一種光電直讀水表傳感器抑制氣泡干擾的方法技術(shù)

一種光電直讀水表傳感器抑制氣泡干擾的方法，適應(yīng)于采用光電技術(shù)對(duì)機(jī)械計(jì)數(shù)器顯示的讀數(shù)進(jìn)行電信號(hào)編碼輸出的水表，包括單片機(jī)、通訊接口組件、直流供電組件、多組由多對(duì)光敏接收管、光發(fā)射管對(duì)管組成的光電傳感器的光電傳感譯碼器組件、光敏接收管取樣電阻控制電路組件；光敏接收管的感應(yīng)信號(hào)采樣電阻由可控制的兩個(gè)取樣電阻(R1、R2)，由光敏接收管取樣電阻控制電路控制光敏接收管的采樣電阻在單一采樣電阻(R2)與兩個(gè)串接的電阻(R1+R2)之間切換，通過調(diào)整光敏接收管采樣電阻，來調(diào)整光敏接收管的傳感靈敏度，實(shí)現(xiàn)抑制氣泡干擾的作用，具有抗氣泡干擾能力強(qiáng)，成本低，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

:本專利技術(shù)涉及，適應(yīng)于采用光電技術(shù)對(duì)機(jī)械計(jì)數(shù)器顯示的讀數(shù)進(jìn)行電信號(hào)編碼輸出的水表，尤其是光電直讀式濕式水表。
技術(shù)介紹
:水表分為干式水表與濕式水表兩大類，目前自動(dòng)遠(yuǎn)程抄表技術(shù)出現(xiàn)了一種通過加裝光電傳感器組件，讀取一次計(jì)量?jī)x表讀數(shù)信息的裝置，即光電直讀式傳感器裝置，簡(jiǎn)稱光電直讀傳感器。該裝置通過對(duì)原機(jī)械計(jì)數(shù)器裝置的計(jì)數(shù)器字輪作技術(shù)改造，在計(jì)數(shù)器字輪上按一定的編碼規(guī)律，制作編碼條，采用光電傳感器部件，將計(jì)數(shù)器字輪上的“O”- “9”十個(gè)數(shù)字轉(zhuǎn)化為數(shù)字編碼信號(hào)，通過接口，直接將讀數(shù)輸出到遠(yuǎn)端抄表設(shè)備，該直讀裝置平時(shí)不需要供電，只有需要抄表時(shí)才瞬間供電，解決了以前脈沖抄表系統(tǒng)中的長期供電問題。隨著技術(shù)的發(fā)展，光電直讀技術(shù)在近幾年得到了較快的發(fā)展，由于干式水表的用水計(jì)量傳動(dòng)加裝了一級(jí)磁傳感，精度低，且隨著時(shí)間的推移，其流量計(jì)量精度越來越低，也影響了干表的使用與推廣；但已有的用于濕式水表的光電直讀傳感器，其不足也較為明顯:濕式水表液封盒中容易產(chǎn)生氣泡，尤其是在編碼條上或編碼槽中存在氣泡時(shí)，當(dāng)光發(fā)射管發(fā)出的光線通過時(shí)，容易產(chǎn)生折射等現(xiàn)象，使照射到光敏接收管的光強(qiáng)度降低，使得光敏接收管的感應(yīng)電流降低，造成傳感器編碼錯(cuò)誤，導(dǎo)致由于氣泡干擾產(chǎn)生的讀數(shù)錯(cuò)誤；針對(duì)氣泡干擾，目前業(yè)界還沒有有效的辦法，由于氣泡干擾的限制，使得光電直讀式濕式水表的推廣困難。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
:本專利技術(shù)的設(shè)計(jì)目的是:提供，用于采用光電技術(shù)對(duì)機(jī)械計(jì)數(shù)器顯示的讀數(shù)進(jìn)行電信號(hào)編碼輸出的水表，使用該方法設(shè)計(jì)的光電直讀式濕式水表防氣泡干擾的能力強(qiáng)，同時(shí)具有備價(jià)格低廉，性能穩(wěn)定、使用電子元器件數(shù)量少的特點(diǎn)。本專利技術(shù)所提供的光電直讀水表傳感器抑制氣泡干擾的方法，包括:單片機(jī)、通訊接口組件、直流供電組件、多組由多對(duì)光敏接收管、光發(fā)射管對(duì)管組成的光電傳感器的光電傳感譯碼器組件、光敏接收管取樣電阻控制電路組件，其中單片機(jī)內(nèi)置有ADC模塊(模數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊)，光敏接收管的感應(yīng)信號(hào)采樣電阻由可控制的兩個(gè)取樣電阻(Rl、R2)，由光敏接收管取樣電阻控制電路控制光敏接收管的采樣電阻在單一采樣電阻(R2)與兩個(gè)串接的電阻(R1+R2)之間切換，使光敏接收管采樣電阻的阻值在R2與R1+R2之間切換，通過調(diào)整光敏接收管采樣電阻，來調(diào)整光敏接收管的傳感靈敏度，實(shí)現(xiàn)抑制氣泡干擾的作用，本專利技術(shù)為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下方法:為方便說明，在本實(shí)施的具體措施中采用一對(duì)光敏接收管與光發(fā)射管的原理來進(jìn)行描述，光發(fā)射管D負(fù)極連接低電位、光發(fā)射管D正極連接分壓電阻R3的一端，R3的另一端連接供電電源Vcc，接通電源，此時(shí)光發(fā)射管工作，定義此條件下的發(fā)光強(qiáng)度為Pw;光敏接收管Q的發(fā)射極連接低電位，集電極連接電阻R2的一端，連結(jié)點(diǎn)定義為采樣點(diǎn)Vsin，電阻R2的另一端連接開關(guān)SW2的一端與電阻Rl的一端，Rl的另一端連接開關(guān)SWl，開關(guān)SWl、開關(guān)SW2的另一端同時(shí)連接供電電源Vcc，設(shè)當(dāng)光強(qiáng)度為Pw的光照射到光敏接收管Q上，光敏接收管Q感應(yīng)的電流為I，當(dāng)通過單片機(jī)控制連通采樣開關(guān)SWl，斷開采樣開關(guān)SW2，則取樣電阻的值為(R1+R2)，此時(shí)采樣點(diǎn)的電壓值:Vsinl = VCC- (Rl+R2)x I ；當(dāng)通過單片機(jī)控制連通采樣開關(guān)SW2，斷開采樣開關(guān)SWl，則取樣電阻的值為R2，此時(shí)采樣點(diǎn)的電壓值:Vsin2 = VCC_R2x I ；從以上兩個(gè)計(jì)算公式可以看出:在同等感應(yīng)電流的條件下，由于(R1+R2)的值大于R2，Vsinl將低于Vsin2，即增加取樣電阻值，可調(diào)整光敏接收管Q的接收傳感靈敏度。假設(shè)米樣點(diǎn)電壓Vsin高于某一閾值V時(shí),米樣點(diǎn)的邏輯電平為“1”，米樣點(diǎn)電壓Vsin低于某一閾值V時(shí)，采樣點(diǎn)的邏輯電平為“0”，當(dāng)光發(fā)射管D發(fā)出的光透過編碼器的編碼孔槽照射到光敏接收管Q，所獲取的采樣電壓Vsin低于閾值V，采樣點(diǎn)的邏輯電平為“O”；當(dāng)光發(fā)射管D發(fā)出的光由編碼器的遮光帶遮擋，不能照射到光敏接收管Q，所獲取的采樣電壓Vsin高于閾值V，采樣點(diǎn)的邏輯電平為“ 1”，所獲取的編碼邏輯正常，讀數(shù)取值正常，光電直讀傳感器的氣泡干擾存在于光發(fā)射管D發(fā)出的光透過編碼器的編碼孔槽照射到光敏接收管Q的光通道，由于在實(shí)際應(yīng)用中，光電直讀式傳感器中照射到光敏接收管Q上的光除光發(fā)射管D發(fā)出的光外，可能還存在外部環(huán)境光的疊加照射，為同時(shí)解決外部環(huán)境光干擾的問題，本專利技術(shù)采用下面的測(cè)量時(shí)序來完成。第一步:通過單片機(jī)控制，只連接一個(gè)采樣電阻R2，關(guān)閉光發(fā)射管D，先測(cè)量外部環(huán)境光的強(qiáng)度，然后通過測(cè)量(Vsin)的信號(hào)電平，測(cè)量外部環(huán)境光照強(qiáng)度，如外部環(huán)境光的強(qiáng)度超過一定的設(shè)定值，停止繼續(xù)往下測(cè)量，報(bào)光干擾錯(cuò)誤；否則，繼續(xù)進(jìn)行下步驟的掃描測(cè)量。第二步:通過單片機(jī)程序控制光敏接收管只連接一個(gè)采樣電阻R2，點(diǎn)亮光發(fā)射管D，然后測(cè)量(Vsin)的信號(hào)電平，再依次掃描各光電傳感器，記錄此次掃描的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)；假設(shè)此時(shí)光發(fā)射管D發(fā)出的光透過編碼器的編碼孔槽照射到光敏接收管Q的光通道，如不存在氣泡干擾，則沒有經(jīng)過氣泡干擾衰減，只連接一個(gè)采樣電阻R2，獲取的采樣電壓Vsin將符合正常的邏輯要求，譯碼數(shù)據(jù)正常；但光通過光通道時(shí)，可能會(huì)經(jīng)過一個(gè)或多個(gè)干擾氣泡時(shí)，照射到光敏接收管Q上的光強(qiáng)度Pw將降低為Pwl，光敏接收管Q的感應(yīng)電流也會(huì)降低，設(shè)此條件下的感應(yīng)電流為II，此時(shí)只連接一個(gè)采樣電阻R2時(shí)，由于Vcc、R2的值一定，而I降低，導(dǎo)致此條件所獲取的采樣電壓Vsin2會(huì)比正常的Vsin值抬高，當(dāng)抬高到超過閾值V時(shí)，即氣泡干擾嚴(yán)重時(shí)，采樣點(diǎn)的邏輯電平由正常的“O”變?yōu)榱?“1”，導(dǎo)致處理后的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤；第三步:通過單片機(jī)程序控制光敏接收管連接一個(gè)采樣電阻R1、R2，Rl與R2串聯(lián)連接，此時(shí)光敏接收管的采樣電阻阻值為:R1+R2，關(guān)閉光發(fā)射管D，然后通過測(cè)量(Vsin)的信號(hào)電平，測(cè)量外部環(huán)境光的強(qiáng)度，如外部環(huán)境光的強(qiáng)度超過一定的設(shè)定值，停止繼續(xù)往下測(cè)量，報(bào)第二步的測(cè)量數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)可能存在氣泡干擾；否則繼續(xù)測(cè)量，達(dá)到消除干擾的結(jié)果O第四步:通過單片機(jī)程序控制光敏接收管連接一個(gè)采樣電阻Rl、R2，Rl與R2串聯(lián)連接，點(diǎn)亮光發(fā)射管D，然后測(cè)量(Vsin)的信號(hào)電平，再依次掃描各光電傳感器，假設(shè)此時(shí)光發(fā)射管D發(fā)出的光透過編碼器的編碼孔槽照射到光敏接收管Q的光通道，如不存在氣泡干擾，未經(jīng)過氣泡干擾衰減，采樣電阻R1+R2的值大于R2的值，獲取的采樣電壓Vsin將符合正常的邏輯要求，譯碼數(shù)據(jù)正常；當(dāng)光通過光通道時(shí)，可能會(huì)經(jīng)過一個(gè)或多個(gè)干擾氣泡時(shí)，照射到光敏接收管Q上的光強(qiáng)度Pw將降低，光敏接收管Q的感應(yīng)電流I也會(huì)降低，由于在I降低的條件下，R升高，導(dǎo)致此條件所獲取的采樣電壓Vsinl比正常的Vsin值抬高幅度不大，甚至比正常的Vsin值還要低，使得采樣點(diǎn)的邏輯電平維持正常的邏輯“O”；第五步:將第二步與第四步得到的譯碼數(shù)據(jù)運(yùn)算處理，當(dāng)兩組數(shù)據(jù)一致時(shí)，取任意一組數(shù)據(jù)作為譯碼數(shù)據(jù)，此時(shí)不存在能影響數(shù)據(jù)測(cè)量的氣泡干擾；當(dāng)兩組數(shù)據(jù)不一致時(shí)，取第四步獲取的數(shù)據(jù)作為譯碼數(shù)據(jù)，此時(shí)存在能影響數(shù)據(jù)測(cè)量的氣泡干擾，同時(shí)可報(bào)氣泡干擾；本專利技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于:1、僅通過調(diào)整取樣電阻的阻值，達(dá)到修正光敏接收管Q的接收傳感靈敏度，實(shí)現(xiàn)在光通道遇到氣泡干擾時(shí)，光電直讀傳感器的譯碼正本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種光電直讀水表傳感器抑制氣泡干擾的方法，包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)、通訊接口組件、直流供電組件、多組由多對(duì)光敏接收管、光發(fā)射管對(duì)管組成的光電傳感器的光電傳感譯碼器組件、光敏接收管取樣電阻控制電路組件，其特征為：光敏接收管的感應(yīng)信號(hào)采樣電阻由可控制的兩個(gè)取樣電阻(R1、R2)，由光敏接收管取樣電阻控制電路控制光敏接收管的采樣電阻在單一采樣電阻(R2)與兩個(gè)串接的電阻(R1+R2)之間切換，使光敏接收管采樣電阻的阻值在R2與R1+R2之間切換，通過調(diào)整光敏接收管采樣電阻，來調(diào)整光敏接收管的傳感靈敏度，實(shí)現(xiàn)抑制氣泡干擾的作用。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種光電直讀水表傳感器抑制氣泡干擾的方法，包括:單片機(jī)、通訊接口組件、直流供電組件、多組由多對(duì)光敏接收管、光發(fā)射管對(duì)管組成的光電傳感器的光電傳感譯碼器組件、光敏接收管取樣電阻控制電路組件，其特征為:光敏接收管的感應(yīng)信號(hào)采樣電阻由可控制的兩個(gè)取樣電阻(Rl、R2)，由光敏接收管取樣電阻控制電路控制光敏接收管的采樣電阻在單一采樣電阻(R2)與兩個(gè)串接的電阻(R1+R2)之間切換，使光敏接收管采樣電阻的阻值在R2與R1+R2之間切換，通過調(diào)整光敏接收管采樣電阻，來調(diào)整光敏接收管的傳感靈敏度，實(shí)現(xiàn)抑制氣泡干擾的作用。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電直讀水表傳感器抑制氣泡干擾的方法，其特征為:光電傳感器組件采用逐一掃描的方式完成數(shù)據(jù)測(cè)量，每次完整的掃描過程包含以下五個(gè)步驟: 第一步:通過單片機(jī)程序控制光敏接收管只連接一個(gè)采樣電阻R2，關(guān)閉光發(fā)射管D，然后通過測(cè)量(Vsin)的信號(hào)電平，測(cè)量外部環(huán)境光照強(qiáng)度，如外部環(huán)境光的強(qiáng)度超過一定的設(shè)定值，停止繼續(xù)往下測(cè)量，報(bào)光干擾錯(cuò)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳明星，陳守平，李祖斌，劉穎華，何蘭，資廣泰，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：深圳市駿普科技開發(fā)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東;44