一种燃气表计度码盘的制作方法

本实用新型涉及燃气表计度码盘，特别涉及一种燃气表计度码盘。

背景技术：

一般的民用燃气表都是机械字轮计度器，它只能作为就地数字查看用，如果要对民用燃气表进行远程抄表和进行数码显示，则需要对这种燃气表进行改进，使计度器的计度数字能够变成电信号进行传输，才能实现远程抄表和数码显示。

现有的对燃气表的机械字轮计度器进行改进的方法是将计度器设计多个透光孔，用光电耦合电路编码方式把计度器的数字位置转变成电信号。

目前，在计度器的透光孔和编码方式设计中出现了很多方法，但这些方法都存在由于安装误差和光电耦合位置不准确以及其他因素造成的错误码情况。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种燃气表计度码盘。所述的计度码盘采用了用于数据检测的半圆弧环形透光孔外加一位用于数据锁存的圆形透光孔的设计，采用这种透光孔的设计和计度码盘的编码方法在单片机读取编码的过程中明显减少了错码率。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种燃气表计度码盘，包括计度码盘及其控制电路板，所述的计度码盘为圆形结构，中间开有安装孔，圆周外沿设有轮齿，每两个轮齿为一个计度码，从0-9布置，每个码盘为一个计量位，根据计量位(如：个、十、百、千、万)设置所述燃气表的码盘数量。

在所述的计度码盘盘内设有半圆弧环形透光孔，在每个计度码轮齿范围内均设有圆形透光孔。

所述的计度码盘控制电路板包括单片机芯片、模拟开关芯片、光电耦合矩阵电路、三极管行选择电路及其外围电阻和电容。

所述的光电耦合矩阵电路每列为一个计量位，列数根据计量位数设置，每列中含有六个光电耦合单元，每个光电耦合都单元包括一对红外发光二极管和光敏三极管，其中五个 光电耦合单元为数据检测位，另一个光电耦合单元为数据锁存位。

所述的计度码盘控制电路板布置为一个主控制板和若干个检测电路板，检测电路板安装在底板上，通过信号电缆与主控制板相连接，每个检测电路板各检测一位码盘位置数据，检测电路板数量根据计量位进行设置，所述的检测电路板一侧开有半圆槽，将光电耦合矩阵电路中的每列的六个光电耦合单元中的五个光电耦合单元布置在一个检测电路板上并按半圆周均匀布置，与计度码盘的半圆弧环形透光孔相对应，进行数据检测，另一个光电耦合单元布置在半圆周外部，与计度码盘的圆形透光孔相对应，进行数据锁存。

所述的计度码盘控制电路板的主控制板上设有单片机芯片、模拟开关芯片、三极管行选择电路及其外围电阻和电容，所述的单片机芯片优选型号为：STM32,模拟开关芯片优选型号为：CD4051。

所述的模拟开关芯片通过I0/O0-I4/O4端子连接光电耦合矩阵电路的列输出信号端，通过数字输出端口A0-A2连接单片机芯片的D7-D9端子，通过I5/O5连接单片机的A/D端子，由单片机的D7-D9端子发出列选择指令，模拟开关芯片的A0-A2接收到列选择指令，检测各列的信号状态，通过模拟输出端口I5/O5把检测到的数据传送给单片机芯片的数据端口A/D。

所述的单片机芯片还通过数据端口D1-D6连接三极管行选择电路，并通过三极管行选择电路连接光电耦合矩阵电路的行输入端，通过控制每个三极管的通断控制各行中光电耦合单元的红外发光二极管是否被点亮。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的燃气表计度码盘及其控制电路板的设计采用单片机控制三极管行选择电路，控制行扫描的时间，只有在需要抄表时才进行扫描，降低了设备的功耗。另外，扫描时进行逐行扫描，使光电耦合信号不受周围临近信号的干扰，降低了错误率。

2、本实用新型的燃气表计度码盘设计了数据锁存位，当数据锁存位接到导通信号时，才将各列接收的信号发送给模拟开关芯片的I/O接收端，数据锁存位能够使计度码盘在转到位时才将信号进行发送，避免了没转到位时，由于安装造成的两个位置边缘的信号错误。

3、本实用新型燃气表计度码盘，采用的透光孔的设计使数据的在变换时，使码盘在转动时，每次只有一个数据位发生变化，对比二进制循环编码方式，这种编码方式不易受到干扰而发生数据错误，错误率明显降低。

附图说明

图1是本实用新型的计度码盘结构示意图；

图2是本实用新型的检测电路板结构示意图；

图3是本实用新型的检测电路板布置结构示意图；

图4是本实用新型的控制电路原理图；

图5是本实用新型的编码原理示意图。

其中：1-轮齿 2-锁存位圆形透光孔 3-检测位半圆弧环形透光孔 4-安装孔 5-检测位光电耦合单元 6-锁存位光电耦合单元 7-检测电路板 8-底板

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型提供的具体实施方式进行详细说明。

一种燃气表计度码盘，包括计度码盘及其控制电路板。

如图1所示，所述的计度码盘为圆形结构，中间开有安装孔4，圆周外沿设有轮齿1，每两个轮齿为一个计度码，从0-9布置，每个码盘为一个计量位，根据计量位(如：个、十、百、千、万)设置所述燃气表的码盘数量。

在计度码盘盘内设有半圆弧环形透光孔3，在每个计度码轮齿范围内均设有圆形透光孔2。

如图4所示，所述的计度码盘控制电路板包括单片机芯片、模拟开关芯片、光电耦合矩阵电路、三极管行选择电路及其外围电阻和电容。

所述的光电耦合矩阵电路每列为一个计量位，列数根据计量位数设置，每列中含有六个光电耦合单元，每个光电耦合都单元包括一对红外发光二极管和光敏三极管，其中五个光电耦合单元为数据检测位，另一个光电耦合单元为数据锁存位。

如图2、3所示，所述的计度码盘控制电路板布置为一个主控制板和若干个检测电路板7，检测电路板7安装在底板8上，通过信号电缆9与主控制板相连接，每个检测电路板7各检测一位码盘位置数据，检测电路板7数量根据计量位进行设置，所述的检测电路板7一侧开有半圆槽，将光电耦合矩阵电路中的每列的六个光电耦合单元中的五个光电耦合单元5布置在一个检测电路板7上并按半圆周均匀布置，与计度码盘的半圆弧环形透光孔3相对应，进行数据检测，另一个光电耦合单元6布置在半圆周外部，与计度码盘的圆形透光孔2相对应，进行数据锁存。

如图4所示，所述的计度码盘控制电路板的主控制板上设有单片机芯片、模拟开关芯片、三极管行选择电路及其外围电阻和电容，所述的单片机芯片优选型号为：STM32,模拟开关芯片优选型号为：CD4051。

所述的模拟开关芯片通过I0/O0-I4/O4端子连接光电耦合矩阵电路的列输出信号端，通过数字输出端口A0-A2连接单片机芯片的D7-D9端子，通过I5/O5连接单片机的A/D端子，由单片机的D7-D9端子发出列选择指令，模拟开关芯片的A0-A2接收到列选择指令，检测各列的信号状态，通过模拟输出端口I5/O5把检测到的数据传送给单片机芯片的数据端口A/D。

所述的单片机芯片还通过数据端口D1-D6连接三极管行选择电路，并通过三极管行选择电路连接光电耦合矩阵电路的行输入端，通过控制每个三极管的通断控制各行中光电耦合单元5的红外发光二极管是否被点亮。

一种燃气表计度码盘的计度方法，包括以下步骤：

步骤一、将所述的计度码盘控制电路板中的检测电路板7按计量位数顺序布置，使每个检测电路板7的半圆弧圆心与每个计度码盘的圆心相对应，使计度码盘上的半圆弧环形透光孔3与检测电路板上按半圆周布置的五个光电耦合单元5相对应。

步骤二、由单片机芯片的数据端D1首先发出一个脉冲，三极管开关T1导通使每个计量位的第一行的光电耦合单元5的红外发光二极管通电发光，这时，如果这个红外发光二极管位于计度码盘半圆弧环形透光孔3中，其所对应的光敏三极管即接收到信号，并把信号发送给模拟开关芯片的I/O接收端。

步骤三、由单片机的D7-D9端子发出列选择指令，模拟开关芯片的A0-A2接收到列选择指令后，检测各列的信号状态，通过模拟输出端口I5/O5把检测到的数据按列选择顺序传送给单片机芯片的数据端口A/D。

步骤四、按上述步骤二和步骤三方法依次将第二行-第五行光电耦合单元5的红外发光二极管点亮，其数据信息也依次最终由单片机的数字输入端口进行接收；扫描时进行逐行扫描，使光电耦合信号不受周围临近信号的干扰，降低了错误率。

进一步地，在每次将各行的光电耦合单元的红外发光二极管点亮的同时，由单片机的D6端子发出脉冲，使第六行的光电耦合单元6的红外发光二极管点亮，这个控制位为数据锁存位，当数据锁存位接到导通信号时，才将各列接收的信号发送给模拟开关芯片的I/O接收端，数据锁存位能够使计度码盘在转到位时才将信号进行发送，避免了没转到位时，由于安装造成的两个位置边缘的信号错误。

当数据锁存位接到信号并将各列接收的信号发送给模拟开关芯片的I/O接收端后，单片机结束本行的脉冲输出，并开始下一行的脉冲输出，保证了数据接收的准确性。

步骤五、单片机每次读取一行的所有列的信号状态，并按每个列进行保存，按信号的 状态判断计度码盘的位置，并由计度码盘的位置判断计度器读数。

进一步地，计度码盘位置信息由光电耦合电路是否接通的数据信息进行编码和判断，优选地进行下列编码：

如图5所示，当计度码盘的半圆弧环形透光孔3旋转到五个红外发光二极管全部露出时，即信号为11111时，编码为0。

计度码盘进行逆时针旋转，当半圆弧环形透光孔3旋转到下部四个红外发光二极管全部露出，而最上面的红外发光二极管被遮挡时，即信号为01111时，编码为1。

以此类推，计度码盘位置编码如下：

0：11111 1：01111 2：00111 3：00011 4：00001 5：00000

6：10000 7：11000 8：11100 9：11110

这种计度码盘以及编码方法的设计使数据的在变换时，使码盘在转动时，每次只有一个数据位发生变化，对比二进制循环编码方式，这种编码方式不易受到干扰而发生数据错误，错误率明显降低。

以上实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。