专利名称：智能水表及其对射式字轮光电直读装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水表，尤其涉及一种智能水表及其对射式字轮光电直读装置。
背景技术：
中国是一个干旱、缺水严重的国家。为促进全社会节约用水，十多年来，国家陆续 出台了一系列水资源管理办法和水价政策，其中包括阶梯水价、超额累进加价、丰枯季节水 价等一系列价格调控手段，以期达到全社会节约用水的目的。但是，水价政策实施效果并不 理想，其中很重要的一个原因就是缺乏有效的计量控制设备——新式水表。对于水表，目前在市场上占绝对主导地位的是普通机械水表，这是一种原理和结 构沿用近百年的产品，它采用人工抄表、人工收费的计量数据采集和费用结算方法，效率低 下，运行成本及人工成本高昂，而且无法做到实时抄收和控制，已经无法满足现行政策的需 要。这样的需求催生了一种新水表，即智能水表；经过近十年的发展，智能水表已经发 展出卡表、远传表两大体系数十种产品。其中直读远传水表具有数据实时性高、无机电误 差、运行维护工作量小等优点，被公认为行业的主导发展方向。直读表，就是运用电子手段读取表具字轮示值的产品。此类产品大体有两种实现 方式，一是电阻式，另一种是光电方式；光电方式又可分为反射式和对射式两种。本实用新 型即涉及对射式光电直读结构的智能水表。现有技术中，一般字轮的光电对射直读结构如图IA和图IB所示，其原理是利用发 光器件1和光敏器件(又称接收器件)5检测带有开孔40的字轮4是否阻断光的通路，来 检测字轮4示值。以上的检测字轮4示值方式的一般实现方法如图2A和图2B所示，将焊接有发光 器件1和光敏器件5的光电小板6插入字轮4之间，光电小板6焊接于背板7上，用于向背 板7中埋设的读取电路传递相应数据以得到字轮示值。由于现有技术的上述对射结构要求发光器件1、光敏器件5、字轮4的开孔40三者 之间严格对准。因此，现有技术的这种实现方法，对光电小板6和背板7的切割和钻孔、光电 器件(包括发光器件1与光敏器件5)在光电小板6上的的焊接位置、光电板6在背板7上 的焊接位置、字轮4相对光电小板6及整个背板7安装位置四个环节都有严格要求，产品加 工生产难度大，导致生产效率低下，质检工艺繁琐，成品率低。并且，现有技术的实现方法， 对光电器件需求量大，因而生产成本也较高。由于上述的对射式字轮光电直读装置是水表中的重要部件，因此该部件的生产难 度大、生产效率低和成本高的技术问题同样也带来了光电直读智能水表的生产难度大、生 产效率低和成本高的技术问题。
实用新型内容本实用新型的目的在于，提供一种对射式字轮光电直读装置，以解决现有技术中的对射式字轮光电直读装置生产难度大、生产效率低和成本高的技术问题。本实用新型的另一目的在于，提供一种具有本实用新型对射式字轮光电直读装置 的智能水表，已解决现有技术智能水表的生产难度大、生产效率低和成本高的技术问题。为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下一种对射式字轮光电直读装置，包括字轮、背板、分设于字轮两侧用于检测所述字 轮的开孔是否阻断光线的通路以读取字轮示值的发光器件与光敏器件，所述发光器件和所 述光敏器件均设置于所述背板，所述发光器件与所述光敏器件上分别连接有发光导光体和 接收导光体，所述发光器件发出的光线经发光导光体垂直射向所述字轮，穿过所述开孔的 光线经所述接收导光体传送于所述光敏器件。本实用新型的对射式字轮光电直读装置，优选的，所述发光导光体和所述接收导 光体均为一导光柱，所述导光柱的顶部均具有反射面，所述发光导光体的反射面垂直于所 述接收导光柱的反射面。本实用新型的对射式字轮光电直读装置，优选的，所述发光导光体为多路的发光 导光体，所述发光导光体包括支撑板和设置于支撑板的多个相互平行的导光柱，每一所述 导光柱的底部均连接有一发光器件，所述导光柱的顶部具有反射面和光窗，所述支撑板同 一侧的各所述光窗的中心点在以字轮轴心为圆心的同一圆周上，所述导光柱中的光线经所 述反射面反射而垂直射向所述字轮。本实用新型的对射式字轮光电直读装置，优选的，所述发光导光体为多路单向的 发光导光体，所述多个导光柱均设置于所述支撑板的一侧，所述支撑板的另一侧为平板状。本实用新型的对射式字轮光电直读装置，优选的，所述发光导光体为多路双向的 发光导光体，所述多个导光柱相对于所述支撑板左右对称，所述导光柱的顶部具有内凹且 相互垂直的两反射面。本实用新型的对射式字轮光电直读装置，优选的，所述接收导光体为多路双向的 接收导光体，其包括支撑板、所述支撑板中心设置的一个导光件和所述中心两侧对称设置 的两对弧形导光件，各所述导光件在底部交汇以共同连接一光敏器件，各所述导光件的顶 部具有光窗和内凹且相互垂直的第一反射面与第二反射面，所述支撑板同一侧的各所述光 窗的中心点在以字轮轴心为圆心的同一圆周上，所述弧形导光件在其中部还具有第三反射 面，使经第一反射面或第二反射面反射的光线再被反射至所述光敏器件。本实用新型的对射式字轮光电直读装置，优选的，所述字轮为依次设置的多个字 轮，所述字轮之间交替设置有多路双向的发光导光体及多路双向的接收导光体，所述第一 个字轮和最后一个字轮的两相对外侧分别设置有多路单向的发光导光体或多路单向的接 收导光体。本实用新型的对射式字轮光电直读装置，优选的，所述字轮为依次设置的第一字 轮、第二字轮、第三字轮和第四字轮，所述第二字轮与所述第三字轮之间设置有多路双向的 发光导光体，所述第一字轮和第二字轮之间、所述第三字轮和所述第四字轮之间设置有多 路双向的接收导光体，所述第一字轮与所述第四字轮的两相对外侧设置有多路单向的发光 导光体。一种智能水表，所述智能水表具有本实用新型的对射式字轮光电直读装置。本实用新型的智能水表，优选的，所述字轮为依次设置的第一字轮、第二字轮、第
5三字轮和第四字轮，所述第二字轮与所述第三字轮之间设置的多路双向发光导光体、所述 第一字轮与所述第四字轮的两相对外侧的多路单向发光导光体及背板与所述智能水表外 壳一体成型。本实用新型的有益效果在于，本实用新型不同于一般对射直读结构之处是在发 光器件之后、光敏器件之前引入了导光材料(即发光导光体与接收导光体)；将发光器件、 光敏器件、字轮的对准问题，转变为导光材料与字轮的对准和光电器件与导光材料的对准; 其中，导光材料采用注塑工艺生产，工艺难度低，批量生产容易；光电器件与导光材料的对 准，是一种简单的平面对准关系(即发光器件的上表面与导光材料的上表面对准即可)，生 产难度明显降低；本实用新型既可以减少光电器件用量，又不需使用光电小板，降低了产品 成本；同时，本实用新型的智能水表，也可以缩小表芯体积，节约表壳材料成本。
图IA为现有技术的对射式字轮光电直读结构的工作原理的立体示意图。图IB为图IA所示对射式字轮光电直读结构的工作原理的侧视示意图。图2A为现有技术的对射式字轮光电直读结构的实现方式的立体示意图。图2B为图2A所示对射式字轮光电直读结构的实现方式的部分分解示意图。图3A为本实用新型的对射式字轮光电直读装置工作原理的立体示意图。图3B为图3A所示本实用新型的对射式字轮光电直读装置工作原理的侧视示意 图。图4A和图4B为多路双向的发光导光体的立体图。图4C为多路双向的发光导光体的主视图。图4D为图4C中的A-A截面图。图5A和图5B为多路单向的发光导光体的立体图。图5C为多路单向的发光导光体的主视图。图5D为图5C中的E-E截面图。图6A和图6B为多路双向的接收导光体的立体图。图6C为多路双向的接收导光体的主视图。图7为本实用新型实施例1的对射式字轮光电直读装置示意图。图8为本实用新型实施例2的对射式字轮光电直读装置示意图。
具体实施方式
体现本实用新型特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的 是本实用新型能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本实用新型的范围，且 其中的说明及所附附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本实用新型。本实用新型实施例的智能水表，具有本实用新型实施例的对射式字轮光电直读装 置。本实用新型的对射式字轮光电直读装置，可以应用于本实用新型的智能水表，但不限于 此，也可用于其他的具有字轮光电直读装置的计量器具或计量设备。以下先介绍本实用新型对射式字轮光电直读装置的工作原理。如图3A和图3B所示，本实用新型的对射式字轮光电直读装置，图3B中的带箭头的直线表示光的通路。发光器件1发出的光按导光材料(包括发光导光体2和接收导光体 3)设定的光通路穿过被识别的字轮4运行的轨迹，传导至另一端的光敏器件5，以用于检测 光通路是否被字轮阻断。与现有技术不同的是，发光器件1和光敏器件5直接焊接在背板 7上。同时发光器件1和光敏器件5之上分别连接有发光导光体2和接收导光体3，发光导 光体2和接收导光体3的顶端分别具有反射面21和反射面31，反射面21和反射面31起到 的是约束光传播方向的目的，其均与水平面成45度角，因此可以把垂直方向的光线反射后 垂直射向字轮，或者将通过字轮通孔的水平方向的光线反射为垂直方向的光线，以使其被 光敏器件5所接收。发光导光体2和接收导光体3选用透光率、折射率比较好，能够实现全反射的材 质，例如聚苯乙烯、聚丁烯、亚克力或树脂等。对于发光导光体2和接收导光体3的反射面， 在空气中时并不需要特殊的处理，除非在水等其它介质中使用时，可在反射面进行真空镀 膜或其它处理来增加其反射性能。而对于发光导光体2和接收导光体3，光线可以从光窗入 射和出射，光窗是事实上的光线的入射和出射区域，在使用过程中，不经过光窗的光线几乎 不能射到光敏器件上去，所以光窗可以不做任何处理；在光污染严重的环境中，也可以使用 涂层遮挡光窗以外的区域。下面先介绍发光导光体2和接收导光体3的几种不同的形式。对于发光导光体2，除了图3A和图3B中所示的“单体”的导光柱的形式外，还可以 是“多路单向”、“多路双向”等不同形式。多路双向的发光导光体2如图4A-图4D所示，包括支撑板20和设置于支撑板20 的五个相互平行的导光柱12、22、32、42、52。每一导光柱的底部均需要连接一个发光器件 1，每一导光柱的顶部均具有反射面和光窗，例如导光柱22具有内凹且相互垂直的反射面 221和反射面222，分别把导光柱中的光线反射向左右两侧的两个字轮，所述光窗设置于所 述导光柱的两相对外侧，各所述光窗的中心点在以字轮4的轴心为圆心的同一圆周上，所 述导光柱中的光线经所述反射面反射而垂直射向所述字轮。对于多路双向的发光导光体2， 导光柱也可是只有一个反射面的导光柱，但为实现“双向”，需要在支撑板两侧对称的设置 五对导光柱。多路单向的发光导光体2如图5A-图5D所示，同样也包括支撑板20和设置于支 撑板的五个相互平行的导光柱12、22、32、42、52，其与多路双向的发光导光体2不同的是， 导光柱相对于支撑板20所在的平面并不左右对称，而是只设置于所述支撑板20的一侧，所 述支撑板20的另一侧为平板状，同样每一个导光柱，以导光柱22为例，如图5D所示，只有 一个反射面221。这样的多路单向的发光导光体2并不如多路双向的发光导光体2适合于 在字轮之间使用。以下再介绍接收导光体3，接收导光体3也可以有“多路单向”和“多路双向”等多 种形式。如图6A-图6C所示，其为多路双向的接收导光体3，包括支撑板30和五个导光件 13、23、33、43、53，包括在支撑板30中心设置的导光件33和支撑板30中心两侧对称设置的 两对弧形导光件13、23、43、53，五个导光件在底部300交汇，以共同连接一个光敏器件5，每 一导光件的顶部均具有反射面和光窗，例如导光件23具有内凹且相互垂的反射面231和反 射面232，以使反射面231、232可以反射来自左右两侧的字轮4的光线，而同一导光件上的两光窗(例如导光件23的光窗233和光窗234)设置于导光件的两外表面，支撑板30同 一侧的各所述光窗的中心点在以字轮4的轴心为圆心的同一圆周上，另外，弧形导光件13、 23、43、53，在其中部还分别具有反射面(两侧公用)130、230、430、530，以使经顶部的两反 射面反射的光线再被反射至光敏器件5，接收导光体3中的光通路如图6C中的带箭头的直 线所示，以导光件23为例，来自导光件23左右两侧的字轮4的光线，经导光件23的反射面 231、232反射后，在导光件23内部再经反射面230反射，到达导光件23底部300，进入光敏 器件5。以上是多路双向的接收导光体3，对于多路单向的接收导光体3，和多路单向的发 光导光体2—样，导光件(包括弧形导光件)只是设置于所述支撑板30的一侧，所述支撑 板30的另一侧为平板状，每一个导光件的顶部只有一个反射面。这样的多路单向的接收导 光体3也并不如多路双向的接收导光体3适合于在字轮之间使用。下面再介绍本实用新型的对射式字轮光电直读装置的实施例。实施例1，单个字轮的对射式字轮光电直读装置。如图7所示，包括一个字轮4，字轮4上具有开孔40 ；发光器件1，为五个，设置于 字轮4 一侧；而光敏器件5为一个，设置于字轮4另一侧，背板7埋设有用于读取所述字轮 示值的读取电路；发光器件1和光敏器件5均固定连接(例如焊接)于背板7。本实用新型实施例1的对射式字轮光电直读装置还包括发光导光体2，优选的为 多路单向的发光导光体2，但并不以此为限，发光导光体2的五个导光柱底端分别连接于五 个发光器件1。接收导光体3，为多路双向的接收导光体3，也可为多路单向的接收导光体 3，接收导光体3的五个导光件的底端交汇于一体，并连接于同一个光敏器件5。读单个字轮时，现有技术的对射式字轮光电直读装置，需要5个发光器件1，5个光 敏器件5 ；而本实用新型的对射式字轮光电直读装置，只需要5个发光器件1，1个光敏器件 5，因此可减少40%的器件用量。实施例2，多个字轮的对射式字轮光电直读装置。以下以四个字轮为例进行介绍， 但字轮的个数并不局限于四个字轮。如图8所示，本实用新型的对射式字轮光电直读装置，包括依次设置的字轮41、 42、43、44，字轮42与字轮43之间设置有多路双向的发光导光体62，字轮41和字轮42之 间、字轮43和字轮44之间分别设置有多路双向的接收导光体73、63，而字轮41与字轮44 的两相对外侧设置有多路单向的发光导光体72、82。本实施例中，背板7、发光器件1、光敏 器件5均与实施例1中相同，且发光器件1、光敏器件5与发光导光管2、接收导光管3之间 的连接也与实施例1相同，不再赘述。在本实施例中，多路双向的发光导光体62、多路单向的发光导光体72、82及背板7 可与所述智能水表外壳一体成型。本实用新型的对射式字轮光电直读装置，对于多字轮的情形，其具体实现方式并 不局限于实施例2所述，只要在字轮之间交替设置多路双向的发光导光体及多路双向的接 收导光体即可，例如也可为以下的实施例3的设置方式在字轮42与字轮43之间设置多路 双向的接收导光体，字轮41和字轮42之间、字轮43和字轮44之间分别设置有多路双向的 发光导光体，而字轮41与字轮44的两相对外侧设置多路单向的接收导光体。读多个字轮时，本实用新型的对射式字轮光电直读装置，节约器件的效果更为明显。例如读四个字轮的时候，现有技术需要20个发光器件1，20个光敏器件5 ；而本实用新 型实施例2只需要15个发光器件1，2个光敏器件5 ；减少57. 5%的器件用量。而采用实施 例3的设置方式时，甚至可以减少到只需要10个发光器件1，3个光敏器件5，减少67. 5% 的器件用量。从图3A和图3B可知，发光导光体和接收导光体可以使用结构相同的“单体”的导 光柱，在使用时，只需要将两导光柱对称设置，让反射面向上延伸垂直相交即可；并且在图 3A和图3B中，在不改变导光体为置的情况下，将发光器件1与光敏器件5互换位置，同样可 以使用。而上面介绍的多路双向的接收导光体3，其五个导光件在底部300交汇，五个导光 件可以共用一个光敏器件5，因此可以节省光敏器件的使用。而本实用新型的对射式字轮光 电直读装置，在不节约光敏器件的实施例中，发光导光体2和接收导光体3可以使用同一结 构，例如“多路单向”和“多路双向”的发光导光体2，也同样可以用作“多路单向”和“多路 双向”的接收导光体3，这样做虽然不能做到光电器件的节省，但是所有的发光导光体2和 接收导光体3均可与水表外壳一体成型，减少了模具费用，并且简化了安装工序。本领域技术人员应当意识到在不脱离本实用新型所附的权利要求所揭示的本实 用新型的范围和精神的情况下所作的更动与润饰，均属本实用新型的权利要求的保护范围 之内。
权利要求一种对射式字轮光电直读装置，包括字轮、背板、分设于字轮两侧用于检测所述字轮的开孔是否阻断光线的通路以读取字轮示值的发光器件与光敏器件，其特征在于，所述发光器件和所述光敏器件均设置于所述背板，所述发光器件与所述光敏器件上分别连接有发光导光体和接收导光体，所述发光器件发出的光线经发光导光体垂直射向所述字轮，穿过所述开孔的光线经所述接收导光体传送于所述光敏器件。
2.如权利要求1所述的对射式字轮光电直读装置，其特征在于，所述发光导光体和所 述接收导光体为同一结构的导光体，所述同一结构的导光体的顶部具有反射面，在使用状 态时，所述发光导光体的反射面垂直于所述接收导光体的反射面。
3.如权利要求1所述的对射式字轮光电直读装置，其特征在于，所述发光导光体为多 路的发光导光体，所述发光导光体包括支撑板和设置于所述支撑板的多个相互平行的导光 柱，每一所述导光柱的底部均连接有一个所述发光器件，所述导光柱的顶部具有反射面和 光窗，所述支撑板同一侧的各所述光窗的中心点在以字轮轴心为圆心的同一圆周上，所述 导光柱中的光线经所述反射面反射而垂直射向所述字轮。
4.如权利要求3所述的对射式字轮光电直读装置，其特征在于，所述发光导光体为多 路单向的发光导光体，所述多个导光柱均设置于所述支撑板的一侧，所述支撑板的另一侧 为平板状。
5.如权利要求3所述的对射式字轮光电直读装置，其特征在于，所述发光导光体为多 路双向的发光导光体，所述多个导光柱相对于所述支撑板左右对称，所述导光柱的顶部具 有内凹且相互垂直的两反射面。
6.如权利要求1所述的对射式字轮光电直读装置，其特征在于，所述接收导光体为多 路双向的接收导光体，其包括支撑板、所述支撑板中心设置的一个导光件和所述中心两侧 对称设置的两对弧形导光件，各所述导光件在底部交汇以共同连接一个所述光敏器件，各 所述导光件的顶部具有光窗和内凹且相互垂直的第一反射面与第二反射面，所述支撑板同 一侧的各所述光窗的中心点在以字轮轴心为圆心的同一圆周上，所述弧形导光件在其中部 还具有用于将第一反射面或第二反射面反射的光线再被反射至所述光敏器件的第三反射
7.如权利要求3所述的对射式字轮光电直读装置，其特征在于，所述字轮为依次设置 的多个字轮，所述字轮之间交替设置有多路双向的发光导光体及多路双向的接收导光体， 所述第一个字轮和最后一个字轮的两相对外侧分别设置有多路单向的发光导光体或多路 单向的接收导光体。
8.如权利要求7所述的对射式字轮光电直读装置，其特征在于，所述字轮为依次设置 的第一字轮、第二字轮、第三字轮和第四字轮，所述第二字轮与所述第三字轮之间设置有多 路双向的发光导光体，所述第一字轮和第二字轮之间、所述第三字轮和所述第四字轮之间 设置有多路双向的接收导光体，所述第一字轮与所述第四字轮的两相对外侧设置有多路单 向的发光导光体。
9.一种智能水表，其特征在于，所述智能水表具有权利要求1-7任一所述的对射式字 轮光电直读装置。
10.如权利要求9所述的智能水表，其特征在于，所述字轮为依次设置的第一字轮、第 二字轮、第三字轮和第四字轮，所述第二字轮与所述第三字轮之间设置的多路双向发光导光体、所述第一字轮与所述第四字轮的两相对外侧的多路单向发光导光体及背板与所述智 能水表外壳一体成型。
专利摘要本实用新型公开了一种对射式字轮光电直读装置及具有该对射式字轮光电直读装置的智能水表，该对射式字轮光电直读装置，包括字轮、背板、分设于字轮两侧用于检测所述字轮的开孔是否阻断光线的通路以读取字轮示值的发光器件与光敏器件，所述发光器件和所述光敏器件均设置于所述背板，所述发光器件与所述光敏器件上分别连接有发光导光体和接收导光体，所述发光器件发出的光线经发光导光体垂直射向所述字轮，穿过所述开孔的光线经所述接收导光体传送于所述光敏器件。本实用新型的对射式字轮光电直读装置，生产难度小、生产效率高且成本低。
文档编号F21V8/00GK201724705SQ201020272930
公开日2011年1月26日 申请日期2010年7月28日 优先权日2010年7月28日
发明者邓旭东 申请人:邓旭东