计量表的红外通信系统的制作方法

本实用新型涉及计量表技术领域，尤其涉及计量表的红外通信系统。

背景技术：

目前，各种手持式设备、电脑与计量表之间广泛采用红外通信，实现对计量表的校验、参数配置和抄数，红外通信具有具有低功耗、低价格、低电磁干扰、高保密性等优点，可以方便的实现点对点通信。

现有常规的方案是配备专用的读数头，在读数头内设置红外读数模块，表端设置红外通信模块，校表或者抄表时，读数头对准表端的通信窗口，红外读数模块与红外通信模块之间通过红外信号进行数据传输，红外读数模块与红外通信模块之间的相对距离直接影响到数据传输的稳定性，一般要求红外读数模块与红外通信模块之间的间距不超过10mm，当红外读数模块与红外通信模块之间的间距超过10mm，红外光辐射范围增大，辐射强度降低，无法有效持续的接收红外信号，实际应用中，读数头的位置偏差、零部件装配误差等因素易导致读数头与表端之间无法建立持续有效的通信，给校表、抄表工作带来不便。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足而提供计量表的红外通信系统，减少红外通信过程中的信号衰减，以保证红外信号稳定持续传输。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

计量表的红外通信系统，其特征在于，包括：

读数头，其包括读数头壳体和设置在所述读数头壳体内的红外读数模块；以及，

控制器，其包括控制器壳体、设于所述控制器壳体内的主控板和设于所述主控板上的红外通信模块，所述控制器壳体上对应所述红外通信模块设有通孔，所述通孔与所述红外通信模块之间设有导光柱；

所述读数头连接所述控制器时，所述红外读数模块与所述红外通信模块相对应并能通过红外信号进行数据通信，所述导光柱用于引导所述红外读数模块与所述红外通信模块之间的红外信号传输。

在上述计量表的红外通信系统中，所述导光柱与所述控制器壳体通过超声波焊接固定；或者所述导光柱与所述通孔过盈配合固定。

在上述计量表的红外通信系统中，所述导光柱具有面向所述红外通信模块的导光平面，所述导光平面与所述红外通信模块之间的间距为2mm～8mm。

在上述计量表的红外通信系统中，所述红外读数模块包括第一发射端和第一接收端，所述红外通信模块包括第二发射端和第二接收端，所述读数头连接所述控制器时，所述导光柱一端对应所述第一发射端和第一接收端，所述导光柱另一端对应所述第二发射端和第二接收端。

在上述计量表的红外通信系统中，所述红外读数模块包括第一发射端和第一接收端，所述红外通信模块包括第二发射端和第二接收端，所述导光柱包括分体成型的第一导光柱和第二导光柱，所述读数头连接所述控制器时，所述第一导光柱的两端分别对应所述第一发射端和第二接收端，所述第二导光柱的两端分别对应所述第二发射端和第一接收端。

在上述计量表的红外通信系统中，所述红外通信系统还包括将所述读数头与所述控制器可拆连接的磁性连接结构，所述磁性连接结构包括设在所述读数头壳体内的磁性件和设在所述控制器壳体内的金属件。

在上述计量表的红外通信系统中，所述控制器壳体的内壁设有通过热压固定所述金属件的热压筋。

在上述计量表的红外通信系统中，所述金属件呈环状，所述控制器壳体的内壁设有与所述金属件匹配的环形凹槽，所述热压筋将所述金属件固定于所述环形凹槽内。

在上述计量表的红外通信系统中，所述热压筋呈环形并热压固定所述金属件的内环侧，所述控制器壳体上由所述热压筋围成的区域用于安装所述导光柱。

在上述计量表的红外通信系统中，所述导光柱为PC材质或者有机玻璃材质的圆柱体。

本实用新型的有益效果：

本实用新型计量表的红外通信系统，包括：读数头，其包括读数头壳体和设置在所述读数头壳体内的红外读数模块；以及，控制器，其包括控制器壳体、设于所述控制器壳体内的主控板和设于所述主控板上的红外通信模块，所述控制器壳体上对应所述红外通信模块设有通孔，所述通孔与所述红外通信模块之间设有导光柱；所述读数头连接所述控制器时，所述红外读数模块与所述红外通信模块相对应并能通过红外信号进行数据通信，所述导光柱用于引导所述红外读数模块与所述红外通信模块之间的红外信号传输。

利用导光柱的高透光率、对光的低损耗以及内反射，可以减少红外光发散度，减少红外通信过程中的信号衰减，实现红外读数模块与红外通信模块之间红外信号的集中传输，在正常通信状态下，可以进一步提升信号强度，提高数据读取效率和准确率；一般来说，较短的传输路径能够减少红外光的发散度，故现有技术对红外读数模块与红外通信模块的间距有一定要求，本实用新型采用导光柱引导红外读数模块与红外通信模块之间的红外信号传输，在确保红外信号稳定持续传输的前提下，减小红外信号传输路径的限制，实际应用中，即使读数头的位置偏差、零部件装配误差等因素导致红外读数模块与红外通信模块之间的间距超过10mm，读数头与控制器之间仍能保持稳定通信，高效可靠地地完成校表、抄表工作。

在上述计量表的红外通信系统中，所述导光柱与所述控制器壳体通过超声波焊接固定；或者所述导光柱与所述通孔过盈配合固定。前者，利用超声波焊接的工艺来固定导光柱，简化了生产工艺，提高了生产效率，且具有较好的密封效果；后者，利用过盈配合方式固定导光柱，降低制作成本。

所述导光柱具有面向所述红外通信模块的导光平面，所述导光平面与所述红外通信模块之间的间距为2mm～8mm。通常的，进行导光柱设计时，首先需要考虑有效的光通量耦合，保证红外通信模块发射的红外光以最小的损耗进入导光柱内，如果导光平面与红外通信模块之间的间距小于2mm，虽然可以减少红外光的损耗，但实际应用中，导光平面容易触碰到红外通信模块，导致红外通信模块损坏，如果导光平面与红外通信模块之间的间距大于8mm，增加了红外光进入导光柱前的损耗，故本方案将导光平面与红外通信模块之间的间距设定为2mm～8mm，既保证二者之间有足够的安全间隙，又不会使红外光在进入导光柱前有过多的损耗。

所述红外读数模块包括第一发射端和第一接收端，所述红外通信模块包括第二发射端和第二接收端，所述读数头连接所述控制器时，所述导光柱一端对应所述第一发射端和第一接收端，所述导光柱另一端对应所述第二发射端和第二接收端。利用一个导光柱实现对两路红外信号的引导，节省成本和组装工序。

所述红外读数模块包括第一发射端和第一接收端，所述红外通信模块包括第二发射端和第二接收端，所述导光柱包括分体成型的第一导光柱和第二导光柱，所述读数头连接所述控制器时，所述第一导光柱的两端分别对应所述第一发射端和第二接收端，所述第二导光柱的两端分别对应所述第二发射端和第一接收端。两个导光柱分别引导两路红外信号，避免两路红外信号之间产生干扰，更适用于较高的通信频率。

所述红外通信系统还包括将所述读数头与所述控制器可拆连接的磁性连接结构，所述磁性连接结构包括设在所述读数头壳体内的磁性件和设在所述控制器壳体内的金属件。实现读数头与控制器之间的可拆式连接，且在进行校表、抄表工作时，能保证读数头可靠吸附在控制器上；基于磁性连接结构，由于磁性件设置在读数头壳体内，计量表工作时不与读数头连接，防止磁性件磁场干扰计量表。

所述控制器壳体的内壁设有通过热压固定所述金属件的热压筋。相比螺钉固定、卡扣固定以及粘胶固定方式，本方案采用热压筋固定金属件，安装结构简化，降低了成本；相比过盈配合方式，采用热压筋固定金属件具有更好地固定效果。

所述金属件呈环状，所述控制器壳体的内壁设有与所述金属件匹配的环形凹槽，所述热压筋将所述金属件固定于所述环形凹槽内。组装过程中，环形凹槽可以起到对金属件的预定位作用，便于热压操作；使用过程中，环形凹槽配合热压筋更好地防止金属件松动、脱落。

所述热压筋呈环形并热压固定所述金属件的内环侧，所述控制器壳体上由所述热压筋围成的区域用于安装所述导光柱。热压筋整周热压固定金属件，金属件固定可靠；同时，热压筋围成的区域能起到一定的限位作用，在安装导光柱时，可防止导光柱产生较大的横向偏位，降低安装难度。

所述导光柱为PC材质或者有机玻璃材质的圆柱体。PC材质或者有机玻璃材质的导光柱具有良好地透光率，降低红外光传输时的损耗；圆柱体的外形，便于加工，且利于红外光在导光柱内的全反射，减少红外光的逃逸。

本实用新型的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。

【附图说明】

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

图1为本实用新型实施例一中读数头和控制器的连接示意图；

图2为本实用新型实施例二中读数头和控制器的连接示意图；

图3为本实用新型实施例三中读数头和控制器的连接示意图；

图4为本实用新型实施例三中金属件在控制器壳体内的安装示意图。

附图标记：

100读数头、110读数头壳体、120红外读数模块、121第一发射端、122第一接收端

200控制器、210控制器壳体、211通孔、212第一通孔、213第二通孔、214热压筋、215环形凹槽、220红外通信模块、221第二接收端、222第二发射端、230主控板

300导光柱、310环形台阶、320导光平面、330第一导光柱、340第二导光柱

400磁性件

500金属件

【具体实施方式】

本实用新型提出的计量表的红外通信系统，包括：读数头，其包括读数头壳体和设置在所述读数头壳体内的红外读数模块；以及，控制器，其包括控制器壳体、设于所述控制器壳体内的主控板和设于所述主控板上的红外通信模块，所述控制器壳体上对应所述红外通信模块设有通孔，所述通孔与所述红外通信模块之间设有导光柱；所述读数头连接所述控制器时，所述红外读数模块与所述红外通信模块相对应并能通过红外信号进行数据通信，所述导光柱用于引导所述红外读数模块与所述红外通信模块之间的红外信号传输。利用导光柱的高透光率、对光的低损耗以及内反射，可以减少红外光发散度，减少红外通信过程中的信号衰减，实现红外读数模块与红外通信模块之间红外信号的集中传输，在正常通信状态下，可以进一步提升信号强度，提高数据读取效率和准确率；本实用新型采用导光柱引导红外读数模块与红外通信模块之间的红外信号传输，在确保红外信号稳定持续传输的前提下，减小红外信号传输路径的限制，实际应用中，即使读数头的位置偏差、零部件装配误差等因素导致红外读数模块与红外通信模块之间的间距超过10mm，读数头与控制器之间仍能保持稳定通信，高效可靠地地完成校表、抄表工作。

下面结合本实用新型实施例的附图对本实用新型实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参照图1，本实用新型实施例一提出的计量表的红外通信系统，包括读数头100，其包括读数头壳体110和设置在读数头壳体110内的红外读数模块120；以及控制器200，其包括控制器壳体210、设于控制器壳体210内的主控板230和设于主控板230上的红外通信模块220，控制器壳体210上对应红外通信模块220设有通孔211，通孔211与红外通信模块220之间设有导光柱300；读数头100连接控制器200时，红外读数模块120与红外通信模块220相对应并能通过红外信号进行数据通信，导光柱300用于引导红外读数模块120与红外通信模块220之间的红外信号传输。

本实施例以燃气表为例，燃气表通常包括基表和安装在基表上的控制器，控制器作用包括用于控制基表工作、读卡、显示计量数据等。燃气表出厂前需要对控制器进行数据校验，操作人员将读数头对准控制器的通信窗口，红外读数模块与红外通信模块之间通过红外信号进行数据传输，读数头读取的表端数据传输到上位机，由上位机完成对表端数据的分析校验，确定燃气表各项功能是否能够正常实现，同时还能对控制器进行参数配置，以满足特定的使用需求，因此，红外读数模块与红外通信模块之间为双向通信。燃气公司的抄表人员亦可通过便携式手持抄表设备进行抄表，便携式手持抄表设备设有专用的读数头，抄表时将读数头对准控制器的通信窗口，通过红外信号传输读取表端数据。

为了保证校表、抄表工作的顺利进行，本实施例在控制器壳体210的通孔211(通信窗口)与红外通信模块220之间设置导光柱300，利用导光柱300的高透光率、对光的低损耗以及内反射，可以减少红外光发散度，减少红外通信过程中的信号衰减，实现红外读数模块120与红外通信模块220之间红外信号的集中传输，从而保证读数头100与控制器200之间保持稳定通信。

根据本实施例的红外通信系统，红外读数模块120包括第一发射端121和第一接收端122，红外通信模块220包括第二发射端222和第二接收端221，读数头100连接控制器200时，导光柱300一端对应第一发射端121和第一接收端122，导光柱300另一端对应第二发射端222和第二接收端221。第一发射端121发射的红外光经导光柱300导向第二接收端221，第二发射端222发射的红外光经导光柱300导向第一接收端122，由于第一发射端121和第二发射端222通常不会同时发射红外光，故两路红外信号不会产生干涉。本实施例利用一个导光柱300实现对两路红外信号的引导，可以节省成本和组装工序。更有选的，该导光柱300为选用PC材质或者有机玻璃材质的扁圆柱体(导光柱300横截面成扁圆形、椭圆形或者腰形)，PC材质或者有机玻璃材质的导光柱300具有良好地透光率，降低红外光传输时的损耗；在一个导光柱300满足两路红外信号导向的前提下，扁圆柱体的导光柱300可以节省材料，降低成本。应当理解：于其他实施例中，在满足两路红外信号导向的前提下，导光柱亦可设计成多边棱柱、圆柱体、锥形柱体等形状。

根据本实施例的红外通信系统，采样超声波焊接方式来固定导光柱300，以此简化生产工艺，提高生产效率，且具有较好的密封效果，具体的：导光柱300一端的外周设置环形台阶310，导光柱300端部插入通孔211内，环形台阶310抵靠在通孔211周围的控制器壳体210内壁上，通过超声波焊接使环形台阶310与控制器壳体210内壁紧密熔合，不仅固定了导光柱300，也实现了导光柱300与控制器壳体210连接部位的密封。在控制器200组装完成后，保证导光柱300面向红外通信模块220的导光平面320与红外通信模块220之间的间距H为2mm～8mm，既保证二者之间有足够的安全间隙，又不会使红外光在进入导光柱300前有过多的损耗，导光平面320与红外通信模块220之间的间距H可以设定为2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm。

根据本实施例的红外通信系统，在正常通信状态下，红外读数模块120与红外通信模块220的间距小于10mm，通过导光柱300的引导，可以进一步提升信号强度，提高数据读取效率和准确率；即使读数头100的位置偏差、零部件装配误差等因素导致红外读数模块120与红外通信模块220之间的间距超过10mm，读数头100与控制器200之间仍能保持稳定通信，高效可靠地地完成校表、抄表工作。

实施例二

参照图2，本实施例与实施例一的不同之处在于：本实施例的导光柱包括分体成型的第一导光柱330和第二导光柱340，读数头100连接控制器200时，第一导光柱330的两端分别对应第一发射端121和第二接收端221，第二导光柱340的两端分别对应第二发射端222和第一接收端122，第一发射端121发射的红外光经第一导光柱330导向第二接收端221，第二发射端222发射的红外光经第二导光柱340导向第一接收端122，两个导光柱分别引导两路红外信号，避免两路红外信号之间产生干扰，更适用于较高的通信频率。

由于第一导光柱330和第二导光柱340并排设置，如果采用超声波焊接方式来固定，工艺难度较大，故本实施例更适合采用过盈配合的方式来固定第一导光柱330和第二导光柱340，具体的：控制器壳体210上对应第二接收端221和第二发射端222分别设置第一通孔212和第二通孔213，第一导光柱330一端插入第一通孔212内并形成过盈配合，第二导光柱340一端插入第二通孔213内并形成过盈配合。利用过盈配合方式固定导光柱300，可进一步降低制作成本。可以想到：实施例一所述方案中亦可采用这种过盈配合方式来固定导光柱。

实施例三

参照图3、4，本实施例在本实施例一或者实施例二基础上，增加磁性连接结构，使读数头100与控制器200之间实现可拆式连接，在进行校表、抄表工作时，能保证读数头100可靠吸附在控制器200上，方便操作。

根据本实施例的红外通信系统，磁性连接结构包括设在读数头壳体110内的磁性件400和设在控制器壳体210内的金属件500，磁性件400具体可以是磁铁、磁钢、磁石等，金属件500可以是被磁性件400吸合的铁片、铜片等金属片，磁性件400可采用模内注塑或者打胶固定在读数头壳体110内，金属件500采用热压工艺固定在控制器壳体210内，具体的：控制器壳体210的内壁设有通过热压固定金属件500的热压筋214，金属件500呈环状，控制器壳体210的内壁设有与金属件500匹配的环形凹槽215，热压筋214将金属件500固定于环形凹槽215内，热压筋214未热压前的高度大于金属件500的厚度，金属件500放入环形凹槽215后，对热压筋214高出金属件500表面的部分进行热压，热压筋214热压后的变形部分压持在金属件500表面，从而将金属件500固定在环形凹槽215内。相比螺钉固定、卡扣固定以及粘胶固定方式，本实施例采用热压筋214固定定金属件500，安装结构简化，降低了成本；相比过盈配合方式，采用热压筋214固定金属件500具有更好地固定效果。在安装金属件500时，环形凹槽215起到对金属件500的预定位作用，便于热压操作；使用过程中，环形凹槽215配合热压筋214更好地防止金属件500松动、脱落。

更优选的，热压筋214呈环形并热压固定金属件500的内环侧，控制器壳体210上由热压筋214围成的区域用于安装导光柱300，即通孔211设置在控制器壳体210由热压筋214围成的区域内；一方面，热压筋214整周热压固定金属件500，金属件500固定可靠；另一方面，热压筋214围成的区域能起到一定的限位作用，在安装导光柱300时，可防止导光柱300产生较大的横向偏位，降低安装难度。

本实用新型所述实施例还可应用水表、热能表等流体计量仪表及电表。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本实用新型包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本实用新型的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。