专利名称：非对称编码光电扫描传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及城市自来水供水排水管网流量和流向的低功耗电子测量技术，具体是一种非对称编码光电扫描流量计量传感器。
背景技术：
在现有技术中，国内外的自来水计量普遍采用水表计量，由于现代测控技术需要将传统水表的机械计量转换为电子的计量，并通过通讯等手段将数据传送到管理控制中心，因此将传统的机械计量转换为电子计量就成为此过程的关键。目前国内外普遍采用的是单计数传感器。如干簧管、霍尔传感器、韦根传感受器等。其缺点在于计量不准确，不确定性大，容错性差，特别是当停水后，自来水管道内有回流现象，此时机械计量为负计量(即累计流量递减)，而普通的电子计量仍然为增计量(即累计流量仍然递增)，造成机械计量与电子计量误差越来越大，机械计量与电子计量严重不吻合，导致管理部门与用户发生纠纷，并影响系统的计量性能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种新的城市自来水供水管网的电子计量传感器，能满足自来水供水管网的电子计量精度，自动识别管道流向，低功耗，高抗干扰能力和容错性能。
为实现上述目的，本发明采用下述技术原理非对称编码光电扫描传感器，包括嵌入式扫描测量模块、被检环形编码盘和非对称光电传感器组。其中非对称光电传感器组由多个红外光发射器和对应的红外光接收器组成，嵌入式扫描测量模块由微处理器U1和外部存储器E2PROM组成。各红外光发射器的正端接嵌入式扫描测量模块，负端接地，各红外光接收器的正端接电源VCC，负端接地，检测输出端分别接至嵌入式扫描测量模块中的微处理器U1。
所述的嵌入式扫描测量模块的核心为微处理器，该微处理器选用超低功耗的16位精简指令系统RISC单片机，以保证系统的高速处理和低功耗运行。
所述传感器对被检装置实行编码，通过扫描得出编码数据的变化，并通过软件对编码数据的变化进行识别，从而判断流体流动方向并对流量进行累计计量。所述的非对称编码光电扫描传感器由微处理器对光电传感器组进行循环扫描，其扫描的间隙时间远大于扫描的工作时间，从而降低整个系统的功耗。
采用上述方案的非对称编码光电扫描传感器采用扫描方式工作，能自动识别管道流向，该传感器高度智能化，可采用锂电池供电，能长期可靠稳定的运行，具有低功耗，高可靠，长寿命的特点，采用编码方式进行计量扫描使其具有高抗干扰能力和容错性能，能实现累计流量、瞬时流量、流体方向的实时检测。
图1本传感器的原理框图；图2本传感器的工作示意图和工作流程图；图3本传感器的电路原理图；图4A和图4B本传感器的结构图。
具体实施例方式下面结合附图和实例对本发明作进一步说明如图1所示，非对称编码光电扫描传感器由嵌入式扫描测量模块1、环形编码盘2(图中显示的是由环形展开的结构示意)、红外光发射器D1、D2、D3以及红外接收器Q1、Q2、Q3组成，嵌入式扫描测量模块包括微处理器U1与外部存储器E2PROM。其连接关系为红外光发射器D1、D2、D3共同连接至微处理器U1的输出端口P2.5，红外光线接收器Q1、Q2、Q3分别连接至微处理器U1的输入端口P1.5、P1.6、P1.7，外部存储器E2PROM通过I2C总路线与微处理器U1连接，微处理器的P2.5端口输出间隙式的扫描脉冲激活红外光发射器D1、D2、D3对环形编码盘2进行扫描，其扫描的结果通过红外光接收器Q1、Q2、Q3拾取，并送至微处理器U1的输入端口P1.5、P1.6、P1.7，如图1所示的扫描结果为
，微处理器U1通过循环的扫描得到反映环形编码盘转动状态的编码数据串。
如图1所示若环形编码盘顺时针转动，则编码数据串变化为
当编码数据串循环闭合时(即由100回到100)，表明环形编码盘转动1周，如假定顺时针方向为正向流动的话，则对应的单位流量计量加1，则当编码数据串变化为
表明编码盘逆时针转动，即流体为反向流动，则其单位流量计量应减1。扫描所得的编码数据串经微处理器U1处理后，换算为相应的流量进行累计并将该累计流量和状态实时保存于E2PROM中，保证掉电10不丢失数据。
由编码盘上的编码决定了光电扫描所获得的编码数据，不允许出现双1和全1的情况，如
当光电扫描的输出为上述数据串，则此次扫描被微处理器认为无效，微处理器U1进入6次连续扫描状态，并判断每次扫描结果数据串的合法性，直到数据串合法或6次计数满。如6次连续扫描中数据恢复为合法，则微处理器U1照常运行，如6次计数满仍无合法数据串则微处理器U1进入错误处理程序，自动纠正错误，并进入正常运行状态。本传感器以此来增加系统的容错能力，保证传感长期稳定可靠的的计量。处理流程如图2所示。
如图3所示非对称编码光电扫描传感器电路部分主要由微处理器U1，外部存储器E2PROM U2和红外光发射器D1、D2、D3以及红外光接收器Q1、Q2、Q3组成。红外光发射器D1的正端接电阻R1，电容C1，电阻R1的另一端接微处理器U1的3脚，电容C1的另一端接地。红外光接收器Q1的正端接电阻R2，电容C2与微处理器U1的20脚，电阻R2的另一端接电源VCC，电容C2的另一端接地；红外光发射器D2的正端接电阻R3，电容C3，电阻R3的另一端接微处理器U1的3脚，电容C3的另一端接地。红外光接收器Q2的正端接电阻R4，电容C4与微处理器U1的19脚，电阻R4的另一端接电源VCC，电容C4的另一端接地；红外光发射器D3的正端接电阻R5，电容C5，电阻R5的另一端接微处理器U1的3脚，电容C5的另一端接地。红外光接收器Q3的正端接电阻R6，电容C6与微处理器U1的19脚，电阻R6的另一端接电源VCC，电容C6的另一端接地。
如图4A和图4B所示非对称编码光电扫描传感器的环形编码盘1安装于水表机械计量机构的相应计量单位的齿平台(齿轮)上，并位于红外光发射器D1与接收器Q1之间，如100升位上表明，环形编码盘转动一周为累计计量增加或减少1m3的流量。随着机械计量的增加或减少，电子计量通过非对称编码光电扫描传感器的扫描相应的增加或减少累计流量，从而达到机械计量向电子计量的转换。使传统的水表计量机构升级为电子化、智能化、网络化的电子计量机构成为事实。
权利要求
1.非对称编码光电扫描传感器，其特征在于由嵌入式扫描测量模块、被检环形编码盘和非对称光电传感器组组成，其中非对称光电传感器组由多个红外光发射器和对应的红外光接收器组成，嵌入式扫描测量模块由微处理器U1和外部存储器E2PROM组成，各红外光发射器的正端接嵌入式扫描测量模块，负端接地，各红外光接收器的正端接电源VCC，负端接地，检测输出端分别接至嵌入式扫描测量模块中的微处理器U1。
2.如权利要求1所述的非对称编码光电扫描传感器，其特征在于嵌入式扫描测量模块的核心为微处理器U1，微处理器U1选用超低功耗的16位精简指令系统RISC单片机。
3.如权利要求1所述的非对称编码光电扫描传感器，其特征在于被检环形编码盘采用非对称方式编码，其位于红外光发射器与接收器之间，并安装于水表机械计量机构的相应计量单位的齿平台上。
4.如权利要求1所述的非对称编码光电扫描传感器，其特征在于嵌入式扫描测量模块通过循环扫描环形编码盘，得到随被检测管道的流速和流动方向变化的编码数据串，通过智能化的处理，从而识别流体流动的方向和累计的流体流量。
5.如权利要求1所述的非对称编码光电扫描传感器，其特征在于嵌入式扫描测量模块中的微处理器对光电传感器组进行循环扫描，其扫描的间隙时间远大于扫描的工作时间。
全文摘要
非对称编码光电扫描传感器，包括嵌入式扫描测量模块、被检环形编码盘和非对称光电传感器组。非对称光电传感器组由多个红外光发射器和对应的红外光接收器组成，嵌入式扫描测量模块的核心为微处理器。所述传感器对被检装置实行编码，通过扫描得出编码数据的变化，并通过软件对编码数据的变化进行识别，从而判断流体流动方向并对流量进行累计计量。采用上述方案的非对称编码光电扫描传感器，能实现累计流量、瞬间流量、流体方向的实时检测，其具有低功耗，高可靠，长寿命的特点，可采用锂电池供电长期可靠工作。
文档编号G01F15/06GK1527031SQ0313585
公开日2004年9月8日 申请日期2003年9月22日 优先权日2003年9月22日
发明者魏庆华, 江朝元, 李勇, 袁礼 申请人:重庆市智能水表有限责任公司