專利名稱：機械計數器的數據采集方法及處理系統的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于對儀器、儀表的顯示數據進行自動化管理，具體涉及到各種儀器、儀表內機械式計數器所給出的計量數據采集方法及處理系統。
目前，在物流量的檢測和計量方面，不少儀器、儀表上均采用機械式計數器來顯示或指示計量數據，如電表、煤氣表、水表等。為實現計量數據的自動化紀錄、抄取、存儲及打印等，技術解決方案之一是用電子計數裝置代替原機械式計數器、或加裝在原儀器、儀表上，實現實時計量和現場顯示，也可通過信號傳輸導線完成數據傳輸，以達到計量數據的自動化紀錄、方案之二是原機械式計數器上安裝由工作電源激勵的傳感裝置，檢測物流量，采集傳感信號，再通過傳輸導線送至以微處理器為核心的集中存儲系統。這些技術方案的共同缺陷是在連續(xù)采集計量數據時必須配備不間斷工作電源，晝夜或全天候工作，采集或傳輸的是數字信號或開關信號。一旦電源發(fā)生故障或更換電池會使計存數據受到損壞以致丟失，缺乏數據的安全性和可靠性，帶來繁重的后續(xù)維護工作。另外，信號長距離傳輸品質以及抗干擾性能并不優(yōu)越，具體實施明顯出現局限性。
本發(fā)明的目的在于提供一種連續(xù)采集計量數據信號時不需配備工作電源的機械式計數器的計量數據采集方法以及計量數據信號傳輸的處理系統。
本發(fā)明的采集方法是這樣實現的;機械式計數器從個位開始。每個整數位計數輪或指針盤，當顯示或指示數字的同時，給出與該數字相對應的電阻值，每個整數位計數輪或指針盤上的數字0-9對應有十個離散相異的電阻值，計數器在顯示和指示數字計量數據的同時，給出與數字計量數據相對應的可供傳輸的電阻序列值。
本發(fā)明的處理系統是這樣實現的，經數據信號傳輸電路，在控制信號作用下，將采集到的計量數據電阻序列值變換成電流序列值，電流值模擬信號經傳輸屏蔽線及干線電纜，由數據存儲、記抄裝置經A/D變換，數字統計識別后，還原為原機械計數器上的數字計量數據。


圖1為本發(fā)明的總框圖。
圖2為信號處理時序圖。
圖3為計數輪的電阻分布示意圖。
圖4為計數輪加裝電磁吸合裝置示意圖。
圖5為指針盤正面結構示意圖。
圖6為指針盤反面電阻分布示意圖。
圖7為指針盤加裝電磁吸合裝置示意圖。
以下結合實施方案和附圖對本發(fā)明作詳細描述。
機械式計數器有兩種結構形式，一種為計數輪式，另一種為指針盤式。計量數據的采集方法就是在每個整數位計數輪或指針盤上分布具有一定連接形式的電阻網絡電阻網絡中的電阻元件可以是串接，也可以是并接，電阻網絡形成一個靜接地端以及與計數輪或指針盤上的每個數字0-9相對應的動接觸端，動接觸端經位于計數輪或指針盤上的導電介質，由導電體將采集到的電阻值序列傳輸出去。導電介質成為動接點。
電阻網絡中的電阻元件可以采用二級管、線繞電阻、陶瓷電阻、金屬電阻及無引線電阻等。
對于輪式計數器，如圖3所示，從個位開始，每個整數位數字計數輪4的內側底面上都均勻分布有相互串接的與計數輪4上的顯示數字0-9相對應的10個電阻5，形成了一個電阻網絡，電阻網路的接地端與計數輪4的中心金屬軸6接觸，中心金屬軸6成為向外傳輸數據信號的靜接點，電阻網絡的10個動接觸端與位于計數輪4輪面上的金屬字模片7，也即導電介質相連，金屬字模片7上有0-9十個空心數字，側邊伸出的10個導電片8折回計數輪4的內側并與相應的電阻5連接，金屬字模片7作為向外傳輸計量數據的動接點，作為導電體的彈性觸針排9與輪面上的金屬字模片7直接相接觸，或通過電磁吸合裝置10，在需要傳輸并記錄采集的數據信號時，線圈11通電，銜鐵12將彈性觸針排9吸合到作為導電介質的金屬字模片7上，這樣在靜接點和動接點之間得到一對應于此刻計數輪4所顯示的數字計量數據的電阻值。電磁吸合裝置10和銜鐵12可固定在機械計數器的框架13上，如圖4所示。
對于指針盤式計數器，如圖5、圖6所示，原有的帶有指針14的數字面盤被具有相同幾何形狀的雙面印刷電路板15所取代，從個位開始，每個整數位指針盤15正面所標的計量用指示數字范圍內都均勻分布有10個相互隔離印制的銅箔園弧片16，數字范圍之外有一印制的封閉敷銅園環(huán)17，每個整數位指針盤15的背面都均勻分布有與所標的計量數字相對應的相互串接的10個電阻18，電阻網絡的接地端由印刷導線連至印刷板15的邊沿插腳19上，成為靜接點，電阻網絡的十個數字接觸端通過通孔分別連至指示盤正面的與計量數字相對應的園弧片16上，形成動接點，指針14的根部連接一銜鐵20，銜鐵20通過彈簧與傳動齒輪軸相連，指針14的頭部連接一帶有兩個觸頭的導電體21，指針盤15上同樣有電磁吸合裝置22，在需要傳輸并紀錄采集的數據信號時，電磁吸合裝置使指針14下壓，導電體21的兩個觸頭分別與園弧片16和園環(huán)17接觸，在靜接點和動接點之間得到一對應于此時指針14所指計量數字的電阻值。
之所以采用電磁吸合裝置，是為了使導電體與導電介質減少不必要的摩擦，在需要紀錄采集到的與計數輪上所顯示的計量數字或指針盤所指示的計量數字相對應的計量電阻值信號時，才使導電體與導電介質相接觸，消除了由于連續(xù)不間斷的摩擦接觸所可能產生的故障點。電磁吸合裝置還可包括有繼電器。另外，導電介質選用這種粘結在計數輪面上的帶有空心數字的金屬字模片，既不影響計數輪所要顯示的計量數字，又保證了導電介質與導電體的良好接觸，信號傳輸可靠、安全，指針盤式計數器也是如此，它們既保持了計數器原有的結構和動能，又使其具有傳感計量數據的作用，成為具有可傳輸計量數據的傳感式機械計數器，導電介質和導電體還可有其它多種形式。
本發(fā)明的數據信號傳輸電路包括控制信號處理單元，譯碼電路、采集模擬開關、恒流源及V/I變換單元，數據信號傳輸電路的工作電源在傳輸采集到的計量數據時由數據存儲、計抄裝置供給，傳輸電路在譯碼符合時，由存儲、計抄裝置發(fā)出時序控制信號，按時序對整數位計數輪或指針盤對應的采集電阻值進行傳輸，形成依千、百、十、個順序的電流序列值，有三芯屏蔽傳輸導線與數據信號傳輸電路連接，輸出的模擬信號是十個離散電流值，電流范圍限定在規(guī)定的標準之內。
本發(fā)明的數據存儲，計抄裝置是以微處理器為核心，包括I/V變換單元，A/D變換單元，微處理器、存儲器液晶顯示板，微打印機及電源電路，由于數據采集、傳輸過程中存在著種種隨機因素以及干擾，將會引起測量誤差，每個整數位上的電流信號經A/D變換，得到的二進制數值不見得是計量數字本應對應的量代數值。鑒于采集，傳輸過程是模擬信號測量、傳遞，測量數值符合正態(tài)分布規(guī)律，計量數字應該對應于量化后的數值的期望值，A/D變換后得到的數值應落入十個離散的期望值為中心的區(qū)間中的某一個之中，數據存儲、計抄裝置對接收的電流信號采用所謂數字統計識別方法處理，即計量數字本應對應的量代數值作為信號A/D變換后得到的數值的統計平均值，數字0-9對應于這樣十個期望值為中心的分離的數值區(qū)間;微處理器讀入的數值，由它所屬的區(qū)間判定為該區(qū)間的中心值，將數值還原為數字0-9之中的某一個，電流序列值還原為與計數器的計量數據相同的數值，然后存儲，可供顯示和打印輸出。信號的抗干擾性能明顯增強。
本發(fā)明的三芯屏蔽傳輸導線分別接于電源饋線、時序控制線、模擬信號線，屏蔽作為地線，三芯屏蔽傳輸導線通過接線盒1與干線電纜2相連，干線電纜2上設有一個供數據存儲，計抄裝置使用的總接口3。
本發(fā)明實施例所用的電阻是由無引線電阻通過表面裝接技術(SMT)焊接于印刷電路基片上，數據信號傳輸電路與機械式計數器之間有六條導線連接，可采集四位數據，其中一條是連通電磁吸合裝置中的線圈的，流入的電流約10mA左右，恒流源單元電流選為1-5mA，輸出電流序列值在0-10mA范圍內，數據存儲、計抄裝置使用9V電源，時序控制信號由軟件形成，大約110HZ，電阻值在330Ω-470Ω之間。
圖2中，t1、t4、t7、t10為電流模擬信號A/D變換開始;t2、t5、t8、t11為A/D變換結束，數據讀入處理開始;t3、t6、t9、t12為數據處理結束，下一信號開始。
權利要求
1.一種機械計數器的數據采集方法，其特征在于從個位開始，每個整位數計數輪或指針盤，當顯示或指示計量數字的同時，給出與該計量數字相對應的電阻值，計量數字0-9對應有十個離散相異的電阻值，計數器在顯示和指示數字計量數據的同時，給出與數字計量數據相對應的可供傳輸的電阻序列值。
2.如權利要求1所述的數據采集方法，其特征在于每個整數位計數輪或指針盤上分布具有一定連接形式的電阻網絡，電阻網絡形成一個靜接地端以及與計數輪或指針盤上的每個計量數字相對應的動接觸端，動接觸端經位于計數輪或指針盤上的導電介質，由導電體將采集到的電阻序列值傳輸出去。
3.如權利要求2所述的數據采集方法，其特征在于通過電磁吸合裝置使導電體與導電介質相接觸。
4.如權利要求1、2或3所述的數據采集方法，其特征在于電阻網絡中的電阻相互串接或相互并接，電阻采用二級管或線繞電阻、陶瓷電阻、金屬電阻、無引線電阻。
5.如權利要求4所述的數據采集方法，其特征在于計數輪上的導電介質為粘接在計數輪輪面上的帶有空心數字的金屬字模片。
6.如權利要求4所述的數據采集方法，其特征在于指針盤采用雙面印制電路板，指針盤上的導電介質為在指針盤正面均勻分布著的與計量數字相對應的相互隔離的銅箔園弧片，電阻分布在指針盤的背面，指針盤的正面有封閉的敷銅園環(huán)，導電體與指針的背面連接，導電體上有兩個分別與園弧片和園環(huán)相接觸的觸頭。
7.一種機械計數器的數據采集處理系統，其特征在于經數據信號傳輸電路，在控制信號作用下，將采集到的計量數據電阻序列值變換成電流序列值，電流值模擬信號經傳輸屏蔽線及干線電纜，由數據存儲、計抄裝置經A/D變換、數字統計識別后，還原為供存儲、顯示或打印的原機械計數器上的數字計量數據。
8.如權利要求7所述的數據采集處理系統，其特征在于數據信號傳輸電路包括控制信號處理單元、譯碼電路、采集模擬開關，恒流源單元及V/I變換單元，數據信號傳輸電路的工作電源在傳輸采集到的計量數據時由數據存儲、計抄裝置供給，輸出的模擬信號是離散電流值。
9.如權利要求8所述的數據采集處理系統，其特征在于數據存儲、計抄裝置是以微處理器為核心，包括I/V變換單元，A/D變換單元、微處理器、存儲器液晶顯示板、微打印機及電源電路，計數數字本應對應的量代數值作為信號A/D變換后得到的數值的統計平均值，數字0-9對應于這樣十個期望值為中心的分離的數值區(qū)間，微處理器讀入的數值，由它所屬的區(qū)間判定為該區(qū)間的中心值，將數值還原為數字0-9中的某一個，電流序列值還原為與計數器的計量數字相同的數值，然后存儲，可供顯示和打印輸出。
10.如權利要求9所述的數據采集處理系統，其特征在于三芯屏蔽傳輸導線分別接于電源饋線，時序控制線、模擬信號線，屏蔽作為地線，三芯屏蔽傳輸導線通過接線盒與干線電纜相連，干線電纜上設有一個供數據存儲、計抄裝置使用的總接口。
全文摘要
一種機械計數器的數據采集方法及處理系統，其特征在于計數器在顯示數字計量數據的同時，給出與計量數字相對應的電阻序列值，在控制信號作用下，數據信號傳輸電路將采集到的電阻序列值變換成電流序列值，再經傳輸屏蔽線和干線電纜，由數據存儲，計抄裝置經A/D變換，數字統計識別后，還原為供存儲、顯示和打印的原計數器上的數字計量數據。本發(fā)明在連續(xù)采集信號時無需配備工作電源，信號抗干擾性能強，計抄數據安全、可靠、實用性強。
文檔編號G06M3/06GK1071020SQ9210943
公開日1993年4月14日 申請日期1992年8月21日 優(yōu)先權日1992年8月21日
發(fā)明者張毅, 李增田, 李一平 申請人:太原北城同力機械廠