据不准确，当干簧管的弹片吸合或断开时易发生抖动，这些因素都会造成计数不准确；2)脉冲式传感器由于是采用累加计数的方式，采集电路需要长期供电，如断电则采集电路无法工作，脉冲漏计，会造成数据偏少的现象。
[0004]直读式远程抄表系统主要有电阻式和光电式两种，分别称为电阻式直读表及光电式直读表。
[0005]电阻式直读表的工作原理是:通过在字轮上安装的金属触点，与对应的电路板上的不同电阻接触，通过不同的电阻值来识别字轮的位置，电阻式直读表实现方法是在机械计数器的字轮间固定安装电路板，电路板上均匀分布10片扇形金属片，组成与字轮大小相当的圆形，该金属片接通不同的电阻，每个字轮上安装金属触点，组装后可与电路板接触，这样当字轮转动到某一位置时，触点就接触不同的电路板，可产生不同的电阻值，每个电阻值都对应计数器上的数字，然后由采集电路处理得到相应的数据，完成读表操作。电阻式直读表的特点是:可以从采集电路输出的数据直接读出字轮上的数据，平时无需供电，原理简单，实现容易，一般来说装置可以嵌入表内，对原表结构改动较小，这种方式实现了字轮数字的直读，但也存在一些问题:1)计量问题，字轮属于电阻式直读表的计量记录装置，当有外力与其接触时，会影响计量性能，这需要电阻式直读表厂家重新设计电阻式直读表的字轮组以减小摩擦，这种接触方式经过长时间摩擦会对字轮的转动产生移动的影响；2)工艺问题，由于这种接触是机械接触，其接触力和位置取决于安装过程，字轮组有固有的间隙误差，增加电路板后，电路板与字轮的边缘距离较近，在安装完成后高位字轮无法检测，这样会产生由于安装精度造成高位字轮与电路板刮擦影响转动，同时，安装工序和精度均要求较高，不利于批量生产；3)运行问题，由于接触式主要是通过电阻方式来识别，而电阻会随温度，接触点而发生变化，电阻的温漂和触点的不良接触可能会导致测量盲区或误判，长期运行很难保证可靠性，有时会产生误读现象。
[0006]光电式直读表的工作原理是:在普通燃气表或自来水表的计数器字轮印刷O?9位置的边缘再印刷特定标记(或在字轮上开不同尺寸的孔)，在其外围固定光电传感器及相关电路，外部供电读表时，通过光电传感器判断特定标记“有”和“无”的状态，通过组合编码判断以获得字轮的读数(即窗口值)。这种方法的原理不再是电阻式的模拟计量方式，而是通过对字轮建立数学模型，经过组合计算，得出正确的读数。目前采用的光电式直读表主要有光电对射(透射)式和光电反射式两种，其主要区别在于机械结构和数学算法不同，光电对射(透射)式是在字轮间安装光电器件和电路板的方式，光电反射式是在字轮周围安装光电器件和电路板的方式。光电式直读表有以下特点:直接读取计数器码盘数字(即各字轮窗口数字)得至|」“窗口值”，表内不需设置表底数、表常数等参数，无需存储数据，不存在累计误差，真正实现了“读表”，结束了累计脉冲、换算数值的历史，直读表内电子部分与计数器等装置没有机械接触完全分离，不影响计量精度。光电直读表在克服了电阻式直读表的一些缺点的同时自身也还存在以下缺陷:1)抗干扰性能:采用红外光光电传感器，红外接收管很容易受到外界红外光或者自然光的影响，在极端环境下甚至能致使传感器完全无法工作；2)数据准确性:现在的光电式直读表一个字轮一般采用五对红外传感器来“读数”，理论上五对传感器最多可以分辨32种状态，但字轮特别是高位字轮在一个小范围内的转动是一个连续的过程，这个时候的字轮“读数”只能通过软件来“估计”，在遇到多个字轮同时进位的情况下软件“估计”出来的数据往往是不可靠的，在实际的应用过程中也发现了这样的问题；3)工艺复杂，需要在机械计数器的字轮上安装很多光电装置，同时导致成本较高。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题，就是为了解决现在远程抄表系统中数据采集器的工艺复杂且计量不准确的缺点，提供一种基于电感式感测技术的数据采集器及数据采集方法。
[0008]本发明解决所述技术问题，采用的技术方案是，基于电感式感测技术的数据采集器，包括字轮，其特征在于，还包括非接触式电感传感器、电感至数字转换器及处理器，所述非接触式电感传感器包括异形金属钣金件及无芯感应线圈，所述异形金属钣金件设置在字轮侧面，所述异形金属钣金件的变形与字轮外圈的数字相对应，无芯感应线圈安装在异形金属钣金件相对字轮的同侧，与异形金属钣金件相对应，无芯感应线圈与电感至数字转换器连接，电感至数字转换器与处理器连接。
[0009]具体的，所述异形金属钣金件为电感渐变的不封闭圆环结构，其圆心与字轮同心。
[0010]进一步的，所述异形金属钣金件为铝制异形金属钣金件或不锈钢制异形金属钣金件或导电墨水制异形金属钣金件。
[0011]具体的，所述电感至数字转换器为LDC1000电感至数字转换器。
[0012]基于电感式感测技术的数据采集方法，采用上述基于电感式感测技术的数据采集器，其特征在于，包括以下步骤:
[0013]步骤1、当字轮转动时,带动其上的异形金属钣金件一起转动；
[0014]步骤2、无芯感应线圈实时感应磁通量信息并将其传输给电感至数字转换器；
[0015]步骤3、电感至数字转换器将感应到的磁通量信息转换为数字信号传输给处理器；
[0016]步骤4、处理器根据接收到的数字信号计算出该数字信号对应的数值进行显示。
[0017]本发明的有益效果是，通过上述基于电感式感测技术的数据采集器及数据采集方法，其利用异形金属钣金件与无芯感应线圈实时感应，通过感应磁通量信息准确换算出字轮所显示的数据信息，工艺简单，数据准确，且抗干扰性强。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明实施例的系统框图。
[0019]图2为本发明实施例中异形金属钣金件安装在字轮上的示意图。
[0020]其中，101为异形金属钣金件，102为无芯感应线圈，103为字轮。
【具体实施方式】
[0021 ] 下面结合附图及实施例，详细描述本发明的技术方案。
[0022]本发明的基于电感式感测技术的数据采集器，由字轮103、非接触式电感传感器、电感至数字转换器及处理器组成，其中，非接触式电感传感器包括异形金属钣金件101及无芯感应线圈102，异形金属钣金件101设置在字轮103侧面，所述异形金属钣金件101的变形与字轮103外圈的数字相对应，无芯感应线圈102安装在异形金属钣金件101相对字轮103的同侧，与异形金属钣金件101相对应，无芯感应线圈102与电感至数字转换器连接，电感至数字转换器与处理器连接。本发明的基于电感式感测技术的数据采集方法为:采用上述基于电感式感测技术的数据采集器，当字轮103转动时，带动其上的异形金属钣金件101 —起转动，无芯感应线圈102实时感应磁通量信息并将其传输给电感至数字转换器，电感至数字转换器将感应到的磁通量信息转换为数字信号传输给处理器，处理器根据接收到的数字信号计算出该数字信号对应的数值进行显示。
[0023]实施例
[0024]本例的基于电感式感测技术的数据采集器的系统框图如图1所示，其中，异形金属钣金件101为电感渐变的不封闭圆环结构，其圆心与字轮103同心，其示意图如图2。
[0025]本例的基于电感式感测技术的数据采集器，由字轮103、非接触式电感传感器、电感至数字转换器及处理器组成，其中，非接触式电感传感器包括异形金属钣金件101及无芯感应线圈102，异形金属钣金件101设置在字轮103侧面，所述异形金属钣金件101的变形与字轮103外圈的数字相对应，无芯感应线圈102安装在异形金属钣金件101相对字轮103的同侧，与异形金属钣金件101相对应，无芯感应线圈102与电感至数字转换器连接，电感至数字转换器与处理器连接。
[0026]这里，异形金属钣金件101为电感渐变的不封闭圆环结构，其圆心与字轮103同心，可以为铝制异形金属钣金件或不锈钢制异形金属钣金件或导电墨水制异形金属钣金件。电感至数字转换器为LDC1000电感至数字转换器，其提供了 16位的谐振阻抗和24位的电感值，从而可以在位置感测应用中实现亚微米分辨率。另外，电感式感测还可耐受诸如污垢和灰尘等非导电干扰，从而使其非常适合极端环境和严酷环境。
[0027]使用时，当字轮103转动，则带动其上的异形金属钣金件101 —起转动，无芯感应线圈102实时感应磁通量信息并将其传输给电感至数字转换器，电感至数字转换器将感应到的磁通量信息转换为数字信号传输给处理器，处理器根据接收到的数字信号计算出该数字信号对应的数值进行显示。
[0028]由于异形金属钣金件101的变形与字轮103外圈的数字相对应，因此当字轮103的窗口数值(即显示数据)发生变化时，无芯感应线圈102感应到的磁通量必然发生变化，从而可以通过磁通量的变化计算出当前字轮的窗口数值。
【权利要求】
1.基于电感式感测技术的数据采集器，包括字轮，其特征在于，还包括非接触式电感传感器、电感至数字转换器及处理器，所述非接触式电感传感器包括异形金属钣金件及无芯感应线圈，所述异形金属钣金件设置在字轮侧面，所述异形金属钣金件的变形与字轮外圈的数字相对应，无芯感应线圈安装在异形金属钣金件相对字轮的同侧，与异形金属钣金件相对应，无芯感应线圈与电感至数字转换器链接，电感至数字转换器与处理器链接。
2.根据权利要求1所述基于电感式感测技术的数据采集器，其特征在于，所述异形金属钣金件为电感渐变的不封闭圆环结构，其圆心与字轮同心。
3.根据权利要求2所述基于电感式感测技术的数据采集器，其特征在于，所述异形金属钣金件为铝制异形金属钣金件或不锈钢制异形金属钣金件或导电墨水制异形金属钣金件。
4.根据权利要求2所述基于电感式感测技术的数据采集器，其特征在于，所述电感至数字转换器为LDC1000电感至数字转换器。
5.基于电感式感测技术的数据采集方法，采用如权利要求1?4任一项所述的基于电感式感测技术的数据采集器，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1、当字轮转动时，带动其上的异形金属钣金件一起转动； 步骤2、无芯感应线圈实时感应磁通量信息并将其传输给电感至数字转换器； 步骤3、电感至数字转换器将感应到的磁通量信息转换为数字信号传输给处理器； 步骤4、处理器根据接收到的数字信号计算出该数字信号对应的数值进行显示。
【文档编号】G08C17/04GK103839397SQ201410082943
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年3月7日 优先权日:2014年3月7日
【发明者】徐子林, 王水泉 申请人:四川恒芯科技有限公司