专利名称：计数器的电子计数方法及计数器的制作方法
技术领域：
本发明应用于水表、电表、煤气表以及采用传统机械式十进制计数器的计量领域，尤其涉及用于机电式计数器的电子计数方法及釆用该方法的计数器。
背景技术：
目前，机电式计数器的电子计数方法主要有两种
一种是脉冲式，即通过对计数器的转动圈数通过光、磁或谐振感应方式等进行脉冲输出计量，每转动一圈便输出一个脉冲或脉冲组再由电子系统进行处理并加以累计和存储，以此实现计量仪表对其所要计量的物理量的计量。采用机械和电子分别独立计数存储、双重计量，这样，虽然结构简单成本低，但是存在两个问题 一、因为传感器是通过对光、磁或谐振的感应来产生脉冲信号传送给电子系统，所以，脉冲计量容易受干扰和攻击，从而影响计量的准确性，并且计量误差会累加；二、脉冲计量装置必须保证在计量的全过程中始终处于工作状态，因此会产生较大的功耗，同时相关器件的使用寿命也受到影响。
另一种是直读式，即通过在每个字轮上设置编码盘与光电传感器相配合，电子系统直接读取编码信号，编码信号能对字轮的10进制数进行准确分辨，故称直读式计数器，这种方法的特点是平时可以在无源状态下待机，读取信号可以在随机的任何时候进行。采用机械计数和存储，而电子系统仅直接读取机械计数结构的计量值，这样，虽然不存在计量误差也不易被外界干扰和攻击，但
由于其结构较为复杂，采用的光电传感器数量较多，故其整体的可靠性和制造成本方面就相对欠缺，性价比相对较低。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明的目的是弥补目前现有机电式计数器在实际使用中所存在的缺陷或不足，提供一种高可靠性、低成本、低功耗的机电式计数器的电子计数方法及采用该方法的计数器。
为了达到上述的目的，本发明采用了以下的技术方案
一种计数器的电子计数方法，在机械式计数器的一个字轮上设置编码结构作为采样字轮，电子系统通过相应设置的传感器读取编码并且可以将采样字轮的圆周区分为至少两段具有不同编码的圆弧区域，电子系统的工作步骤如下
1) 采样编码，传感器按照固定的采样周期采样；
2) 区域识别，电子系统通过釆样编码识别出此次采样时传感器所对应的圆弧区域；
3) 计算存储，电子系统将此次采样传感器所对应的圆弧区域与上一次采
样传感器所对应的圆弧区域进行比较，求出采样字轮旋转经过的圆弧
区域数目，对采样字轮旋转所经过的圆弧区域的总数目L累加并存储;
4) 重复下一次采样。
作为优选，上述编码结构为格雷码结构，所述传感器的采样周期小于采样字轮旋转回到同一圆弧区域的最短时间。当然，上述编码结构也可以为非格雷码结构，但是为了避免非格雷码结构必然存在的交界区域读码错误，传感器的采样周期应当小于采样字轮旋转经过最小圆弧区域的最短时间，这样采样周期较短，相对于格雷码结构会产生较大功耗。
本发明创造的设计思路是通过设置一个采样字轮，在采样字轮上设置编码结构，使得采样字轮圆周可以被区分为多个圆弧区域，每个圆弧区域都对应一个唯一的编码，这样，只要在足够短的采样周期内传感器扫描获得的编码都可以被电子系统唯一识别，即确定此时传感器所对应的圆弧区域位置；通过比较前后两次采样所获得的圆弧区域位置就可以唯一确定采样字轮已经旋转经过(或者出现过)的圆弧区域的数目，对该数目进行累加得到采样字轮旋转所经过的圆弧区域的总数目L;按照固定的采样周期重复采样、计数、存储就可以达到电子计量、电子存储的目的。
将各圆弧区域设成非等分的(大小不相等)，则上述电子计量输出时，输出为采样字轮旋转所经过的圆弧区域的总数目L与采样字轮旋转一圈所经过的圆弧区域的数目M,之比值的整数值，所述电子系统的计量精度值为所述采样字轮旋转一圈所计量的物理量K;将各圆弧区域设成等分的(大小相等)，则上述电子计量输出时，输出为采样字轮旋转所经过的圆弧区域的总数目L与采样字轮
旋转一圈所经过的圆弧区域的数目M^之比值，所述电子系统的计量精度值为K/Mmax，其中，K为所述采样字轮旋转一圈所计量的物理量；将采样字轮设为直读字轮，则电子计量输出时，输出为采样字轮旋转所经过的圆弧区域的总数目L与采样字轮旋转一圈所经过的圆弧区域的数目M,之比值的整数值，再加上当前状态对采样字轮直读获得的数与十之比值，所述电子系统的计量精度值为K/10，其中，K为所述采样字轮旋转一圈所计量的物理量。
采用上述方法的一种计数器，包括壳体、字轮轴、若干个柱面印有数码的普通字轮、进位齿轮，还包括一个采样字轮，采样字轮与普通字轮传动进位，所述采样字轮上设置有编码结构，所述壳体上设有与编码结构相对应的传感器，传感器连接电子系统。
这样，相对于传统脉冲计数器，本发明的传感器部件就不需要随时处在工作状态中，大大降低了功耗，而且采用编码读取、识别方式，避免了传统脉冲计数器容易受干扰和攻击，电子计量可靠性低的问题；同时，相对于现有的直 读式计数器，减少了传感器部件的使用数量，提高了整体的可靠性，降低了制 造成本。
此间，上述采样轮上的编码结构可以是如公开号为CN1147821C的专利文献 "机械转轮式计数器及其电子数字化读取方法"中描述的编码结构和读取方法， 但是，还是以现有的直读式计算器的上使用的码盘结构为优选，即所述编码结 构为设置在采样字轮端面上用于区分采样字轮圆弧区域的若干圆环码道，圆环 码道由相间分布的若干透空段和非透空段构成，所述采样字轮两侧均设有信号 采样板，所述传感器为相对设置在两信号采样板上、与圆环码道相对应的若干 对光电发射和接收传感器。
上述信号采样板上设有1对传感器，所述采样字轮端面上设有一道圆环码 道，所述圆环码道由一透空段和一非透空段构成；上述圆环码道由相同大小的 一透空段和一非透空段构成。
上述信号采样板上设有2对传感器，所述采样字轮端面上由外至内设有同 心的第二、第一圆环码道，上述的各圆环码道之间和各传感器之间的位置关系 如下-
对应第二圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +X,与之相 对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为0° +X、 180° +X;
对应第一圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +Y，与之相 对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为90° +Y、 270° +Y;
其中，0° <X、 Y< 360° 。
作为优选，上述信号采样板上设有3对传感器，所述采样字轮端面上由外至内设有同心的第三、第二、第一圆环码道；上述的各圆环码道之间和各传感 器之间的位置关系如下
对应第三圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +X，与之相
对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为45° +X、 135° +X、 225。 +X、 315° +X;
对应第二圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +Y，与之相 对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为0° +Y、 180° +Y;
对应第一圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +Z，与之相 对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为90° +Z、 270° +Z;
其中，0° <X、 Y、 Z< 360° 。
作为优选，上述信号采样板上设有4对传感器，所述采样字轮端面上由外 至内设有同心的第四、第三、第二、第一圆环码道；所述的各圆环码道之间和 各传感器之间的位置关系如下
对应第四圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90。 +X，与之相 对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为36° +X、 72° +X、 108° +X、 144° +X、 216。 +X、 252° +X、 288° +X、 324° +X;
对应第三圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +Y，与之相 对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为54° +Y、 126° +Y、 234。 +Y、 306° +Y;
对应第二圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +Z，与之相 对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为0° +Z、 180° +Z; 对应第一圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +U，与之相对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为90° +U、 270° +U;
其中，0° <X、 Y、 Z、 U< 360° 。
同样，上述的各圆环码道之间和各传感器之间的位置关系也可以如下
对应第四圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90。 +X，与之相 对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为18° +X、 72° +X、 108° +X、 162° +X、 198° +X、 252° +X、 288° +X、 342° +X;
对应第三圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为0° +Y，与之相 对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为54° +Y、 126° +Y、 234° +Y、 306° +Y;
对应第二圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +Z，与之相 对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为0° +Z、 180° +Z;
对应第一圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +U，与之相 对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为90° +U、 270° +U;
其中，0° <X、 Y、 Z、 U< 360° 。
作为优选，上述信号采样板上设有5对传感器，所述采样字轮端面上由外 至内设有同心的第五、第四、第三、第二、第一圆环码道；上述的各圆环码道 之间和各传感器之间的位置关系如下
对应第五圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +X，与之相 对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为11.25° +X、 33.75° +X、 56.25° +X、 78.75° +X、 101.25° +X、 123.75° +X、 146.25° +X、 168.75° +X、 191.25。 +X、 213.75° +X、 236.25。 +X、 258.75。 +X、 281.25° +X、 303.75° +X、 326.25° +X、 348.75。 +X;对应第四圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +Y，与之相
对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为22.5° +Y、 67.5° +Y、 112.5。 +Y、 157.5° +Y、 202.5° +Y、 247.5。 +Y、 292.5° +Y、 337.5。 +Y;
对应第三圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +Z，与之相 对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为45° +Z、 135° +Z、 225。 +Z、 315° +Z;
对应第二圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +U，与之相 对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为0° +U、 180° +U;
对应第一圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +V，与之相 对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为90° +V、 270° +V;
其中，0° < X、 Y、 Z、 U、 V < 360° 。
同样，上述的各圆环码道之间和各传感器之间的位置关系如下 对应第五圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +X，与之相 对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为9° +X、 30° +X、 54° +X、 78° +X、 102° +X、 126° +X、 150° +X、 171° +X、 189° +X、 210° +X、 234° +X、 258° +X、 282° +X、 306° +X、 330° +X、 351° +X;
对应第四圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90。 +Y，与之相 对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为18° +Y、 66° +Y、 114° +Y、 162° +Y、 198° +Y、 246。 +Y、 294° +Y、 342° +Y;
对应第三圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +Z，与之相 对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为42° +Z、 138° +Z、 222° +Z、 318。 +Z;
15对应第二圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +U，与之相 对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为0° +U、 180° +U;
对应第一圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +V，与之相 对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为90° +V、 270° +V;
其中，0° <X、 Y、 Z、 U、 V< 360° 。
作为优选，上述采样字轮端面上设有一道圆环码道，所述圆环码道由大小 相同的一透空段和一非透空段构成，所述信号采样板上设有5对与该圆环码道 对应的传感器，相邻传感器之间间隔36。夹角。
对于上述技术方案中，具有下列等效结构
上述的第一圆环码道和第二圆环码道合并成一道圆环码道，对应该圆环码 道的两对传感器在信号采样板上的位置角度为0° +U、 90° +U，与之相对应的该 码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为0° +U、 180° +U，其中，0 ° <U< 360° ，这样可以降低制作工艺难度或者縮小计数器的体积；
上述的若干圆环码道之间可以设有圆环间隔，然而，为了降低制作工艺难 度也可以不设置圆环间隔，将相邻的透空段部分相互连通；
上述的圆环码道上的透空和非透空段对换，以及上述的任一圆环码道和信 号采样板上与之相对应的传感器的位置相对于相邻的码道和传感器同时旋转相 同的角度，均为上述技术方案的等效结构。
作为优选，上述信号采样板以PCB板为基底，PCB板上直接封装有传感器芯 片裸片，传感器芯片裸片周围设有聚光的塑料外框，所述信号采样板通过插接 方式连接在壳体上。
本发明由于采用了以上的技术方案，电子系统通过定时采样、读取编码、电子计算存储的方式从而达到电子计数并存储的目的，完全可以替代现有的脉 冲式机电计数器，并且具有抗干扰能力强、计量误差小、可靠性好、功耗小、 使用寿命长等优点，相对于直读式机电计数器，本发明创造大大降低了制造成 本，具有较高的性价比。
图1是本发明的电子计数方法原理图。 图2是本发明实施例1的流程图。 图3是本发明实施例2的流程图。
图4是本发明的计数器的结构示意图。 图5是图4的A向结构示意图。 图6是本发明实施例3的编码结构示意图。 图7是本发明实施例4的编码结构示意图。 图8是本发明实施例5的编码结构示意图。 图9是本发明实施例6的编码结构示意图。 图10是本发明实施例7的编码结构示意图。 图11是本发明实施例8的编码结构示意图。 图12是本发明实施例9的编码结构示意图。 图13是本发明实施例10的编码结构示意图。 图14是本发明实施例11的编码结构示意图。 图15是本发明实施例12的编码结构示意图。 图16是本发明实施例13的编码结构示意图。图17是本发明实施例14的编码结构示意图。
图18是本发明实施例15的编码结构示意图。 图19是本发明实施例16的编码结构示意图。 图20是本发明实施例17的编码结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式
做一个详细的说明。
实施例1:
如图l所示的一种计数器的电子计数方法，在机电式计数器的一个字轮上 设置编码结构作为采样字轮，电子系统通过相应设置的传感器读取编码并且可
以将采样字轮的圆周区分为M,段具有不同编码的、非等分的圆弧区域，电子系
统的工作步骤如下
1) 采样编码，传感器按照固定的采样周期采样；
2) 区域识别，电子系统通过采样编码识别出此次采样时传感器所对应的 圆弧区域；
3) 计算存储，电子系统将此次采样传感器所对应的圆弧区域与上一次采 样传感器所对应的圆弧区域进行比较，求出采样字轮旋转经过的圆弧
区域数目，采样字轮旋转所经过的圆弧区域的总数目L累加并存储；
4) 重复下一次采样。
本实施例中，上述编码结构为格雷码结构，所述传感器的采样周期小于采 样字轮旋转回到同一圆弧区域的最短时间。
电子系统的工作流程如图2所示，上述电子系统进位位置为起始依次赋予 每段圆弧区域一个顺序号(即按照采样字轮旋转时，依次出现的各段圆弧区域依次定义为"1 M,");电子系统控制传感器按照固定的采样周期采样获得编码， 电子系统通过对照编码逻辑表(预先设置)识别出现在传感器所对应的采样字 轮上该段圆弧区域的顺序号Mi，上述步骤3)计算存储时，将此次采样所处圆弧
区域的顺序号Mi与上一次采样所处圆弧区域的顺序号M。求差值，如差值为0则 说明采样字轮没有转动，直接返回继续下一采样循环；如差值大于0则说明采
样字轮己经转动经过(或者出现过)若干个圆弧区域，但是还没有经过(或者 出现过)产生进位的圆弧区域，对采样字轮所经过的圆弧区域的数目进行计数
存储，即L《+AL， AL二M,-M。， M。=Mi，再返回继续下一采样循环；如差值小于 O则说明采样字轮已经转动经过(或者出现过)若干个圆弧区域，并且已经经过 (或者出现过)产生进位的圆弧区域，对采样字轮所经过的圆弧区域的数目进 行计数存储，电子计数值L《+AL， △ L= Mmax M()， M。=M，，再返回继续下一 采样循环。电子计量输出时，输出为采样字轮旋转所经过的圆弧区域的总数目L 与采样字轮旋转一圈所经过的圆弧区域的数目M^之比值的整数值，即输出值为 W= KX[L/Mmax]，其中，K为采样字轮旋转一圈所计量的物理量，L为采样字轮 旋转所经过的圆弧区域的总数目，其计量精度为K。
此外，当采样字轮的编码可直接分辨采样字轮的10进制数字时(即采样字 轮为直读字轮)，可以在上述的圈数电子计量基础上加上采样字轮直读数，从而 达到提高精度的目的，艮卩，其输出值可以为W二 KX[L/ Mmax]+K/10XA，其中，A 为采样字轮的10进制直读数，此时系统的计量精度为K/10。
实施例2:
如图1、图3所示的一种计数器的电子计数方法，与实施例1的区别在于 上述采样字轮的圆周被区分为M^段等分的圆弧区域；则电子计量输出时，输出 既可以为采样字轮旋转所经过的圆弧区域的总数目L与采样字轮旋转一圈所经过的圆弧区域的数目M^之比值，即输出值为W二 KXL/ Mmax,其中，K为采样字 轮旋转一圈所计量的物理量，L为采样字轮旋转所经过的圆弧区域的总数目，其 计量精度为K/M,;输出也可以为采样字轮旋转所经过的圆弧区域的总数目L与 采样字轮旋转一圈所经过的圆弧区域的数目M^之比值的整数值，即输出值为W= KX[L/Mmax]，其中，K为采样字轮旋转一圈所计量的物理量，L为采样字轮旋转 所经过的圆弧区域的总数目，其计量精度为K。其他设置同实施例l。 实施例3:
如图4、图5所示的采用上述方法的一种计数器，包括壳体7、字轮轴l、 若干个柱面印有数码的普通字轮2、进位齿轮9、进位齿轮轴8，还包括一个采 样字轮5，采样字轮5与普通字轮2通过拨齿3机械传动进位，所述采样字轮5 上设置有编码结构，所述壳体7上设有与编码结构相对应的传感器4，传感器4 连接电子系统；上述编码结构为设置在采样字轮5端面上用于区分采样字轮圆 弧区域的若干圆环码道51，圆环码道51由相间分布的若干透空段和非透空段构 成，上述采样字轮5两侧均设有信号采样板6，所述传感器4为相对设置在两信 号采样板6上、与圆环码道51相对应的若干对光电发射和接收传感器4。上述 信号采样板6以PCB板为基底，PCB板上直接封装有传感器芯片裸片，传感器芯 片裸片周围设有聚光的塑料外框，所述信号采样板通过插接方式连接在壳体上。
如图6所示，本实施例中，上述信号采样板上设有1对传感器，所述采样 字轮端面上设有一道圆环码道，所述圆环码道由相同大小的一透空段和一非透 空段构成。这样，可以将采样字轮圆周区分为"0"、 "1"两个编码所对应的两 段圆弧区域，可以采用实施例1或2中所述的电子计数方法，则艮^2。
实施例4:
如图7所示的一种计数器，上述信号采样板上设有2对传感器，上述采样字轮端面上由外至内设有同心的第二、第一圆环码道，两码道之间设有圆环间隔 52;所述的各圆环码道与相对应的传感器的位置关系如下
对应第二圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度设为90° ，则与之 相对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为0° 、 180° ;
对应第一圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度设为90° ，则与之
相对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为90° 、 270° 。
这样，可以将采样字轮圆周等份区分为4个编码所对应的四段圆弧区域， 采用实施例1或者2中所述的电子计数方法，则M^二4。其他同实施例3。
实施例5:
如图8所示的一种计数器，上述信号采样板上设有2对传感器，与实施例4 的不同在于采样字轮端面上只设有一道圆环码道，所述圆环码道由相同大小的 一透空段和一非透空段构成，2对传感器均对应该圆环码道并呈90。夹角。其 他通实施例4。
实施例6:
如图9所示的一种计数器，上述信号采样板上设有3对传感器，所述采样字 轮端面上由外至内设有同心的第三、第二、第一圆环码道，各圆环码道之间设 有圆环间隔；所述的各圆环码道与相对应的传感器的位置关系如下
对应第三圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度设为90° ，则与之 相对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为45° 、 135° 、 225° 、 315。；
对应第二圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度设为90° ，则与之
相对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为0° 、 180° ;对应第一圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度设为90° ，则与之
相对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为90° 、 270° 。
这样，可以将采样字轮圆周等份区分为8个编码所对应的八段圆弧区域， 采用实施例1或2中所述的电子计数方法，则M^二8。其他同实施例3。
实施例7:
如图IO所示的一种计数器，上述信号采样板上设有3对传感器，与实施例
6的不同仅在于第一圆环码道和第二圆环码道合并成一道圆环码道，对应该圆
环码道的两对传感器在信号采样板上的位置角度设为(T 、90° ，则与之相对应 的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为0° 、 180° 。其他同实 施例6。
实施例8:
如图ll所示的一种计数器，上述信号采样板上设有3对传感器，与实施例
7的不同仅在于各码道之间不设有圆环间隔，从而使得各码道的透空段部分相
互连通。其他同实施例7。
如图12所示的一种计数器，上述信号采样板上设有4对传感器，所述采样 字轮端面上由外至内设有同心的第三、第二、第一圆环码道，各码道之间不设 圆环间隔，从而使得各码道的透空段部分相互连通，上述第一圆环码道上对应 有呈90°夹角的2对传感器，所述的各圆环码道与相对应的传感器的位置关系
如下
对应第三圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度设为90° ，则与之 相对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为36° 、 72° 、 108° 、144° 、 216° 、 252° 、 288° 、 324° ;
对应第二圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度设为90° ，则与之 相对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为54° 、 126° 、 234° 、 306。；
对应第一圆环码道的2对传感器在信号采样板上的位置角度设为0。 、 90° ， 则与之相对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为0° 、 180° ;
这样，可以将采样字轮圆周非等份区分为16个编码所对应的十六段圆弧区 域，并且采样字轮的编码能直接分辨字轮的10进制数，采用实施例l中的电子 计数方法，则其计量精度可以为K或者K/10 (计圈数加直读)。其他同实施例3。
实施例10:
如图13所示的一种计数器，上述信号采样板上设有4对传感器，与实施例 9的不同仅在于
对应第三圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度设为90° ，则与之 相对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为18° 、 72° 、 108° 、 162° 、 198° 、 252° 、 288。 、 342。;
对应第二圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度设为0° ，则与之相 对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为54° 、 126° 、 234° 、 306。;其他同实施例9。
实施例ll:
如图14所示的一种计数器，上述信号采样板上设有5对传感器，所述采样 字轮端面上由外至内设有同心的第五、第四、第三、第二、第一圆环码道，各 码道之间设有圆环间隔；所述的各圆环码道与相对应的传感器的位置关系如下:对应第五圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度设为90° ，则与之
相对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为11.25° 、 33.75° 、 56.25。 、 78.75° 、 101.25° 、 123.75° 、 146.25° 、 168.75° 、 191.25。、 213.75。 、 236.25° 、 258.75° 、 281.25。 、 303.75。 、 326.25° 、 348.75。;
对应第四圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度设为90。，则与之 相对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为22.5° 、 67.5° 、 112.5° 、 157.5。 、 202.5。 、 247.5° 、 292.5° 、 337.5。;
对应第三圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度设为90° ，则与之 相对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为45° 、 135° 、 225° 、
315。；
对应第二圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度设为90° ，则与之
相对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为0° 、 180° ;
对应第一圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度设为90° ，则与之 相对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为90° 、 270° 。
这样，可以将采样字轮圆周非等份区分为32个编码所对应的32段圆弧区 域，并且采样字轮的编码能直接分辨字轮的10进制数，采用实施例l中的电子 计数方法，则其计量精度可以为K或者K/10 (计圈数加直读)。其他同实施例3。
实施例12:
如图15所示的一种计数器，上述信号采样板上设有5对传感器，与实施例
11的不同仅在于第一圆环码道和第二圆环码道合并成一道圆环码道，对应该
圆环码道的两对传感器在信号采样板上的位置角度设为0° 、 90° ，则与之相对 应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为0° 、 180° 。其他同实施例11。
实施例13:
如图16所示的一种计数器，上述信号采样板上设有5对传感器，与实施例 12的不同仅在于各码道之间不设有圆环间隔，从而使得各码道的透空段部分 相互连通。其他同实施例12。
实施例14:
如图17所示的一种计数器，上述信号采样板上设有5对传感器，与实施例
11的不同在于-
对应第五圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度设为90° ，则与之 相对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为9° 、 30° 、 54° 、 78° 、 102° 、 126° 、 150° 、 171° 、 189° 、 210° 、 234° 、 258° 、 282° 、 306° 、 330。 、 351° ;
对应第四圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度设为90。，则与之 相对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为18° 、 66° 、 114° 、 162° 、 198° 、 246° 、 294° 、 342° ;
对应第三圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度设为90° ，则与之 相对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为42° 、 138° 、 222° 、 318° ;其他同实施例11。
实施例15:
如图18所示的一种计数器，上述信号采样板上设有5对传感器，与实施例
14的不同仅在于第一圆环码道和第二圆环码道合并成一道圆环码道，对应该
圆环码道的两对传感器在信号采样板上的位置角度设为0° 、 90° ，则与之相对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为0° 、 180° 。其他同实施例14。
实施例16:
如图19所示的一种计数器，上述信号采样板上设有5对传感器，与实施例15的不同仅在于各码道之间不设有圆环间隔，从而使得各码道的透空段部分相互连通。其他同实施例15。
实施例17:
如图20所示的一种计数器，上述采样字轮端面上设有一道圆环码道，所述圆环码道由大小相同的一透空段和一非透空段构成，所述信号采样板上设有5对与该圆环码道对应的传感器，相邻传感器之间间隔36。夹角，这样将采样字轮圆周10等分，每等分的区域位置具有唯一的编码。
这样，可以将采样字轮圆周等份区分为IO个编码所对应的IO段圆弧区域，并且采样字轮的编码能直接分辨字轮的IO进制数，采用实施例1中的电子计数方法，则其计量精度可以为K或者K/10 (计圈数加直读)。也可以采用实施例2的电子计数方法。其他同实施例3。
上述的实施例中，采样字轮7上任一圆环码道上的透空和非透空段对换或者与信号采样板5上相对应的传感器同时旋转相同的角度，各圆环码道之间可以有间隔，也可没有间隔，当将各圆环码道间取消间隔，相邻圆环码道上相近的透空段和非透空段可相互连接，都不影响上述实施例的实施结果，均可以视为本实用新型的等效结构，落入本实用新型的保护范围之内。
权利要求
1. 一种计数器的电子计数方法，其特征在于，在机械式计数器的一个字轮上设置编码结构作为采样字轮，电子系统通过相应设置的传感器读取编码并且可以将采样字轮的圆周区分为至少两段具有不同编码的圆弧区域，电子系统的工作步骤如下1)采样编码，传感器按照固定的采样周期采样；2)区域识别，电子系统通过采样编码识别出此次采样时传感器所对应的圆弧区域；3)计算存储，电子系统将此次采样传感器所对应的圆弧区域与上一次采样传感器所对应的圆弧区域进行比较，求出采样字轮旋转经过的圆弧区域数目，对采样字轮旋转所经过的圆弧区域的总数目L累加并存储；4)重复下一次采样。2. 根据权利要求1所述的一种计数器的电子计数方法，其特征在于，所述编码结构为格雷码结构，所述传感器的采样周期小于采样字轮旋转回到同一圆弧区域的最短时间。
2. 根据权利要求1所述的一种计数器的电子计数方法，其特征在于，所述编码 结构为格雷码结构，所述传感器的采样周期小于采样字轮旋转回到同一圆弧 区域的最短时间。
3. 根据权利要求l所述的一种计数器的电子计数方法，其特征在于，所述编码 结构为非格雷码结构，所述传感器的采样周期小于采样字轮旋转经过最小圆 弧区域的最短时间。
4. 根据权利要求2或3所述的一种计数器的电子计数方法，其特征在于，所述 电子计量输出时，输出为采样字轮旋转所经过的圆弧区域的总数目L与采样 字轮旋转一圈所经过的圆弧区域的数目1 之比值的整数值，所述电子系统的 计量精度值为所述采样字轮旋转一圈所计量的物理量K。
5. 根据权利要求2或3所述的一种计数器的电子计数方法，其特征在于，所述各圆弧区域大小相等，所述电子计量输出时，输出为采样字轮旋转所经过的 圆弧区域的总数目L与采样字轮旋转一圈所经过的圆弧区域的数目M,之比值，所述电子系统的计量精度值为KALx，其中，K为所述采样字轮旋转一圈 所计量的物理量。
6. 根据权利要求2或3所述的一种计数器的电子计数方法，其特征在于，所述 采样字轮为直读字轮，所述电子计量输出时，输出为采样字轮旋转所经过的 圆弧区域的总数目L与采样字轮旋转一圈所经过的圆弧区域的数目M,之比 值的整数值，再加上当前状态对采样字轮直读获得的数与十之比值，所述电 子系统的计量精度值为K/10，其中，K为所述采样字轮旋转一圈所计量的物 理量。 .
7. 采用权利要求1所述方法的一种计数器，包括壳体(7)、字轮轴(1)、若干 个柱面印有数码的普通字轮(2)、进位齿轮(9)，其特征在于，还包括一个 采样字轮(5)，采样字轮(5)与普通字轮(2)传动进位，所述采样字轮(5) 上设置有编码结构，所述壳体(7)上设有与编码结构相对应的传感器(4)， 传感器(4)连接电子系统。
8. 根据权利要求7所述的一种计数器，其特征在于，所述编码结构为设置在采 样字轮(5)端面上用于区分采样字轮圆弧区域的若干圆环码道(51)，圆环 码道(51)由相间分布的若干透空段和非透空段构成，所述采样字轮(5)两 侧均设有信号采样板(6)，所述传感器(4)为相对设置在两信号采样板(6) 上、与圆环码道(51)相对应的若干对光电发射和接收传感器(4)。
9. 根据权利要求8所述的一种计数器，其特征在于，所述信号采样板上设有1 对传感器，所述采样字轮端面上设有一道圆环码道，所述圆环码道由一透空 段和一非透空段构成。
10. 根据权利要求9所述的一种计数器，其特征在于，所述圆环码道由相同 大小的一透空段和一非透空段构成。
11. 根据权利要求8所述的一种计数器，其特征在于，所述信号采样板上设 有2对传感器，所述采样字轮端面上由外至内设有同心的第二、第一圆环码道。
12. 根据权利要求ll所述的一种计数器，其特征在于，所述的各圆环码道之间和各传感器之间的位置关系如下对应第二圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +X，与之相对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为0° +X、 180° +X;对应第一圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +Y，与之相对 应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为90° +Y、 270° +Y; 其中，0° <X、 Y< 360° 。
13. 根据权利要求8所述的一种计数器，其特征在于，所述信号采样板上设 有3对传感器，所述采样字轮端面上由外至内设有同心的第三、第二、第一 圆环码道。
14. 根据权利要求13所述的一种计数器，其特征在于，所述的各圆环码道之 间和各传感器之间的位置关系如下对应第三圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +X，与之相对 应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为45° +X、 135° +X、 225。 +X、 315° +X;对应第二圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +Y，与之相对 应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为0° +Y、 180° +Y;对应第一圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +Z，与之相对 应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为90° +Z、 270° +Z; 其中，0° <X、 Y、 Z< 360° 。
15. 根据权利要求8所述的一种计数器，其特征在于，所述信号采样板上设 有4对传感器，所述采样字轮端面上由外至内设有同心的第四、第三、第二、 第一圆环码道。
16. 根据权利要求15所述的一种计数器，其特征在于，所述的各圆环码道之 间和各传感器之间的位置关系如下对应第四圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90。 +X，与之相对 应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为36° +X、 72° +X、 108° +X、 144° +X、 216° +X、 252° +X、 288° +X、 324° +X;对应第三圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +Y，与之相对 应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为54° +Y、 126° +Y、 234° +Y、 306° +Y;对应第二圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +Z，与之相对 应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为0° +Z、 180° +Z;对应第一圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90°'+U，与之相对 应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为90° +U、 270° +U; 其中，0° <X、 Y、 Z、 U< 360° 。
17. 根据权利要求15所述的一种计数器，其特征在于，所述的各圆环码道之 间和各传感器之间的位置关系如下对应第四圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90。 +X，与之相对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为18° +X、 72° +X、 108° +X、 162° +X、 198° +X、 252° +X、 288° +X、 342° +X;对应第三圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为0° +Y，与之相对 应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为54° +Y、 126° +Y、 234° +Y、 306° +Y;对应第二圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +Z，与之相对 应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为0° +Z、 180° +Z; 对应第一圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +U，与之相对 应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为90° +U、 270° +U; 其中，0° <X、 Y、 Z、 U< 360° 。
18. 根据权利要求8所述的一种计数器，其特征在于，所述信号采样板上设 有5对传感器，所述采样字轮端面上由外至内设有同心的第五、第四、第三、 第二、第一圆环码道。
19. 根据权利要求18所述的一种计数器，其特征在于，所述的各圆环码道之 间和各传感器之间的位置关系如下对应第五圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +X，与之相对 应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为11.25° +X、 33.75° +X、 56.25° +X、 78.75° +X、 101.25° +X、 123.75。 +X、 146.25。 +X、 168.75。 +X、 191. 250 +X、 213. 750 +X、 236.25° +X、 258. 750 +X、 281. 250 +X、 303.75。 +X、 326.25° +X、 348.75° +X;对应第四圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90。 +Y，与之相对 应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为22.5° +Y、 67.5° +Y、 112.5° +Y、 157.5° +Y、 202.5° +Y、 247.5。 +Y、 292.5° +Y、 337.5。+Y;对应第三圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90。
+Z，与之相对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为45° +Z、 135° +Z、 225。 +Z、 315° +Z;对应第二圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +U，与之相对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为0° +U、 180° +U;对应第一圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +V，与之相对 应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为90° +V、 270° +V; 其中，0° <X、 Y、 Z、 U、 V< 360° 。
20. 根据权利要求18所述的一种计数器，其特征在于，所述的各圆环码道之 间和各传感器之间的位置关系如下对应第五圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +X，与之相对 应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为9° +X、 30° +X、 54° +X、 78° +X、 102° +X、 126° +X、 150° +X、 171° +X、 189° +X、 210° +X、 234。 +X、 258。 +X、 282° +X、 306° +X、 330° +X、 351° +X;对应第四圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90。 +Y，与之相对 应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为18° +Y、 66° +Y、 114° +Y、 162° +Y、 198。 +Y、 246° +Y、 294° +Y、 342。 +Y;对应第三圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +Z，与之相对 应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为42° +Z、 138° +Z、 222。 +Z、 318° +Z;对应第二圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +U，与之相对 应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为0° +U、 180° +U;对应第一圆环码道的传感器在信号采样板上的位置角度为90° +V，与之相对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为90° +V、 270° +V; 其中，0° < X、 Y、 Z、 U、 V< 360° 。
21. 根据权利要求8所述的一种计数器，其特征在于，所述采样字轮端面上 设有一道圆环码道，所述圆环码道由大小相同的一透空段和一非透空段构成， 所述信号采样板上设有5对与该圆环码道对应的传感器，相邻传感器之间间 隔36°夹角。
22. 根据权利要求12或14或16或17或19或20所述的一种计数器，其特 征在于，所述的第一圆环码道和第二圆环码道合并成一道圆环码道，对应该 圆环码道的两对传感器在信号采样板上的位置角度为0° +U、 90° +U，与之 相对应的该码道上透空段和非透空段的分界线的角度分别为0° +U、 180° +U，其中，0° <U< 360° 。
23. 根据权利要求11至20中任一项所述的一种计数器，其特征在于，所述 的若干圆环码道(51)之间设有圆环间隔(52)。
24. 根据权利要求11至20中任一项所述的一种计数器，其特征在于，所述 的若干圆环码道(51)之间相邻的透空段部分相互连通。
25. 根据权利要求8至21中任一项所述的一种计数器，其特征在于，所述信 号采样板(6)以PCB板为基底，PCB板上直接封装有传感器芯片裸片，传感 器芯片裸片周围设有聚光的塑料外框，所述信号采样板通过插接方式连接在 壳体上。
全文摘要
本发明公开了一种计数器的电子计数方法及采用该方法的计数器，在机械式计数器的一个字轮上设置编码结构作为采样字轮，电子系统通过相应设置的传感器读取编码并且可以将采样字轮的圆周区分为至少两段具有不同编码的圆弧区域，将此次采样所得的圆弧区域与上一次采样所得的圆弧区域进行比较，对采样字轮旋转所经过的圆弧区域的总数目累加并存储。本技术方案中，电子系统通过定时采样、读取编码、判断计数、电子存储记忆的方式从而达到电子计数并存储的目的，完全可以替代现有的脉冲式机电计数器，并且具有抗干扰能力强、计量误差小、可靠性好、功耗小、使用寿命长等优点，相对于直读式机电计数器，大大降低了制造成本，具有较高的性价比。
文档编号G06M1/00GK101458777SQ20071016114
公开日2009年6月17日 申请日期2007年12月14日 优先权日2007年12月14日
发明者健 方 申请人:王 英