《一种利用电容传感器快速识别齿轮读数的装置及方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种利用电容传感器快速识别齿轮读数的装置及方法.pdf（7页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 103575352 A (43)申请公布日 2014.02.12 CN 103575352 A (21)申请号 201210270160.9 (22)申请日 2012.07.31 G01F 15/06(2006.01) (71)申请人 上海兆富电子科技有限公司 地址 200072 上海市闸北区沪太路 799 号 2 幢 108 室 (72)发明人 沈明华 魏国庆 (74)专利代理机构 上海科盛知识产权代理有限 公司 31225 代理人 叶敏华 (54) 发明名称 一种利用电容传感器快速识别齿轮读数的装 置及方法 (57) 摘要 本发明涉及一种利用电容传感器快速识别齿 。
2、轮读数的装置及方法， 该装置包括字轮， 在字轮的 任一侧面上覆盖有不规则形状的铜片作为电容的 中间极， 在每个字轮的两侧分别设有固定极板， 固 定极板靠近字轮的一侧设有互相正对的极板铜片 作为电容的两极 ； 字轮转动， 带动中间极的转动， 进而引起固定极板上的极板铜片之间的正对面积 的变化， 最终引起两个固定极板之间电容的变化， 通过测量电容变化， 就可以得知固定极板上的极 板铜片之间的正对面积， 也就得出了与此对应的 当前字轮的读数。 与现有技术相比， 本发明的装置 结构简单、 制造方便、 读数容易， 本发明的方法适 用范围广， 外界干扰小， 测量准确率高， 实现智能 化自动化读数。 (51。
3、)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103575352 A CN 103575352 A 1/1 页 2 1. 一种利用电容传感器快速识别齿轮读数的装置， 该装置包括字轮， 其特征在于， 在字 轮的任一侧面上覆盖有不规则形状的铜片作为电容的中间极， 在每个字轮的两侧分别设有 固定极板， 固定极板靠近字轮的一侧设有互相正对的极板铜片作为电容的两极， 所述的不 规则形状的铜片按角度等分成 10 个扇形， 每个扇形均为 36， 每个扇形的半径各不。
4、相同， 分别代表 0-9 这 10 个数字， 所述的极板铜片为一个 36的扇形铜片， 所述的电容的两极与 外电路连接。 2. 根据权利要求 1 所述的一种利用电容传感器快速识别齿轮读数的装置， 其特征在 于， 该装置还包括一空字轮， 所述的空字轮的两侧分别设有固定极板， 固定极板靠近空字轮 的一侧设有互相正对的极板铜片， 该空字轮侧面不覆盖不规则形状的铜片。 3. 根据权利要求 1 所述的一种利用电容传感器快速识别齿轮读数的装置， 其特征在 于， 该装置的字轮设有 1 10 个， 每个字轮依次排列设置。 4. 根据权利要求 1 所述的一种利用电容传感器快速识别齿轮读数的装置， 其特征在 于， 。
5、相邻两个字轮之间共用一个固定极板， 该固定极板的两侧均设有极板铜片。 5. 根据权利要求 1 所述的一种利用电容传感器快速识别齿轮读数的装置， 其特征在 于， 所述的极板铜片的半径大于或等于不规则形状的铜片上最大的扇形的半径。 6. 根据权利要求 1 所述的一种利用电容传感器快速识别齿轮读数的装置， 其特征在 于， 所述的固定极板为圆形。 7. 根据权利要求 1 所述的一种利用电容传感器快速识别齿轮读数的装置， 其特征在 于， 所述的固定极板连接为一体。 8. 一种利用电容传感器快速识别齿轮读数的方法， 其特征在于， 利用电容的正对面积 与电容值的对应关系以及字轮的数值和电容的正对面积的对应关。
6、系来确定当前字轮的读 数， 字轮转动， 带动中间极的转动， 进而引起固定极板上的极板铜片之间的正对面积的变 化， 最终引起两个固定极板之间电容值的变化， 通过测量电容值变化， 就可以得知固定极板 上的极板铜片之间的正对面积， 也就得出了与此对应的当前字轮的读数。 9. 根据权利要求 8 所述的一种利用电容传感器快速识别齿轮读数的方法， 其特征在 于， 该方法包括以下步骤 ： (1) 测量每个字轮两边固定极板之间的电容值 ； (2) 测量空字轮两侧的固定极板之间的电容值， 并根据固定极板之间的正对面积， 得出 当前的介电常数 ； (3) 根据电容公式 C S/d， 根据步骤 (1) 测得的电容值。
7、及步骤 (2) 测得的介电常数 ， 计算出字轮两侧的固定极板上的极板铜片之间的正对面积， 由极板铜片之间的正对面 积得出当前的字轮的读数 ； (4) 将所有字轮的读数进行有规律的组合， 得出的数值则为表具的当前读数。 权 利 要 求 书 CN 103575352 A 2 1/3 页 3 一种利用电容传感器快速识别齿轮读数的装置及方法 技术领域 0001 本发明涉及属于智能表抄表技术领域， 尤其是涉及一种利用电容传感器快速识别 齿轮读数的装置及方法。 背景技术 0002 近些年以来， 入户难、 抄表难成为当前人工抄表的一大难题， 如何方便、 准确、 快捷 的抄取表具的读数， 成为当前供电、 供水。
8、、 供气等行业迫切需要解决的问题。这些行业也加 大了科技投入， 力求能有所突破。 0003 由于居民家庭用表以及企业用表的环境非常复杂， 人工抄读费时费力， 容易造成 误抄、 错抄、 漏抄等问题， 一直制约着这些行业成本的降低和服务质量的提高。 0004 目前市场上计量器具， 例如水表， 燃气表的电磁字轮读数装置， 通常包括绝缘支架 及其可转动的字轮， 装置在字轮上的贴片和电阻， 并通过测量电阻值的方法识别字轮位置 的机构较多， 但是， 这种传统的测阻值的机构主要问题是， 由于测阻值所用的零件， 其触点 与被测字轮上的贴片处于长期接触摩擦状态， 因此， 零件的磨损较快， 使产品的使用寿命收 到。
9、影响， 这种测阻值机构的零件触点与被测字轮上的贴片处于长期接触的摩擦状态， 测阻 值采用的方式也不准确， 可靠性较差。 发明内容 0005 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单、 制造 方便、 读数容易， 读数精度高的利用电容传感器快速识别齿轮读数的装置及方法。 该方法根 据表具电容值的变化， 自动识别当前齿轮数值， 从而准确的得出表具当前数据， 完成了智能 化自动化抄表， 这种方法免除了抄表人员入户抄表的麻烦， 且提高了抄表的准确性和实时 性， 并极大地降低了抄表的成本， 促进了抄表行业的发展。 0006 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现 ： 0007 一种。
10、利用电容传感器快速识别齿轮读数的装置， 该装置包括字轮， 在字轮的任一 侧面上覆盖有不规则形状的铜片作为电容的中间极， 在每个字轮的两侧分别设有固定极 板， 固定极板靠近字轮的一侧设有互相正对的极板铜片作为电容的两极， 所述的不规则形 状的铜片按角度等分成 10 个扇形， 每个扇形均为 36， 每个扇形的半径各不相同， 分别代 表 0-9 这 10 个数字， 所述的极板铜片为一个 36的扇形铜片， 所述的电容的两极与外电路 连接。 0008 由于环境的变化， 温度、 湿度、 空气质量， 都会影响当前的介电常数。 为了减少环 境误差造成的影响， 需要进行误差控制， 该装置还包括一空字轮， 所述的。
11、空字轮的两侧分别 设有固定极板， 固定极板靠近空字轮的一侧设有互相正对的极板铜片， 该空字轮侧面不覆 盖不规则形状的铜片。这样， 在不同的环境因素的影响下， 2 个铜片之间的电容是会发生变 化的， 而改变电容值的唯一因素就是介电常数。 理论值和实际值对比， 就可以得出当前的 介电常数 ， 并可以对实际测量出来的电容值进行修正， 从而减小环境造成的误差， 提高测 说 明 书 CN 103575352 A 3 2/3 页 4 量精度。 0009 该装置的字轮设有 1 10 个， 每个字轮依次排列设置。 0010 相邻两个字轮之间共用一个固定极板， 该固定极板的两侧均设有极板铜片。 0011 所述的。
12、极板铜片的半径大于或等于不规则形状的铜片上最大的扇形的半径。 0012 所述的固定极板为圆形。 0013 所述的固定极板连接为一体。 0014 一种利用电容传感器快速识别齿轮读数的方法， 利用电容的正对面积与电容值的 对应关系以及字轮的数值和电容的正对面积的对应关系来确定当前字轮的读数。 只要测量 出当前电容值， 根据对应关系， 便可以得出当前对应的电容正对面积， 进而得出当前字轮的 读数。 字轮转动， 带动中间极的转动， 进而引起固定极板上的极板铜片之间的正对面积的变 化， 最终引起两个固定极板之间电容的变化， 通过测量电容变化， 就可以得知固定极板上的 极板铜片之间的正对面积， 也就得出了。
13、与此对应的当前字轮的读数。 0015 一种利用电容传感器快速识别齿轮读数的方法， 包括以下步骤 ： 0016 (1) 测量每个字轮两边固定极板之间的电容值 ； 0017 (2) 测量空字轮两侧的固定极板之间的电容值， 并根据固定极板之间的正对面积， 得出当前的介电常数 ； 0018 (3) 根据电容公式 C S/d， 根据步骤 (1) 测得的电容值及步骤 (2) 测得的介电 常数 ， 计算出字轮两侧的固定极板上的极板铜片之间的正对面积， 由极板铜片之间的正 对面积得出当前的字轮的读数 ； 0019 (4) 将所有字轮的读数进行有规律的组合， 得出的数值则为表具的当前读数。 0020 与现有技术。
14、相比， 本发明具有以下优点和有益效果 ： 0021 本发明的利用电容传感器快速识别齿轮读数的装置结构简单、 制造方便、 读数容 易。 本发明的利用电容传感器快速识别齿轮读数的方法适用范围广， 外界干扰小， 测量准确 率高， 本发明根据表具电容值的变化， 自动识别当前齿轮数值， 从而准确的得出表具当前数 据， 完成了智能化自动化抄表， 这种方法免除了抄表人员入户抄表的麻烦， 且提高了抄表的 准确性和实时性， 并极大地降低了抄表的成本， 促进了抄表行业的发展。 附图说明 0022 图 1 为字轮的结构示意图 ； 0023 图 2 为字轮上不规则形状的铜片的结构及对应数字示意图 ； 0024 图 3。
15、 为固定极板上的极板铜片的结构示意图 ； 0025 图 4 为实施例中表具的结构示意图 ； 0026 图 5 为实施例中表具的结构示意图。 具体实施方式 0027 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。 0028 实施例 0029 一种利用电容传感器快速识别齿轮读数的装置， 结构如图 1 所示， 该装置包括字 轮 1， 在字轮 1 的任一侧面上覆盖有不规则形状的铜片 2 作为电容的中间极， 在每个字轮 1 说 明 书 CN 103575352 A 4 3/3 页 5 的两侧分别设有固定极板3， 固定极板3靠近字轮1的一侧设有互相正对的极板铜片4作为 电容的两极。不规则形状的铜片 2 的。
16、结构如图 2 所示， 不规则形状的铜片 2 按角度等分成 10 个扇形， 每个扇形均为 36， 每个扇形的半径各不相同， 分别代表 0-9 这 10 个数字。极 板铜片4的结构如图3所示， 为一个36的扇形铜片， 电容的两极与外电路连接。 极板铜片 4 的半径大于或等于不规则形状的铜片 2 上最大的扇形的半径。固定极板 3 为圆形。 0030 由于环境的变化， 温度、 湿度、 空气质量， 都会影响当前的介电常数。 为了减少环 境误差造成的影响， 需要进行误差控制， 该装置还包括一空字轮 5， 空字轮 5 的两侧分别设 有固定极板 3， 固定极板 3 靠近空字轮 5 的一侧设有互相正对的极板铜片。
17、 4， 该空字轮 5 侧 面不覆盖不规则形状的铜片 2， 其结构如图 4 所示。这样， 在不同的环境因素的影响下， 2 个 铜片之间的电容是会发生变化的， 而改变电容值的唯一因素就是介电常数 。理论值和实 际值对比， 就可以得出当前的介电常数 ， 并可以对实际测量出来的电容值进行修正， 从而 减小环境造成的误差， 提高测量精度。 0031 该装置的字轮设有 1 10 个， 本实施例中字轮设置 3 个， 如图 4 或图 5 所示， 每个 字轮依次排列设置。 0032 如图 5 所示， 相邻的两个字轮 1 之间还可以共用一个固定极板 3， 该固定极板 3 的 两侧均设有极板铜片 4。如图 5 所示。
18、， 固定极板 3 连接为一体。 0033 一种利用电容传感器快速识别齿轮读数的方法， 利用电容的正对面积与电容值的 对应关系以及字轮的数值和电容的正对面积的对应关系来确定当前字轮数值的读数。 只要 测量出当前电容值， 根据对应关系， 便可以得出当前对应的电容正对面积， 进而得出当前字 轮的读数。 字轮转动， 带动中间极的转动， 进而引起固定极板上的极板铜片之间的正对面积 的变化， 最终引起两个固定极板之间电容的变化， 通过测量电容变化， 就可以得知固定极板 上的极板铜片之间的正对面积， 也就得出了与此对应的当前字轮的读数。 0034 一种利用电容传感器快速识别齿轮读数的方法， 包括以下步骤 ：。
19、 0035 (1) 测量每个字轮两边固定极板之间的电容值 ； 0036 (2) 测量空字轮两侧的固定极板之间的电容值， 并根据固定极板之间的正对面积， 得出当前的介电常数 ； 0037 (3) 根据电容公式 C S/d， 根据步骤 (1) 测得的电容值及步骤 (2) 测得的介电 常数 ， 计算出字轮两侧的固定极板上的极板铜片之间的正对面积， 由极板铜片之间的正 对面积得出当前的字轮的读数 ； 0038 (4) 将所有字轮的读数进行有规律的组合， 得出的数值则为表具的当前读数。 0039 为了增加测量的准确性， 减少环境差异带来的影响， 本发明还设计了一个没有中 间极的电容进行校正。 根据电容计。
20、算公式， 固定铜片之间的对应面积不变， 电容值也保持不 变。如果电容值发生了改变， 则证明空气的介电常数 发生了改变， 从而可以矫正其他字 轮测量的电容值， 进行误差控制。 0040 上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发 明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改， 并把在此说明的 一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此， 本发明不限于这里的实施 例， 本领域技术人员根据本发明的揭示， 不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在 本发明的保护范围之内。 说 明 书 CN 103575352 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103575352 A 6 2/2 页 7 图 5 说 明 书 附 图 CN 103575352 A 7 。