[发明专利]一种数字化处理的方法和装置

说明书

本发明涉及一种将模拟量进行数字化处理的方法和装置。

现有的将模拟量进行数字化处理的方法主要有三种：

1.A/D转换电路法：将模拟量先转变为电压或电流信号，再将此信号用A/D转换电路即时转变成数字量，再用计算机接收和记录。由于这种转换是实时的，一旦停电就不能工作，而有许多设备在停电时仍在正常使用，如水表、煤气表等，对这些设备若用上述方法进行数字化处理，将会带来严重误差，恢复供电后，需要对记录的数据进行校正后才能正常工作。

2.转盘编码法：将模拟量经齿轮传动，变成编码转盘连续式的旋转角度变化，在垂直于转轴的盘面上，由外向内布置有数圈由低位至高位的，由“0”“1”数码标记组成的编码圈，传感器布置在编码盘的侧面，每个编码圈仅有一个传感器与之相对应，使用时传感器能向外给出编码盘的当前角度值的数字编码，再用计算机接收和记录。按此方法设计的编码器有：SZGM-01光电编码器。为进一步提高编码精度，有时会设置高、中、低位等数个编码盘，各编码盘的旋转都是一种连续性的，只是旋转的角度成一定的倍数关系，以便能给出数字化后的二进制数中高、中、低位各段的数值。按此方法设计的编码器有：BMQ-2X接触式轴角编码器。此类编码法可以做到停电后不需校正即可恢复正常工作，但还存在下列问题：A.由于每个传感器与一个编码圈相对应，因此编码精度与编码圈上的数码标记个数成正比，在数码标记大小一定的情况下，为维持一定的编码精度，编码圈的直径就必须做得比较大，故此类编码器的体积也较大，通常其直径在70～170之间，而现有水表面板的直径仅在70～80之间，若在表内安装此类编码器，体积将会增加数倍之多；B.在编码圈的直径和数码标记大小一定的条件下，一个编码圈上可设定的数码标记个数非常有限，并且每个编码圈仅有一个传感器与之相对应，因此编码器输出值的范围比较小，主要用于将转轴的角度进行数字化编码，故不适用于电表、水表等需要对累计的大数额进行数字化处理的设备。

3.微分编码法：将模拟量分解成很多个“基本单位值”，每当模拟量发生一个“基本单位值”的增减变化时，就向外发出一个正脉冲或负脉冲，再由外部的计算机对脉冲进行统计，从而得出当前值，如国家定型生产的“D86-M系列”脉冲式电度表就是采用这种方法，它存在的问题是：由于线路故障、停电等情况会导致部分脉冲丢失，并且仪表的当前值和计算机的数字化记录值之间不能自动校验，长期运行后会造成两套系统的“读数”有明显的不同，需要定期进行人工校验，当计算机网络要同时监控几百上千个这样的电度表时，重新校正的工作量是非常大的，为了解决这个问题，人们采用了各种方法来提高系统的可靠性：复杂的计算机网络、加装蓄电池等等，尽管使系统的成本大大增加，也未能从根本上解决这个问题。

本发明的目的是提供一种在有线路故障和其它随机干扰的情况下，也不会出现累计误差，停电后亦不需人工校正的、将模拟量进行数字化处理的方法和装置。

为达到上述目的，本发明提出一种新的数字化编码方法：

(1)将模拟量经齿轮传动，变为一组编码轮的旋转变化；

(2)使相邻编码轮按A进制的方式传递转动，即低位轮每转动一圈后，高位轮才转动1/A圈，A为整数。

(3)在每个编码轮上，用传感器可识别的数码标记构成编码圈，每个编码圈上的数码标记个数M应是A的整数倍；

(4)对每个编码轮，用n个传感器来识别其当前位置的数码标记，整数n应使下式成立：2ⁿ＞A；

(5)用数字电路接收传感器所识别到的信息，再按通信协议的要求对上述信息做处理；

(6)用计算机接收和计录上述处理后的信息；

上述传感器的识别方式可以是下列探测方式中的一种：光电式、永磁感应式、电感感应式、机械触动式、机电滑触式；

使用上述方法而专门设计的将模拟量进行数字化编码的装置，它由编码轮组、轮轴、进位齿轮、齿轮轴、转动输入齿轮、数码标记、轮支架、传感器、传感器的安装架组成，编码轮组、转动输入齿轮经轮轴、进位齿轮经齿轮轴安装在轮支架上，模拟量经转动输入齿轮先传递给编码轮组中的低位轮，并将转动输入齿轮的连续式转动，转换成该编码轮的间歇式转动，再由低位轮经进位齿轮向高位轮传动，数码标记设在编码轮上，并构成与编码轮同轴的编码圈，传感器经安装架固定在轮支架上，以识别数码标记发出的信息。

上述的数码标记可分别由吸光和反光材料制成，传感器由发光元件和光敏元件构成，编码轮旋转到设定位置时，反光材料将发光元件发出的光线反射给光敏元件，并使其动作而发出数码信号。