[发明专利]直读仪表字轮组示值的光电编码器及其抑制干扰方法

说明书

技术领域

本发明涉及测量值的电信号传输系统，特别是涉及直读测量流量或电能的机械计数字轮示值之抑制外光干扰的方法，尤其涉及采用光电传感编码器对机械字轮组的示值进行直读的水表、热量表或燃气表。

背景技术

现有技术远程抄表系统中常用的方法，是将机械字轮组的示值转换为电数字信号后实施数据通信。完成该转换过程的是字轮光电编码器，如图1所示，该编码器包括一片处理电数字数据信号的微处理器（以下均简称为“单片机”）、几个机械计数器字轮，以及与每个字轮配合的至少四组光电传感组件。各字轮上制作有透光编码条，光电传感组件的光路可穿透这些编码条，而字轮上编码条之外的部分是遮光的，各字轮的角度位置决定各对应的编码条的位置，使得字轮上的十个十进制示值中的每一个示值各对应一组二进制数码。至少四组光电传感组件的光路通断代表至少四位二进制数利用光路的通断来检测这些编码条的位置，由单片机根据该二进制数解析出各字轮上的0到9十个数字，完成数据采集。

编码器平时不需要供电，只在读取字轮示值时供电，有利于整个抄表系统的电源解决方案，从而得到广泛应用，但现有技术字轮的光电编码器有其不足之处：通常光电传感组件由发光管和光敏管配对组成，光敏管的导通与否是以其导通电流阈值判定的，当光敏管受到干扰，例如受到外界光照射时，光敏管会有导通电流，如果外界光足够强，光敏管的导通程度会使导通电流超过阈值，令单片机误判为“通”；另一方面，当发光管发光但字轮还未被遮光时，本应判断为“通”，却可能由于气泡或其他干扰使得光敏管导通电流没有超过阈值，致使误判为“断”。

现有技术解决方案之一，是对光敏管的电流量化，做模数转换，当环境光较强时，采样电阻为光敏管串联电阻，阻值较小，代表电流的采样比例较小，当环境光较弱时，采样电阻为光敏管串联电阻和单片机端口上拉电阻的串联等效电阻，阻值较大，采样比例相对较大，以此来调整光敏管的灵敏度，适应环境光的变化，提高抗干扰能力。但当环境光的强度变化较大，光敏管接近截止区或饱和区时，有效光照形成的电平改变太小，而且光敏管灵敏度的调整只有两个档位，难以有效克服干扰。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处，而提供一种光电编码器抑制外部光线干扰的方法，在不增加元器件的情况下提高各字轮光电编码器的抗干扰能力。

本发明提出的一种直读仪表字轮组示值的光电编码器抑制干扰方法，基于的硬件设备包括机械计数字轮组、电源电路和光电编码器，所述光电编码器包括单片微处理器即单片机，以及光电传感组件阵列，该阵列包括p行q列，共计p×q个单元，每一单元即是一光电传感组件，包括一个发光管和一个与之对应的光敏接收管；所述光电传感组件阵列中，至少要取p=1，对应一个字轮、q=4，以便把一个字轮上的十个十进制数字分别转换为二进制数码；所述光电编码器抑制干扰方法包括以下步骤:步骤A0:由单片机内贮存的软件程序选定光电传感组件阵列中第x行y列的一个光电传感组件;步骤B0:单片机以序列Dn驱动步骤A0所选中的光电传感组件中的发光管发光;步骤B1:单片机上的模数转换器输入端对光敏接收管的电压降进行采样,获得与驱动序列Dn对应的响应序列Rm;步骤C0:将响应序列Rm与驱动序列Dn进行相干运算获得运算结果F;步骤D0:运算结果F与设定的阈值E比较大小来确定所选中的光电传感组件的通断状态。

所述光敏接收管为光敏三极管,所述模数转换器输入端与光敏三极管的集电极连接。

所述光敏接收管为光敏二极管,所述模数转换器输入端与光敏二极管的阴极连接。

所述序列Dn由一串n个数据组成，所述数据为1或0,n取值范围为8～16。

所述响应序列Rm是模数转换所得的m个数据，m取值范围为8～16；模数转换所得的数据范围取决于单片机模数转换器的分辨率RP的二进制数码位数即比特数b，b的取值范围为8~12，选择b=10，则数据范围为0～1023。

所述相干运算的算法是：，式中Dk和Rk分别表示驱动序列Dn和响应序列Rm的第k个数据。

所述阈值算法是：，其中Y是阈值选择系数，在0.02～0.10之间。