CN101349573A

CN101349573A - 一种光电编码计数装置及其光电编码计数器

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Publication number: CN101349573A
Application number: CNA2008100633812A
Authority: CN
Inventors: 潘洪源
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-08-12
Filing date: 2008-08-12
Publication date: 2009-01-21

Abstract

本发明公开了一种光电编码计数装置及其光电编码计数器，光电编码计数装置设置有红外发射板、计数器字轮、红外接收板，计数器字轮上设置编码孔，根据红外发射管发出的红外光是否通过编码孔被红外接收管接收，红外接收管将光电信号转换成一组二进制编码。光电编码计数器包括计数器架、线路板和5组光电编码计数装置，线路板上设置有微处理器、光电采样电路、无线收发电路，每组光电编码计数装置的红外接收管将对应组的红外发射管的光电信号转换成一组二进制编码，每组二进制编码通过微处理器解码处理转换为光电编码计数器的十进制某位数值，每位十进制数值组合成完整的实际数值，该实际数值由微处理器控制无线收发电路向计数器系统传输。本装置结构设计简单、数据采集准确可靠，方便地实现无线网络自动抄表及实时监控燃气表运行状况。

Description

一种光电编码计数装置及其光电编码计数器

技术领域：

本发明涉及一种基于无线传感器网络的光电编码计数装置及其光电编码计数器，主要应用于家用皮膜燃气表计量计数、计量信息传输，能方便组成无线自动抄表网络。

背景技术：

随着城市化建设推进，管道天燃气普及应用，家用皮膜燃气表用量越来越大，燃气营运企业生产管理、安全管理、抄表管理的问题也随之突出。为适应燃气营运企业的现代化管理预付燃气表、远程自动抄表等智能计量燃气表的需求越来越大。目前，智能燃气表的计数传感器装置大多数是在计数器支架上加装干簧管或霍尔元件，字轮上加装磁铁，干簧管计数是当字轮上磁铁转到干簧管附近时吸合干簧管的金属片闭合得到开头信号；霍尔元件计数是利用装在字轮上二个极性相反的磁铁转到霍尔元件附近磁性产生变化，使霍尔元件发出电信号。

以上采样传感器和传输方式存在问题：

1、由于磁铁与干簧管金属片之间的磁性吸力，使字轮传动阻力加大和抖动，导致燃气表计量灵敏度、计量精度降低；

2、干簧管和霍尔元件都是靠磁性的吸力、磁性极性变化来产生电信号脉冲，有外界磁性干拢无法采集信号；

3、干簧管和霍尔元件采样信号在有电源前提下工作，信号存储是靠记忆存储芯片来完成，一旦断电法记数。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中所存在的上述不足，而提供一种基于无线传感器网络的光电编码计数装置及其光电编码计数器，利用光电转换技术提高可靠性、抗干扰能力，降低成本。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该光电编码计数装置，其特征在于设置有红外发射板、计数器字轮、红外接收板，计数器字轮上设置编码孔，红外发射板设置在计数器字轮的一侧，红外接收板设置在计数器字轮的另一侧，红外发射板上设置若干个红外发射管，红外接收板上设置若干个红外接收管，红外发射管、红外接收管匹配，根据红外发射管发出的红外光是否通过编码孔被红外接收管接收，红外接收管将光电信号转换成一组电信号数据二进制编码。

本发明所述红外发射管、红外接收管分别为5个，计数器字轮设置有0～9十个字，分别对应于二进制编码00101、00011、01010、00110、10100、01100、01001、11000、10010、10001。

本发明所述光电编码计数装置有5组。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案还包括一种带如上所述光电编码计数装置的光电编码计数器，包括计数器架和线路板，线路板上设置有微处理器、光电采样电路、无线收发电路，微处理器与无线收发电路连接，其特征在于设置有若干组分别对应十进制位数值的光电编码计数装置，每组光电编码计数装置的红外发射板、计数器字轮、红外接收板依次安装在计数器架上，红外发射管作为光电采样电路的输入，红外接收管作为光电采样电路的输出与微处理器连接，每组光电编码计数装置的红外接收管将对应组的红外发射管的光电信号转换成一组电信号数据二进制编码，每组二进制编码通过微处理器解码处理转换为光电编码计数器的十进制某位数值，每位十进制数值组合成完整的实际数值，该实际数值由微处理器控制无线收发电路向计数器系统传输。

本发明所述光电编码计数装置通常为5组，每组光电编码计数装置依次对应十进制的个位、十位、百位、千位、万位。

本发明的信号采样是通过红外光电转换取得编码数据信息，光电之间的隔离转换提高了本发明产品的可靠性和抗干扰能力，保证了本发明产品制成的家用皮膜燃气表灵敏度、计量精度和不受磁性的干扰。

本发明的数据是靠计数器字轮编码孔之间通过光电转换得到信息数据，只在需要信息数据时才通电采样，平时无需记忆存储芯片和供电，节省了成本。

本发明集合应用了光机电转换技术、电子信息技术、无线收发技术，信息数据传输是由无线传感器网络来完成，解决了施工、维护、组网及成本高等困难。

附图说明：

图1是本发明实施例光电转换部分示意图。

图2是本发明实施例光电转换原理图。

图3是本发明实施例字轮编码图。

图4是本发明实施例结构示意图。

图5是本发明实施例光电采样电路图。

图6是本发明实施例控制电路图。

具体实施方式：

本发明光电转换原理如图1所示，当红外发射板I上的5个LED红外发射管(DF1～DF5)通电时发出红外光线，红外接收板III上的5个红外接收管(DJ1～DJ5)接收红外光，红外光线或者穿过计数器字轮II的编码孔II-1或者被计数器字轮II挡住，其中收到红外发射管(DF1～DF5中的一个)所发红外光的红外接收管(DJ1～DJ5中的一个)所在光电转换单元就会导通，如图2所示，此时图2中采样点J点电压为0V，表示低电平，以0表示；当红外光被计数器字轮II挡住，即对应的红外接收管没有接收到红外光，此时图2中J点的电压为3V，表示高电平，以1表示；当红外发射板I和红外接收板III上分别有5对红外发射管、红外接收管时，就产生了5个“0”或“1”组成了的一组二进制编码，计数器字轮II的位置不同则对应的编码不同。

参见图1～图6，本发明实施例基于无线传感器网络的光电编码计数装置设置有红外发射板I、计数器字轮II、红外接收板III，计数器字轮II上设置编码孔II-1，红外发射板I设置在计数器字轮II的一侧，红外接收板III设置在计数器字轮II的另一侧，红外发射板I上设置5个红外发射管，红外接收板III上设置5个红外接收管，红外发射管、红外接收管匹配，根据红外发射管发出的红外光是否通过编码孔II-1被红外接收管接收，红外接收管将光电信号转换成一组5位的电信号数据二进制编码。计数器字轮II设置有0～9十个字，分别对应于二进制编码00101、00011、01010、00110、10100、01100、01001、11000、10010、10001。比方说对应于计数器字轮II十进制0的二进制编码为00101(从右向左分别是二进制的第1～第5位)，即红外发射管DF2、DF4、DF5所发红外光穿过计数器字轮II上的编码孔II-1被红外接收管DJ2、DJ4、DJ5接收到从而该位呈现0，红外发射管DF1、DF3所发红外光被计数器字轮II挡住使得红外接收管DJ1、DJ3未接收到从而该位呈现1。其余二进制编码类推。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案还包括一种基于无线传感器网络的光电编码计数器，包括计数器架IV、线路板V和5组依次安装在计数器架IV上的光电编码计数装置，每组光电编码计数装置(如图4从右到左，小数省略)依次对应十进制的个位、十位、百位、千位、万位，其中光电发射接收装置采用双面板，即一面为红外发射板I，另一面为红外接收板III。线路板V上设置有微处理器U4(例如单片机)、光电采样电路、无线收发电路，微处理器U4与无线收发电路连接，线路板V与红外发射板I、红外接收板III连接，红外发射管作为光电采样电路的输入，红外接收管作为光电采样电路的输出与微处理器连接，每组光电编码计数装置的红外接收管将对应组的红外发射管的光电信号转换成一组电信号数据二进制编码，每组二进制编码通过微处理器U4解码处理转换为光电编码计数器的十进制某位数值，每位十进制数值组合成完整的实际数值，该实际数值由微处理器U4控制无线收发电路向计数器系统传输。

本发明实施例采用了5组光电编码计数装置，每组光电编码计数装置的计数器字轮II由单片机扫描控制，将光、机、电转换的编码经过编辑产生数据信号，通过无线收发电路向无线传感器网络传输信息。本发明装置结构设计简单、数据采集准确可靠，安装在家用皮膜燃气表中可方便组合使用，可实现无线网络自动抄表及实时监控燃气表运行状况。

本发明实施例的光电采样电路采用图5的方式组成，其中三极管T0～T3上面电路同三极管T4上面电路，微处理器U4采用普通的单片机，无线收发电路及其无线收发模块可采用现有技术。常规状态下，无线收发模块处于接收状态，当无线收发模块接收天线收到采集换醒信号时，该通过滤波和解码后送到主控单片机的13脚PB1端口，单片机收到采样命令后，单片机的31脚PD1、32脚PD2、1脚PD3、2脚PD4、3脚PD5依次输出低电平，依次驱动图5中的三极管T0、T1、T2、T3、T4使之分别导通，分别给五组红外发射管、红外接收管(每组红外发射管、红外接收管分别有5个红外发射管、5个红外接收管)供电。根据红外发射管所发光是否被图3中对应红外接收管接收到，红外接收管的J1、J2、J3、J4、J5点就对应产生不同的高(1)、低(0)电平，此时单片机的23脚PC0、24脚PC1、25脚PC2、26脚PC3、27脚PC4这5个I/O口就读取采样点J1、J2、J3、J4、J5点高低电平，该5个电平就组成了一个字轮数的编码，五组红外发射管、红外接收管的编码就分别代表个位、十位、佰位、仟位、万位字轮的数据。单片机采集到数据后关闭红外光电管组的电源，单片机将采集到的数据通过13脚PB1端口调制输出，传输到无线传感器网络。为了降低功耗无线收发电路的电源受控于单片机的17脚PB5。

Claims

1、一种光电编码计数装置，其特征在于：设置有红外发射板、计数器字轮、红外接收板，计数器字轮上设置编码孔，红外发射板设置在计数器字轮的一侧，红外接收板设置在计数器字轮的另一侧，红外发射板上设置若干个红外发射管，红外接收板上设置若干个红外接收管，红外发射管、红外接收管匹配，根据红外发射管发出的红外光是否通过编码孔被红外接收管接收，红外接收管将光电信号转换成一组电信号数据二进制编码。

2、根据权利要求1所述的光电编码计数装置，其特征在于：所述红外发射管、红外接收管分别为5个，计数器字轮设置有0～9十个字，分别对应于二进制编码00101、00011、01010、00110、10100、01100、01001、11000、10010、10001。

3、根据权利要求1所述的光电编码计数装置，其特征在于：所述光电编码计数装置有5组。

4、一种带权利要求1所述光电编码计数装置的光电编码计数器，包括计数器架和线路板，线路板上设置有微处理器、光电采样电路、无线收发电路，微处理器与无线收发电路连接，其特征在于：设置有若干组分别对应十进制位数值的光电编码计数装置，每组光电编码计数装置的红外发射板、计数器字轮、红外接收板依次安装在计数器架上，红外发射管作为光电采样电路的输入，红外接收管作为光电采样电路的输出与微处理器连接，每组光电编码计数装置的红外接收管将对应组的红外发射管的光电信号转换成一组电信号数据二进制编码，每组二进制编码通过微处理器解码处理转换为光电编码计数器的十进制某位数值，每位十进制数值组合成完整的实际数值，该实际数值由微处理器控制无线收发电路向计数器系统传输。

5、根据权利要求4所述的光电编码计数器，其特征在于：所述光电编码计数装置为5组，每组光电编码计数装置依次对应十进制的个位、十位、百位、千位、万位。