编码式光电直读表及系统的开发
光电直读光谱仪原理与结构图
光电直读光谱仪为发射光谱仪，主要通过测量样品被激发时发出代表各元素的特征光谱光（发射光谱）的强度而对样品进行定量分析的仪器。
一、原理简介：直读光谱仪采用原子发射光谱学的分析原理，样品经过电弧或火花放电激发成原子蒸汽，蒸汽中原子或离子被激发后产生发射光谱，发射光谱经光导纤维进入光谱仪分光室色散成各光谱波段，根据每个元素发射波长范围，通过光电管测量每个元素的最佳谱线，每种元素发射光谱谱线强度正比于样品中该元素含量，通过内部预制校正曲线可以测定含量，直接以百分比浓度显示。
主要领域几乎涵盖所有金属行业。
目前无论国内还是国外的光电直读光谱仪，基本可按照功能分为4个模块，即：1、激发系统：任务是通过各种方式使固态样品充分原子化，并放出各元素的发射光谱光。
2、光学系统：对激发系统产生出的复杂光信号进行处理（整理、分离、筛选、捕捉）。
3、测控系统：测量代表各元素的特征谱线强度，通过各种手段，将谱线的光强信号转化为电脑能够识别的数字电信号。
控制整个仪器正常运作4、计算机中的软件数据处理系统：对电脑接收到的各通道的光强数据，进行各种算法运算，得到稳定，准确的样品含量。
二、光电直读光谱仪4个模块的种类和特点：1、激发系统：（1）高能预燃低压火花激发光源+高纯氩气激发气氛：采用高能预燃，大幅降低了样品组织结构对原子化结果的影响（2）高压火花激发光源+高纯氩气激发气氛：采集光强不稳定（3）低压火花激发光源+高纯氩气激发气氛：对同一样品光强稳定，但是对于样品组织结构对原子化的影响无能为力（4）直流电弧激发光源+高纯氩气激发气氛：对样品中的痕量元素光谱分辨率和检出限有好效果。
5）数控激发光源+高纯氩气激发气氛：按照样品中各元素的光谱特性，把激发过程分为灵活可调的几个时间段，每段时间只针对某几个情况相近的元素给出最佳的激发状态进行激发，并仅采集这几个元素。
把各元素的激发状态按照试验情况进行分类讨论）2、光学系统：（1）帕邢-龙格光学系统（固定光路，凹面光栅及排列在罗兰轨道上的固定出射狭缝阵列）：光学系统结构稳定，笨重，体积大。
光电编码器原理及应用电路
光电编码器原理及应用电路1、光电编码器原理光电编码譌就星一种通过光电转换将输出轴上得机械几何位移量转换成脉冲或数字■得传感器•这就蹇目 前应用最多得传感器,光电编码器就是由光栅盘与光电检测装迓组成•光栅盘就是在一走臺径得®板上等 分地开通若干个长方形孔.由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时「光栅盘与电动机同速旋车专，经发光二 极■等电子元件组成得检测装迓检测输出若干脉冲信号，其原理示总S 如ffi 1所示;通过计算每秒光电编码 器输出脉冲得个数就能反映当前电动机得转速.此外为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90度得脉 冲碍图1光电编码S 原理示S 图ffi 1光电缩码»原理示意® 根垢检测原理编码器可分为光学貳、磁式、感应式与电容式・根揣其刻度方法及信号输出形式，可分为增量 式、绝对式以及混合式三种.1、1增量式编码器« ■式编码器就是妣利用光电转换原理输出三组方波脉冲A 、B 与Z 相;A 、B 两组脉冲相位差90度得 脉冲信号忆相为每转一个脉冲，用于墓准点走位.它得优点就是原理构适简单，机械平均寿命可在几万小时 以上抗干扰能力强「可靠性画适合于长距离传输・其缺点就麻法输出轴转动得绝对位琶信息•1、2绝対式编码器绝对竊码器就是厦接输出数字■得传感器，在它得圆形码盘上沿径向有若干同心码匾每条通上由透光与不 透光得扇形区相间组成,相邻码iS 得扇区数目就墨双倍关嬴码盘上得码通数就就墨它得二进制数码得位埶 在码盘得一侧就是光鴻另TW 对应每Fis 有Tess 元件;当码盘处于不同位迓时各光敏元件根据受光照 与否转换岀相应得电平信号■形成二进制数・这种扁码器得持原就超不耍计数器，在转轴得任倉位迓都可读 岀一个a 走得与位迓相対应得数字码•显然「码通越多■分辨率就越画对于一个典有N 位二进制分辨率得竊 码器,其码盘必须有N 条码通・目前国内已有16位得绝对编码»产品•绝对式竊码器就是利用目然二进制或循环二逬制（葛莱码）方式进行光电转换^專・绝对式编码器与1»量式编 码器不同之处在于圆盘上透光.不透光得线条a 形，绝对編码器可有若干编码，根JB 读出码盘上得編码，检测 绝对位编码得设计可采用二iS 制码.循环码•二进制补码等•它得特原就是:1、2、1可以車接读出角度坐标得绝対值；1、2、2没有累积题1、2、3电源切除后位迓信息不会丢失.但就垂分辨率就是由二进制得位数来决走得,也就就墨说精度取决 于位K 启前育10位、14位等多种・1、3混合式绝对值媾码S混合式绝対值编码器，它输出两组信息:一组信息用于检测磁极位迓滞有绝对信息功能;另一组则完全同堆量JUUI丸溝迓饿©盘 先敏元作转轴式漏码器得输岀信息.光电编码器就迅一种角度（角速度）检测装迓^它将输入给轴得角度靈利用光电转换原理转换成相应得电脉 冲或数字■，興有体积小「精度衙,：n 乍可靠,接□数字化等优原・它广泛应用于数控机床.回转台、伺服传动、 机器人•胃达、军事目标测走等需要检测角度得装畳与设备中•2、光电编码器得应用电路2、1EPC. 755A 光电编码器得应用EPC ■ 755A 光电编码器興备ft 好彳雾使用性能，在角度测量、位移测■时抗干扰能力很弭井典材穂走可靠得 输出脉;中信号且该脉;中信号经计数后可得到被测量得数字信号.因此我们在研制汽车麗驶樓拟器时，対方 向盘旋转角度得测■选用EPC - 755A 光电编码器作为传恋器，其输出电路选用集电极开路聖输出分辨率选 用360个脉冲/圈考虑到汽车方向盘转动就罡双向得，既可顺时针旋$0也可逆时针旋辑需要对镰码器得输 岀信号鉴相后才能计数・S 2给出了光电網码》实际使用得鉴相与双向计数电路，鉴相电路用1个D 触发 器与2个与非门组成计数电路用3片74LS193组成•74151si当光电编码器顺时针旋转时，通運A 输岀波形超前通道B 输出波形90^D 赃发器输出Q （波形W1）为衙电 平Q （波形W2）为低电平上面与非门打开■计数 脉冲通过（波形W 为送至双向计数器74LS193得加脉冲输 入端CU.进行加法计数;此时下面与非门关闭，其输岀为商电平（波形W4）.当光电竊码器逆时针旋转时通 ）1 A 输出波形比通il B 输岀波形延迟90^D 赃发器输出Q （波形W1）为低电平,Q （波形W2）为蔺电平，上面 与非门关闭（翼输出为离电平（波形W3）;此时下面与非门打开，计数脉冲通过（波形W4）,送至双向计数器 74LS193得减脉冲输入揣CD,进行减法计数•汽车方向盘顺时针与逆时针旋转时，翼最大旋转角度均为两H 半■选用分辨率为360个脉冲/B 得網码譌M 最OUT-L OVT-B OVT-A JI t2 PO Pl tz P3 CUCD CL MR QOQIQ2Q3 TCV TCD 顺时针瞬逆时針删oirr-AOUT-BVI*2V3V4大输出脉冲数为900个;实际使用得计数电路用3片74LS193组成在系统上电初始化时洗对集进行复位（CLR信号h再将翼初值设为800H,即2048（10信号）;如此,当方向盘顺时针旋转时，计数电路得输出范00 为2048〜2948,当方向盘逆时针旋转时计数电路得输出范围为2048〜1148;计数电路得数垢输出DO〜D11摩换处理电路.实际使用时.方向盘频繁地进行顺时针与逆时针转动，由于存在量化舷工作较长一段时间后方向盘回中时计数电路输出可能不就是204&而就是有几个字得偏差;为解决这一问观我们增加了一个方向盘回中检测电路，系统工作后，数碗理电路在欖拟器处于非操作状态时，系统检测回中检测电路，若方向盘处于回中状态両计数电路得数据输出不就是204&可対计数电路进行复位疋新设迓初值.2、2光电编码器在更力测量仪中得应用采用旋转式光电编码器,把它得转轴与■力测量仪中补偿旋钮轴相连・靂力测量仪中补悽旋tfl得角位移量转化为某种电信号量旋转式光电缩码器分两种，绝对编码器与墙量编码器.« ■编码SS就是以脉冲形式输出彳辱传感器，其码盘比绝对編码器码盘要简单得多且分辨率屋衙• 一般只需要三条码a这里得码連实际上已不典有绝対勰器码il得意义•而就是产生计数脉冲.它得码盘得^卜連与中间通有数目相同均匀分布得透光与不透光得扇形区（光棚“旦就是两通扇区相互错幵半个区•当码盘转动时芯得输出信号就遷相位差为90°得A相与B相脉冲借号以及只有一条透光狭缝得第三码通所产生得脉冲信号（它作为码盘得墓准匹给计数系统提供一个初始得零位信号）•从代B两个输出信号得相位关系（超前或^^后）可判断旋转得方向・由图3（3）可见,当码盘正转时,A iS脉冲波形比B連超前n/2,而反转时人il脉冲比B a滞后n/2. S 3（b）就是一实际电路，用A iKS形波彳專下沿J»发单穂态产生彳專正脉冲与B il整形波相■与;当码盘正转时只有正向口脉冲输出「反之只有逆向口脉冲输出・因此，增■網码»就是根垢输出脉冲源与脉冲计数来确走码盘得转动方向与相对角位移量.通當，若编码器育N个（码連）输岀信号■翼相位差为n/ N,可计数脉冲为2N倍光栅釵现在N=2.圏3电路得鉄点就是育时会产生淚记脉冲适成淚塑这种1•况出现在当某一運信号处于雋'或■低・电平状态両另一通信号正处于离■与低'之间得往返变化状态’此时码盘虽然未产生位移•但就是会产生单方向得输出脉冲.例如「码盘发生掛动或手动対准位迓时（下面可以瞧到，在更力仪测■时就会有这种情况)•顾T_n_m-mj~L_rL_r mwinnrrmf 正向脈冲逆向冲mwranrrnT 74LS14Ail 道」-计'74IS14碇道二一讣;(b)图3增量光电编码《基本液形和电路逹方修Y —＞正方向nwmmnnr 逆向隸沖iwranm(£(b)S 4四倍计数方式的波形和电路S 4就是一个既能防止淚脉冲又删衙分辨率得四（豳细分电路・在这里採用了有记忆功能得D 型触发 器与时忡发生电路•由a 4可见，每一通育两个D 解发器串接，这样,在时钟脉冲得间隔中■两个Q 端（如对应 B74151751^^2.7两个如期得输入状态鬲两者相同，则表示时钟间隔中无变化;杏则『 可以根JB 两者关系判断岀它得变化方向『从而产生‘正向或反向'输出脉冲•当某運由于振动在橋；•低•间往 复变化时将交■产生'正向■与反向'脉冲，这在对两个计数SS 取代数与时就可消除它们得影响仟面仪器得 读数也将涉及这原）.由此可见时钟发生器得频率应大于振动频率得可能最大僮.由a 4还可W 也在原一 个脉冲信号得朋内■得到了四个计数脉冲•例如，原每圈脉冲数为1000得镰码器可产生4倍频得脉冲数就 S 4000个■翼分辨率为0、09\实际上目前这类传感器产品畤光數元件输出信号得放大整形等电路与 传感检测元件封装在一fi •所以只宴力0±细分与计数电路就可以组成一个角位移测楚系统（74159就是 4・：L6译码»）•翼她资料: 編码器如以信号原理来分/»增量型網码》,绝対型镰码器.增亚编码器（旋转型）他道XTLT^f rLrmj WfiiS正向脉冲工作飓由一个中＜＞有轴得光电码盘，其上育环形通、as得刻线•育光电发射与接收器件读取，获得四组正弦波信号纟且合成A、B、G D每个正弦波相差90度扌目位差（相对于—Nfl波为360度）■将C、D信号反向总加在A、B两相上，可增强穂走信号;另每转输出一个Z相脉冲以代表零位拳考位•由于A. B两相相差90度「可通过t匕较A相在前还就是B相在前「以判别編码器得正转与反转■通过零位脉沖, 可获得编码81得零位対位.編码器码盘得材料有玻璃、金厲、22料•玻璃码盘就是在玻踽上沉积很薄得刻线「翼热稳定性好，精度詣，金属码4接以通与不通刻线•不易碎,但由于金厲育 F 得厚慮精度就育限制，其热稳走性就要比玻璃得差一个数■级塑料码盘就軽济型得，其成本低，但精度、礙定性.寿命均要差一些.分辨率TR码器以每旋转360度提供多少得通或暗刻线称为分辨率，鲫解析分度.或购称多少线■一般在瞬专分度5~ 10000线・信号输出: 信号输出育正弦波（电流或电压）方波（TTL、HTL）■集电极开路（PNP. NPN）,推拉式多种形式，翼中TTL为长线差分驱动（对称AA・;B,B・;ZZ・）,HTL也称推拉式.推挽式输岀，編码器得信号接收设备接□应与镰码器对应・信号逵接T码器4尊脉冲信号F连接嵌81、PLC、计算机PLC与计算机连接得權块育/朗屋權块与商速權块之分幵关频率有低有码如单相联接用于单方向计数，单方向测速•A. B两相联接，用于正反向计数.判断正反向与测速•A. B、Z三相联接,用于带掺考位修正得位量测杜A. A・R B・Z Z•连接，由于带育对称负信号得连接,电流对于电缆贡献得电磁场为0,衰减最小，抗干扰銀隹可传输较远得距臥対于TTL得芾材对称负信号输出得竊码器，信号耐距禹可达150米・対于HTL得带育对称负信号输出得编码器，信号传输距离可达300米.增壘式骗码制尊问题:1»量型竊码器存在零点累计课墓抗干扰较差，接收设备得停机需断电记忆,开机应找零或势考位等问题，这些问题如选用绝对型编码器可以解决.1»量型编码器得F应用:测遶测转动方向,测移动角度.距离（相对）• 绝对型编码器（旋转型）绝对漪码器光码盘上育许多通光通通刻线，每通刻线依次以2线、4线• 8线、16线……编排，这样，在编码器得每一个位迓■通过渎取每通刻线得通、晴，获得一缜从2得零次方到2彳專n-1次方得唯一彳專2进制綢码（格■码）■这就称为n位绝对編码器•这样得编码SS就是由光电码盘彳硕械位迓决走得•它不受停电、干掀專影响・绝对编码器由机械位迓决走得每个位迓就是唯一得，它无需记忆，无耀找參考点，而且不用一直计数，什么时候需要知iliaa 什么时候就去读取它彳＞{2«・这样旅码器砾干扰傩数揭得可靠廿:*:}M了.。
光电直读水表原理
光电直读水表原理
光电直读水表，也称为直接读取水表，采用高精度的多种传感技术，利用激光，红外线，超声波等形式，从而直接在水表内识别出流量信息，实现直接读数，是一种为客户提供最新准确数据的水表。
光电直读水表的原理主要是利用激光光源和受激反射传感器获
得流量信息，从而对水表内的流量进行测量和直接读数。
它是通过一种称为电磁场回波技术（EMF）的精密测量技术来精确测量水表内的流量。
原理的核心部分是超声激发传感器，该传感器可以把激光从水表内反射出来，然后到达受激反射传感器，受激反射传感器又将激光变成电信号到达电子处理器，电子处理器再换算出水表内的流量，最后由显示器显示出来，实现流量的直接读数。
这种技术是基于流量信息被激传感器反射回来的光电信号，经过电子处理器分析得出流量结果；同时，根据计算结果，如果当前流量数据超出范围，可以在显示器上报警，提示客户及时保养、更换和维修水表，减少客户的损失。
光电直读水表优点：
1.精度测量：直接激发的反射信号可以使流量测量精度提高，允许从水表里测量出非常精确的流量数据。
2.期稳定：水表里的激发信号可以保证流量数据长期稳定，因此可以在不换电池的条件下长期应用。
3.能环保：采用光电技术，不需要电池，无需维护，节能环保。
4.少客户维修成本：由于采用光电技术，不需要维护，可以减少客户的维修成本。
从上面可以看出，光电直读水表是一种新型的水表，集合了多种传感器以及激光光源的测量技术，可以更加准确的测量水表内的流量，且在安全可靠、精准度高，维修率低等方面有着独特的优势，有助于更好地指导客户管理水表，满足客户的要求。
直读远传水表及系统介绍
光电直读式远传水表及抄表系统一. 概述随着城市化进程的加快、物业管理智能化的推进普及，城市的供水单位越来越需要一款技术先进，计量准确，性能稳定，操作便利的新型智能远传水表。
但由于种种因素，绝大多数自动抄表系统却都未能得到正常推广运行，安装了自动抄表系统的小区，却仍采用人工抄表的现象也较为普遍。
如果这种情况不能得到有效改变，自动抄表行业必将受到严重影响，其负面影响将波及到房地产行业、自来水行业、智能化产业以及广大居民的日常生活。
影响自动抄表系统正常开通运行主要有两个方面问题：（1）技术层面因素：许多系统未能真正把握自动抄表的核心技术，造成系统计量准确性低，系统可靠性差，维护、维修工作量大。
（2）社会方面因素：有关各方（房地产开发商、物业公司、系统集成商等）未能很好地协调各自的责、权、利关系，导致过了质保期后，由于维护资金无从落实，往往使系统得不到及时的维护保养，从而影响系统的正常运行。
本文在此主要讨论技术问题，而社会问题有赖于政府有关部门的协调。
影响自动抄表系统可靠、准确运行的技术问题主要有两个：（1）远传水表能否可靠、准确地送出采样数据；（2）小区内的传输网络（包括向专业公司的传输）建立是否达到技术标准（硬件结构、组网方式、通讯协议等诸方面），从而使数据传输稳定可靠。
目前许多自动抄表系统不能很好运行，都在于未能有效解决好这两个核心问题。
至于抄表系统通过公共媒介（电话、Internet）向自来水公司抄表中心电脑传输数据是成熟的技术运用问题，相应的硬件、网络都是现成的、完善的，只要进行相应的软件开发即可。
就上述两个核心技术而言，传输网络的问题对于有较强开发实力的企业来说应当不成问题。
目前一般采用RS485、M-bus技术来构建传输网络平台，其技术本身是完全成熟的，开发单位只要正确组网并制定出完善的通讯协议就能确保网络传输的稳定可靠。
因此最关键的技术问题是远传水表计量的准确性和可靠性。
市场上常见的远传水表大部分是有源表。
水表的优缺点
二、智能型水表1、有线远传水表：尚泉水表厂采用山科公司生产的传感器，合作生产了有线远传水表，并取得了生产取可证，目前已合作四年，系统由霍尔传感器、分采集机、主采集机和上位机软件四部分组成。
采用传感器将机械水表的计量读数转化为数字信号，并通过信号线传送至分采集机；分采集机通过RS-485总线与主采集机进行通信，分采集机还可单独与掌上机进行红外通信；上位机软件可通过GPRS、电话抄表等方式对分采集机内数据进行采集与远程传输。
抄表控制软件具有置表底度、抄表控制、抄表数据统计汇总、系统安全管理等功能，并能和各种营业收费系统进行对接，实现抄表和收费的一体化管理。
霍尔传感器是一种半导体原件，普通应用在民用电子产品及航空航天领域。
水表优点是杜绝人工抄表产生的误抄、漏抄、估抄等人为错误；提高工作效率，减轻劳动强度，减员增效；从数据采集到收费单的打印都自动完成；避免了人工抄表时间跨度大，无法抄录同一时间的数据，方便计算损耗；可以随时掌握各种表计的运行情况，便于统计、计算和运行分析。
缺点是在使用时需要人工布线，线材要是出现问题维修难度较大。
二、传感器是靠水表指针旋转来采集数据，传干器传输的是一种波形脉冲信号，并且需要一个长时间供电的分采集器来存储数据，经过几年试验发现有传感器对转数采集不准，机械振动、水表倒转、电磁干扰等现像都能造成最后计量不准确。
2、光电无源直读电子远传水表：工作原理与内部结构是在每一位水表字轮周面上设置五个反射面，在与之相对应的位置上设置五只光电耦合器，通过耦合器是否反射对计数字轮的位置进行叛定。
希望读取几位就在几个字轮上安装传感器。
例如：读取5位数就安装5×5=25对传感装置。
这种直读式水表由于全部器件都在表芯内部字轮周围，因此，一般采用干式水表。
触点直读式远传水表的结构方式为：在指针式水表的表盘下面每一位指针轴上装上一只同步电信器，通过触点电位器测出的阻值判定指针所指的位置，这种直读式水表可用于湿式水表。
光电直读水表原理
光电直读水表原理
光电直读水表是一种通过光电转换器和红外线通信实现抄表的设备。
它采用了一种先进的技术，能够准确测量水表的用水量，并将数据传输给用户或相关部门。
该水表的工作原理是利用光电转换器接收水表上的数字显示，然后将其转换为电信号。
光电转换器是一种光敏元件，它能够将光信号转换为电信号。
当水表上的数字显示发出光线时，光电转换器会将光信号转换为相应的电信号。
接下来，经过一系列的电路处理和信号放大，最终会得到一个完整的、准确的数字表示水表用水量的电信号。
这个电信号会经过红外线通信进行传输。
红外线通信是一种无线通信方式，它能够将数据通过红外线传输给接收器。
接收器会解码接收到的信号，并将其转换为人们能够理解的数字显示或文本信息。
光电直读水表的优点是能够将数据准确地传输给用户或相关部门，避免了人工抄表的不准确性和时间消耗。
同时，它还能够记录历史用水量，为用户提供详细的用水情况分析。
总的来说，光电直读水表通过光电转换器和红外线通信实现抄表的原理非常简单但有效。
它能够提供准确的用水量数据，并且能够与其他系统实现数据传输和分析，为水务管理提供了便利和准确性的保证。
光电编码器介绍1光电编码器原理光电编码器是一种通过光电转换将
光电编码器介绍1光电编码器原理光电编码器是一种通过光电转换将信号转换成电信号的装置。
光电编码器由光源、光电传感器和信号处理电路组成。
光电编码器原理是利用光电传感器中的光敏电阻或光敏二极管，将光信号转换成电信号。
光源会发出光束，通过光栅或编码盘进行光的调制。
当光束经过光栅或编码盘时，会发生光的散射或反射，光电传感器接收到光束后，光敏电阻或光敏二极管会产生相应的电信号。
这个电信号经过信号处理电路处理后，可以得到对应的编码信号。
2光电编码器应用领域在机械控制系统中，光电编码器可以用于测量机器人、电机、传动装置等的位置和速度。
它可以提供高精度和稳定的信号输出，帮助机械系统实现精确的控制。
在自动化设备中，光电编码器可以用于测量运动轨迹和速度，实现位置控制和速度控制。
它可以提供准确的反馈信号，保证设备的稳定运行。
在仪器仪表中，光电编码器可以用于测量仪器的转动角度和速度。
它可以提供高分辨率和精确的角度测量结果，满足科学实验和工程测量的需求。
3光电编码器的优势高精度：光电编码器可以提供高分辨率和精确的位置和速度测量结果，满足高精度控制需求。
稳定性好：光电编码器采用光电转换原理，不受电磁干扰和磁场影响，具有较好的稳定性和可靠性。
工作速度快：光电编码器可以实现高速测量，适用于高速运动控制系统。
容易安装：光电编码器体积小、重量轻，结构简单，可以方便地安装在各种设备上。
维护成本低：光电编码器具有较长的寿命，不需要频繁维护和更换，降低了维护成本。
总结：光电编码器是一种广泛应用于位置和速度测量的装置。
它采用光电转换原理，能够将光信号转换成电信号，并提供高精度和稳定的测量结果。
光电编码器具有高精度、稳定性好、工作速度快、容易安装和维护成本低等优点，在机械控制系统、自动化设备和仪器仪表等领域得到广泛应用。
光电编码器的原理及应用
各输出形式的特点：
单通道连接：用于单方向计数，单方向测速。不适 用于变频器反转。
A,B通道连接：用于正反向计数，判断正反向和测速 。
A,B,Z通道连接：用于带参考位修正的位置测量。
A,A-,B,B-,Z,Z-连接：由于带有对称负信号的连接 ，电流对于电缆贡献的电磁场为0，衰减较少，抗 干扰最佳，可传输较远的距离。
工作原理图
零位 外圈 内圈
பைடு நூலகம்
光电 转换
零位脉冲 A相脉冲 B相脉冲
编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料，玻 璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性 好，精度高；金属码盘直接以通和不通刻线，不 易碎，但由于金属有一定的厚度，精度就有限制 ，其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级；塑料 码盘是经济型的，其成本低，但精度、热稳定性 、寿命均要差一些。
对于多转绝对值旋转编码器
编码器生产厂家运用钟表齿轮机械的原理，当中心码盘旋转时，通过齿轮传动另一 组码盘(或多组齿轮，多组码盘)，在单圈编码的基础上再增加圈数的编码，以扩大编码器 的测量范围，这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器，它同样是由机械位置确定编码 ，每个位置编码唯一不重复，而无需记忆。 多圈编码器另一个优点是由于测量范围大， 实际使用往往富裕较多，这样在安装时不必要费劲找零点， 将某一中间位置作为起始点 就可以了，而大大简化了安装调试难度。
• 由于采用固定脉冲信号，因此旋转角 度的起始位可以任意设定
• 由于采用相对编码，因此掉电后旋转 角度数据会丢失需要重新复位
注：旋转增量值编码器以转动时输出脉冲，通过计数设备来计算其 位置，当编码器不动或停电时，依靠计数设备的内部记忆来记住 位置。这样，当停电后，编码器不能有任何的移动，当来电工作 时，编码器输出脉冲过程中，也可能有干扰而丢失脉冲，不然， 计数设备计算并记忆的零点就会偏移，而且这种偏移的量是无从 知道的，只有错误的结果出现后才能知道。 解决的方法是增加参考点，编码器每经过参考点，将参考位 置修正进计数设备的记忆位置。在参考点以前，但不能保证位置 的准确性的。在工控中就有每次操作先找参考点，开机找零等方 法。
水表的优缺点
二、智能型水表1、有线远传水表：尚泉水表厂采用山科公司生产的传感器，合作生产了有线远传水表，并取得了生产取可证，目前已合作四年，系统由霍尔传感器、分采集机、主采集机和上位机软件四部分组成。
采用传感器将机械水表的计量读数转化为数字信号，并通过信号线传送至分采集机；分采集机通过RS-485总线与主采集机进行通信，分采集机还可单独与掌上机进行红外通信；上位机软件可通过GPRS、电话抄表等方式对分采集机内数据进行采集与远程传输。
抄表控制软件具有置表底度、抄表控制、抄表数据统计汇总、系统安全管理等功能，并能和各种营业收费系统进行对接，实现抄表和收费的一体化管理。
霍尔传感器是一种半导体原件，普通应用在民用电子产品及航空航天领域。
水表优点是杜绝人工抄表产生的误抄、漏抄、估抄等人为错误；提高工作效率，减轻劳动强度，减员增效；从数据采集到收费单的打印都自动完成；避免了人工抄表时间跨度大，无法抄录同一时间的数据，方便计算损耗；可以随时掌握各种表计的运行情况，便于统计、计算和运行分析。
缺点是在使用时需要人工布线，线材要是出现问题维修难度较大。
二、传感器是靠水表指针旋转来采集数据，传干器传输的是一种波形脉冲信号，并且需要一个长时间供电的分采集器来存储数据，经过几年试验发现有传感器对转数采集不准，机械振动、水表倒转、电磁干扰等现像都能造成最后计量不准确。
2、光电无源直读电子远传水表：工作原理与内部结构是在每一位水表字轮周面上设置五个反射面，在与之相对应的位置上设置五只光电耦合器，通过耦合器是否反射对计数字轮的位置进行叛定。
希望读取几位就在几个字轮上安装传感器。
例如：读取5位数就安装5×5=25对传感装置。
这种直读式水表由于全部器件都在表芯内部字轮周围，因此，一般采用干式水表。
触点直读式远传水表的结构方式为：在指针式水表的表盘下面每一位指针轴上装上一只同步电信器，通过触点电位器测出的阻值判定指针所指的位置，这种直读式水表可用于湿式水表。
光电编码器工作原理
光电编码器工作原理
光电编码器是一种常用的位置传感器，它通过光电原理实现对位置信息的检测
和测量。
光电编码器的工作原理主要包括光源、光栅、接收器和信号处理电路四个部分。
首先，光电编码器的工作原理是基于光电效应的。
光源发出光线，经过光栅的
光栅条或光栅孔，形成光斑，然后被接收器接收。
当光栅相对于光源或接收器发生位移时，光斑的位置也会发生变化，接收器会检测到这种变化，并将其转化为电信号。
其次，光电编码器的工作原理也与信号处理电路有关。
接收器接收到光斑的位
置变化后，会将其转化为脉冲信号。
这些脉冲信号经过信号处理电路进行处理，可以得到与位置、速度、加速度等相关的信息。
光电编码器的工作原理可以分为两种类型，绝对式和增量式。
绝对式光电编码
器通过光栅的不同编码方式，可以直接读取出物体的位置信息，无需进行回零操作。
而增量式光电编码器则需要进行回零操作，通过计算脉冲数量来确定物体的位置信息。
在实际应用中，光电编码器通常用于测量旋转物体的位置和速度，比如机械臂、电机、车辆等。
它具有测量精度高、稳定性好、抗干扰能力强等优点，因此在工业自动化领域得到了广泛的应用。
总的来说，光电编码器的工作原理是基于光电效应和信号处理电路的原理，通
过光源、光栅、接收器和信号处理电路四个部分共同完成对位置信息的检测和测量。
它在工业自动化领域有着重要的应用价值，为生产过程的控制和监测提供了重要的技术支持。
编码式光电直读表及系统的开发
在计算机上安装 网络抄表抄表 系统管理软件 ，抄表时， 由该系 统软件通 过 Ｌ Ａ Ｎ ／ Ｐ Ｓ Ｔ Ｎ ／ ３ Ｇ等通讯手段发出抄表指令，区域集中器做 出 相应 的 响 应 ， 表 内的 电子 单 元 平 时没 有 电 ，不 工作 ， 读 表 瞬 间 对 机械表产 生触发信号 ，送 电到表 内，机械表 内光 电直 读电子单元按 照特定 规则扫描光 电阵列 ，产生一组数字编码 ，通过模糊理论判定 出机械表 的数 字，并通 过 Ｒ Ｓ 一 ４ ８ ５或 Ｍ Ｂ Ｕ Ｓ总线 ，经由采集器、中继 器 、集 中器传输 给计算 机，供 计算机 处理 ，完成 抄表任 务。 ２ ． １ ＿ ｌ 复 合 连 续码 光 电 直读 电 子单 元 复合 连续 码光 电直读 电子单元可直接安装 在相 应基表的内部， 读取基表 的各种 数据 ，并把抄收到 的数据经过采集器 、中继器 、集 中器 ， 通过通讯协议与上位机进行双向传输通讯 。 通 讯接口有 Ｒ Ｓ ４ ８ ５ 接Ｉ ｚ Ｉ ／ Ｍ Ｂ Ｕ Ｓ 接口两种 。通讯协议有 内部 自定义 、６ ４ ５ 协议、１ ８ ８ 协议 等 。且采用低功 耗设计，平常无须供电 ，只有在表读数时才 需要对 它加 电。此表模块与基表组装成为光 电直读表 。
【 关键词 】复合 连续码 ；透光 孔槽 ；动态读取
１前 言 我 国是 人 口大 国 ，近 几 年 随着 农 村 城 市 化 的进 程 不 断 发 展 ，城
市人 口和住房建设规模迅猛扩 大。居民的供水、供气和供 电规模 的 不断提高 以及计算机网络 、通信 、微 电子等技术 的发展 ，使得供水 、 气 、电等行业 的人 工传统 抄表 方式越来越不适应社会时代 的发展 需 求 ，智能远传抄表系统被越来越多 的应用 。 目前 已开发 的多种机械计量表 读取技术 ，各有其 优缺点 。以干 簧管、霍尔元件为传感器的脉冲式水表和 Ｉ ｃ卡表 的缺点是 ：２ ４小 时需要 电源和备用 电池、通过实时检测脉冲信号进行 累计 ，易受抖 动 、电磁干扰影 响，计量精度低 ，误差大 。优点 ：成本低廉 ，生产 工艺简单 。 电阻触盘式表工作原理 ：先将 电阻值转化为 电流值 ，再通过 Ａ ／ Ｄ 转 换 ，转 化 为 计 量 值 。优 点 ： 平 时 不 需 要 电 ，抄 表 时 供 电 。缺 点 ： 由于长时间机械接触 ，触 点易受磨损，影响 电阻值 ，天气潮湿 也会 影响 电流值 ，最终导致计量误差 。只能适用于干式表 。 直接测量法 的产 品主要 有光 电直读水表。光 电直读水表按光 电 感应原理分为：反射式 、对射 式类 型。具有测量精度高，不 需要 电， 抗抖动 、抗 电磁干扰等优点 ，但不能真正彻底解决 Ｏ ９进位 问题 ，其 在个位字轮数字为 ０或 ９时，可能出现读数差 １ ０ ，差 １ ０ ０ ，差 １ ０ ０ ０ 的读数误差。针对光 电直读表 ０ ｇ进位这 一关键 技术 问题 ，在前期研 究开发的技术基础上，进一步研究光 电编码、读取的产业化技术 。 ２项 目总体 技术方 案及拟解 决的关键技 术问题 。 ２ ． １项 目产 品的主要技术 内容及基础原理 基于复合连续码技术 的光 电直读表 与智能网络抄表系统 由光 电 直读表 （ 冷水表 、热水表、饮用水表 、气表 ） 、采 集器 、中继器和集 中 器 及 加 载 了 智 能 网 络 抄 表 系 统 管 理 软 件 的 计 算 机 组 成 ，适 用 于 Ｌ Ａ Ｎ 、Ａ Ｄ Ｓ Ｌ 、Ｈ Ｆ Ｃ等 多种 综 合 网 络 ， 连 接 于 网 络 （ 局域网、广域网 ） 中的任 一台计算机通过访问网络都可实现对系统设备的管理 。 系统通讯链路基于总线架构 ，由主干 、中继、扩展三级 网络构
水表的优缺点
二、智能型水表1、有线远传水表：尚泉水表厂采用山科公司生产的传感器，合作生产了有线远传水表，并取得了生产取可证，目前已合作四年，系统由霍尔传感器、分采集机、主采集机和上位机软件四部分组成。
采用传感器将机械水表的计量读数转化为数字信号，并通过信号线传送至分采集机；分采集机通过RS-485总线与主采集机进行通信，分采集机还可单独与掌上机进行红外通信；上位机软件可通过GPRS、电话抄表等方式对分采集机内数据进行采集与远程传输。
抄表控制软件具有置表底度、抄表控制、抄表数据统计汇总、系统安全管理等功能，并能和各种营业收费系统进行对接，实现抄表和收费的一体化管理。
霍尔传感器是一种半导体原件，普通应用在民用电子产品及航空航天领域。
水表优点是杜绝人工抄表产生的误抄、漏抄、估抄等人为错误；提高工作效率，减轻劳动强度，减员增效；从数据采集到收费单的打印都自动完成；避免了人工抄表时间跨度大，无法抄录同一时间的数据，方便计算损耗；可以随时掌握各种表计的运行情况，便于统计、计算和运行分析。
缺点是在使用时需要人工布线，线材要是出现问题维修难度较大。
二、传感器是靠水表指针旋转来采集数据，传干器传输的是一种波形脉冲信号，并且需要一个长时间供电的分采集器来存储数据，经过几年试验发现有传感器对转数采集不准，机械振动、水表倒转、电磁干扰等现像都能造成最后计量不准确。
2、光电无源直读电子远传水表：工作原理与内部结构是在每一位水表字轮周面上设置五个反射面，在与之相对应的位置上设置五只光电耦合器，通过耦合器是否反射对计数字轮的位置进行叛定。
希望读取几位就在几个字轮上安装传感器。
例如：读取5位数就安装5×5=25对传感装置。
这种直读式水表由于全部器件都在表芯内部字轮周围，因此，一般采用干式水表。
触点直读式远传水表的结构方式为：在指针式水表的表盘下面每一位指针轴上装上一只同步电信器，通过触点电位器测出的阻值判定指针所指的位置，这种直读式水表可用于湿式水表。
水表的优缺点(荟萃内容)
水表的优缺点名称产品原理优点缺点维护成本一．光电（编码式）直读表采用光、机、电一体化技术及绝对式光电编码器原理,将每一个字轮作为一个码盘测量出字轮的绝对角度位置；从而准确的读数字；能识别的数字部分，理论上可准确无误的传输水表数据(无误差)不需电源,抄表时使用掌上机电源或电池电进行数据采集, 平时根本无需电源；安装方便(总线制)；(1)电路结构复杂，元件多，电路部分体积较大，成本较高，嵌入表也较困难；(2)对原表结构改动较大，精度要求高，安装精度要求高，长期应用故障率高；(3)在字轮处于进位状态时，有读数盲区，这时读到的将是乱数；由于电子采集部分与水表为一体表,如果有水表坏或采集部分坏,就需更换一体表。
更换成本高。
IC卡式（预付费）水表利用现代微电子技术,现在传感技术,智能储值卡技术对用水量进行计量,并运行用水数据传递与结算交易。
也是在传统水表上加装电控摸块和电控阀门；(通常这种表分为IC卡、IM卡、代码式表)可以有效控制用户在不缴款的情况下自动断水，杜绝用户拖欠水费的现象，便于费用管理，增加收费单位的资金回笼。
不需抄表人员上门抄表；(1）电磁阀在工作中如果失灵，不能闭合导致预付费系统失效，造成损失。
若用户充值卡费用未用完时阀关闭，矛盾。
(2)若充值卡密码被盗或被破译。
(3)充值卡，受强磁干扰后易损坏。
(4)需要营业点分布要合理。
(5)对经营管理造成麻烦。
知道预收钱数，具体多少水不清，成为管理的黑洞。
(6)电池经常没电-需经常更换。
(7)不能动态观察用户用水情况；因卡式表一般为一体表,所以后期更换时成本费用比较高。
无线远传表在普通水表上加装数据采集传感器(通常也是使用脉冲方式的采集原理)、无线发送模块而组成的智能水表，它以定时的工作方式向采集器发送用户信息；(1)不入户，解决扰民；(2)计量精确、灵敏度高；(3)时时监控用户的用水情况，时时对表进行操作，各部分通讯无线传输，不存在施工难度的问题；(1)信号不稳定：由于网络环境中各种干扰和阻碍，导致信号传输不稳定情况的出现。
《光电编码器》课件
应用案例二
工业自动化：用于控制机械臂、机器人等设备的运动 医疗设备：用于控制医疗设备的精确定位和运动 航空航天：用于控制航天器的姿态和运动 汽车电子：用于控制汽车电子设备的运动和定位
应用案例三
工业自动化：用于 控制机械臂、机器 人等设备的运动
医疗设备：用于 医疗设备的精确 定位和运动控制
航空航天：用于 航天器的姿态控 制和导航系统
光电编码器的市 场分析
市场需求
光电编码器广泛 应用于工业自动 化、机器人、医 疗设备等领域
随着工业4.0和 智能制造的发展， 光电编码器的市 场需求不断增长
光电编码器在精 度、稳定性、可 靠性等方面具有 优势，受到市场 青睐
光电编码器市场 竞争激烈，需要 不断创新和优化 产品性能，提高 市场竞争力
额
竞争策略：价 格战、技术战、
品牌战等
发展趋势：智 能化、小型化、
高精度等
市场规模和增长率
光电编码器市场 规模：全球市场 规模约100亿美 元
增长率：预计未 来五年内，光电 编码器市场将以 5%的复合增长 率增长
应用领域：主要 应用于工业自动 化、机器人、医 疗设备等领域
竞争格局：市场 竞争激烈，主要 厂商包括SICK、 Balluff、 Omron等
市场拓展：扩大 光电编码器的应 用领域，如工业 自动化、机器人、 医疗设备等
合作共赢：加强 与上下游企业的 合作，共同推动 光电编码器的发 展
环保节能：注重 光电编码器的环 保性能，降低能 耗，提高能源利 用率
光电编码器的案 例分析
应用案例一
案例名称：智能机器人 应用领域：工业自动化 应用原理：光电编码器用于机器人关节角度测量 应用效果：提高机器人定位精度和稳定性
光电直读光谱仪的工作原理分析如下
光电直读光谱仪的工作原理分析如下光电直读光谱仪是一款通过利用光电转换接收方法作多元素同时分析的发射光谱仪器。
常见光电直读光谱仪是由光源部分、聚光部分、分光部分和测光部分所构成。
其中光源部分使试样激发发光，然后通过聚光部分将发出的光聚集起来导入分光部分，然后分光部分再将光色散成各元素的谱线，而测光部分再用光电法测量各元素的谱线强度，将其测光读数换算成为元素养量分数表示出来，然后记录进行分析记录。
日常的维护保养能保证光电直读光谱仪的检测分析结果，而且还能延长设备的使用寿命。
以下依据网上资料，对常见光电直读光谱仪日常维护操作注意事项进行归纳：1.在对激发系统进行日常维护保养应当注意的是，由于能量供给的方式不同对不同元素的激发效果也会有所不同，因此在不同型号的仪器中，需依据所测样品的实际情况，从而选择激发能量参数。
同时，氩气自身的纯度和气路是否漏气也会对光谱仪测量造成直接影响，因此对激发环境进行检查维护非常紧要。
而样品的材质、取样、前处置等各方面，均对激发效果影响重点，因此在进行选择时需要依据实际情况。
另外，由于不同型号的仪器的激发台内部结构不同，但总体来讲，激发台内部是否清洁、电极极距是否稳定，激发台发光弧焰相对于光学系统的高度等，都会对整体测量造成影响，因此需要依据实际需要进行相应保养操作。
2.光电直读光谱仪的光电系统包含有入射透镜，入射狭缝，光栅，出射狭缝和光电倍增管等。
在进行光谱仪保养时，需要保证光路结构稳定，假如当机械显现小部分变形时，可以通过恒不冷不热狭缝扫描来掌控校正。
同时，由于光路中对于紫外、真空紫外区光谱线在光室中的传输过程中损耗小，可通过气循环或抽真空的方式进行维护。
另外，透光镜片的定期擦拭也成了保证光信号传输效率稳定的紧要操作。
而且对于不同型号的仪器，也需要依据各仪器的实际情况进行仪器的维护和保养。
3.光电直读光谱仪的测量系统与手记器件也需要保持合适稳定的工作状态，才略保证设备能更好地运行。
高精度光电编码器芯片研发及其产业化应用
高精度光电编码器芯片研发及其产业化应用高精度光电编码器芯片研发及其产业化应用1. 引言高精度光电编码器芯片是一种重要的电子器件，广泛应用于各个领域，如机械制造、自动化控制、数码产品等。
本文将深入探讨高精度光电编码器芯片的研发技术及其在产业化应用中的重要性。
2. 高精度光电编码器芯片的原理及研发技术高精度光电编码器芯片通过光电传感器感应目标物体的位置和运动速度，并将其转化为数字或模拟信号输出。
其原理主要包括光电传感器、信号处理电路和输出接口等组成部分。
2.1 光电传感器光电传感器是高精度光电编码器芯片的核心部件，其采用光学组件和光敏器件来接收和转换光信号。
常见的光电传感器包括位移传感器、速度传感器和陀螺仪等。
2.2 信号处理电路信号处理电路主要用于将光电传感器输出的模拟信号转换为数字信号，并进行信号调理和滤波处理，以提高编码器芯片的精度和可靠性。
2.3 输出接口高精度光电编码器芯片的输出接口可以是数字接口、模拟接口或通信接口等形式，用于将编码器芯片的输出信号传输给其他电子设备或系统。
3. 高精度光电编码器芯片的应用领域高精度光电编码器芯片在众多领域都有着重要的应用价值。
3.1 机械制造在机械制造领域，高精度光电编码器芯片被广泛应用于数控机床、工业机器人和精密仪器等设备中。
它能够实时检测和反馈目标物体的位置和运动状态，帮助机械设备实现精准和稳定的运动控制。
3.2 自动化控制在自动化控制领域，高精度光电编码器芯片可以应用于各种控制系统中，如电机驱动控制、位置控制和速度反馈控制等。
它能够提供精准的位置和速度信息，帮助控制系统实现高效、稳定的自动化控制。
3.3 数码产品在数码产品领域，高精度光电编码器芯片被广泛应用于相机、手机和游戏手柄等设备中。
它能够实时检测和反馈设备的位置和运动状态，提供更准确的交互体验和控制精度。
4. 高精度光电编码器芯片的产业化应用挑战与展望目前，高精度光电编码器芯片的研发和应用面临着一些挑战。
光电直读水表种类
光电直读水表种类一、传统机械式水表传统机械式水表是最早使用的水表种类之一，它通过一系列的齿轮和指针来测量和显示水的流量。
机械式水表结构简单，使用可靠，但存在读数不准确、容易损坏和维护困难等问题。
二、电子式水表电子式水表是传统机械式水表的升级版，它采用电子技术来测量和显示水的流量。
电子式水表具有精度高、读数准确、可编程、自动抄表等优点。
同时，它还可以通过远程通讯技术将用水信息传输到管理中心，方便水费计量和管理。
三、无线远传水表无线远传水表是在电子式水表的基础上发展起来的一种新型水表。
它通过无线通讯技术将用水信息传输到远程监控平台，实现远程抄表、自动计费和用水监测等功能。
无线远传水表不仅提高了数据采集效率，还方便了用户查询用水情况和管理部门的水资源调度。
四、光电直读水表光电直读水表是一种高精度、高可靠性的水表。
它采用光电传感器和数字显示器，通过读取光电传感器接收到的光信号来测量和显示水的流量。
光电直读水表具有读数准确、反应快速、耐久性好等特点。
同时，它还可以通过远程通讯技术与水表管理系统相连，实现远程抄表和用水管理。
五、智能水表智能水表是在电子式水表的基础上发展起来的一种新型水表。
它通过集成各种传感器和通讯模块，实现水质检测、漏水监测、用水分析等功能。
智能水表具有自动化程度高、数据采集准确、用水信息全面等优点。
它可以与智能家居系统相连，实现远程控制和智能化管理。
光电直读水表作为一种新兴的水表技术，具有很高的应用前景。
它不仅可以提高水表的使用效率和精度，还可以方便用户查询用水情况和管理部门的水资源调度。
随着智能化技术的不断发展，光电直读水表将会有更广泛的应用，为人们的生活带来更多的便利和效益。
智能水表调研【范本模板】
智能水表调研报告随着智慧水务的发展趋势和阶梯水价的逐步实施，国源水务供水服务片区内是否推广使用智能水表已成为我公司当前不得不考虑的问题。
生产技术部经过一段时间的咨询、资料查阅以及对乐平、孝丰水厂智能水表应用的考察,下面将从原理、优缺点、后期维护等方面对当前几种主流智能水表进行分析，并对乐平水厂水表、电表合一采集的实施以及原有水表改造方案进行简单的汇报。
一、主流智能水表优缺点分析国内智能水表的质量现状经历了一个不断改进完善的过程.早期产品质量问题较大,到目前为止，大部分都已召回更换。
目前各厂家的产品质量基本趋于稳定，故障率在2—5%以内，尤其是电控模块比早期的成熟许多。
目前主流智能水表有IC卡式(预付费）水表、光电（编码式）直读表、摄像式直读表、霍尔式脉冲表、无线远传表等，各类水表优缺点不一，具体如下:1、IC卡式（预付费）水表原理：利用现代微电子技术，现在传感技术,智能储值卡技术对用水量进行计量，并运行用水数据传递与结算交易。
并在传统水表上加装电控摸块和电控阀门，控制停、供水。
（通常这种表分为IC卡、TM卡、代码式表）优点：可以有效控制用户在不缴款的情况下自动断水，杜绝用户拖欠水费的现象，便于费用管理，增加收费单位的资金回笼，不需抄表人员上门抄表。
缺点:(1）电磁阀在长期工作中如果失灵，电磁阀不能闭合导致预付费系统失效，用户就会白白用水，而且售水单位不易发现，给售水单位造成损失。
如果用户充值卡费用未用完时电磁阀关闭，售水单位与用户易发生矛盾；(2)如果充值卡密码被盗或被破译，就会给售水单位造成极大损失；（3）充值卡摆放不当，受强磁干扰后易损坏；（4)售水单位必须保证24小时不间断服务，营业点分布要合理，否则给用户带来极大的不便；(5）对供水单位的经营管理造成麻烦。
供水部门知道收了多少买水钱（预收)，但不知道用户真正用了多少买水钱，一旦有管漏或人为的偷水,很难及时察觉，成为管理的黑洞；(6）不能动态观察用户用水情况，无法对表具卡片以外的故障表具即时发现及维护处理。
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编码式光电直读表及系统的开发【摘要】本文介绍了编码式光电直读表的及系统的开发背景，开发过程中采用的技术路线以及关键技术，该套系统是全自动抄表系统的一种产品升级，给用户提供一种更优抄表方案的选择。
【关键词】复合连续码；透光孔槽；动态读取1 前言我国是人口大国，近几年随着农村城市化的进程不断发展，城市人口和住房建设规模迅猛扩大。
居民的供水、供气和供电规模的不断提高以及计算机网络、通信、微电子等技术的发展，使得供水、气、电等行业的人工传统抄表方式越来越不适应社会时代的发展需求，智能远传抄表系统被越来越多的应用。
目前已开发的多种机械计量表读取技术，各有其优缺点。
以干簧管、霍尔元件为传感器的脉冲式水表和IC卡表的缺点是：24小时需要电源和备用电池、通过实时检测脉冲信号进行累计，易受抖动、电磁干扰影响，计量精度低，误差大。
优点：成本低廉，生产工艺简单。
电阻触盘式表工作原理：先将电阻值转化为电流值，再通过A/D转换，转化为计量值。
优点：平时不需要电，抄表时供电。
缺点：由于长时间机械接触，触点易受磨损，影响电阻值，天气潮湿也会影响电流值，最终导致计量误差。
只能适用于干式表。
直接测量法的产品主要有光电直读水表。
光电直读水表按光电感应原理分为：反射式、对射式类型。
具有测量精度高，不需要电，抗抖动、抗电磁干扰等优点，但不能真正彻底解决09进位问题，其在个位字轮数字为0或9时，可能出现读数差10，差100，差1000的读数误差。
针对光电直读表09进位这一关键技术问题，在前期研究开发的技术基础上，进一步研究光电编码、读取的产业化技术。
2 项目总体技术方案及拟解决的关键技术问题。
2.1 项目产品的主要技术内容及基础原理基于复合连续码技术的光电直读表与智能网络抄表系统由光电直读表（冷水表、热水表、饮用水表、气表）、采集器、中继器和集中器及加载了智能网络抄表系统管理软件的计算机组成，适用于LAN、ADSL、HFC等多种综合网络，连接于网络（局域网、广域网）中的任一台计算机通过访问网络都可实现对系统设备的管理。
系统通讯链路基于总线架构，由主干、中继、扩展三级网络构成。
在计算机上安装网络抄表抄表系统管理软件，抄表时，由该系统软件通过LAN/PSTN/3G等通讯手段发出抄表指令，区域集中器做出相应的响应，表内的电子单元平时没有电，不工作，读表瞬间对机械表产生触发信号，送电到表内，机械表内光电直读电子单元按照特定规则扫描光电阵列，产生一组数字编码，通过模糊理论判定出机械表的数字，并通过RS-485或MBUS总线，经由采集器、中继器、集中器传输给计算机，供计算机处理，完成抄表任务。
2.1.1 复合连续码光电直读电子单元复合连续码光电直读电子单元可直接安装在相应基表的内部，读取基表的各种数据，并把抄收到的数据经过采集器、中继器、集中器，通过通讯协议与上位机进行双向传输通讯。
通讯接口有RS485接口/MBUS接口两种。
通讯协议有内部自定义、645协议、188协议等。
且采用低功耗设计，平常无须供电，只有在表读数时才需要对它加电。
此表模块与基表组装成为光电直读表。
字轮外圈及内圈分别对应光电感应器件（内圈用一个光电感应器件，外圈用五个光电感应器件），字轮转动一周光电感应器件的感应编码信号变化规律。
感应信号为数字信号，组成32个编码（数字1～8各有3个编码，数字0、9各有4个编码），编码与字轮上的数字一一对应，该数字编码信号可直接输入到集成电子模块，可靠识别读数。
复合连续码技术具有32个编码，能彻底解决09进位问题，复杂性没有比30个编码的连续码复杂多少，但比40个编码的优化码简化很多，因此生产工艺简单、生产效率高；而且在数字9到数字0之间增加了两个编码，在09进位时编码数目与40个编码的优化码相当，因此装配问题不影响进位，对装配的限制减少了，产品合格率有保证。
2.1.2 集中器集中器是智能抄表系统的数据集中单元。
集中器通过建立可靠的通讯通道，处理和交换主控机与表单元间的数据信息。
可根据需求配置为每月的每天、某一或两天的某一时间定时自动抄表，抄表后的数据保存在集中器中，供主控机随时读取。
主控机可通过USB/以太网/GPRS/方式读取表数据。
既可读取集中器内已读取并保存的抄表数据，也可令集中器操作采集器和表单元，提取表单元的最新抄表数据。
2.1.3 中继器中继器是智能抄表网络系统的中继网络设备。
每一个输出口引出一条中继总线，中继总线上连采集器。
为中继总线上所有的设备提供电源，还有加强数据信号及防雷隔离作用，使数据在传输过程中减少失真，提高通信效率，使雷电对系统的破坏减少到最低。
2.1.4 采集器采集器是智能抄表系统的扩展网络设备，每一个输出端口引出一条扩展总线，扩展总线连接表单元。
采集器为智能抄表网络终端设备建立通信通道，管理表单元，使抄表网络的结构清晰、工作局部化、提高通讯效率。
我公司根据通讯方式和总线协议研发A/B/C/D/E五中类型的采集器。
2.2 拟解决的关键技术问题（1）以往光电直读表技术存在的09进位问题；（2）由湿式表取代了干式表，解决了干式表始动流量大、灵敏度低的计量精度问题；（3）由于表、网络设备和通信链路均采用了四级防雷技术，有效解决了雷击问题；（4）多种网络抄表方式兼容利于快速组合/拆分、便于安装与维护。
3 项目技术创新性及项目完成时主要技术指标。
3.1 本项目的技术创新点创新点一：提出了复合连续码计量机械表数据的方法，设计了复合连续码的编码原理与精度控制的算法，支持机械数字的转换为电数字信号；实现了机械表数字向电数字信号的精确转换以及有效的计量。
创新点二：自主开发了基于触发信号驱动的机械计量表累计值动态读取技术，设计了仅在读取机械表计量数字时产生触发信号的工作机制，并且读取周期可随意设定，实现了读表系统的省电、安全和可靠，光电直读电子单元有效寿命达10年以上。
表内平时无电源。
抄表时系统通过集中器对机械表产生触发信号，送电到表内，表内光电直读电子单元开始工作，通过动态读取技术将表的流量值送出，实现了“直读”。
创新点三：设计了可择优选择的多种网络抄表方式（以太网/GPRS），自主开发了支持多种网络抄表方式的采集器、中继器和集中器，并通过集中器的复联和网络抄表管理系统软件的研发（软件著作权：网络抄表管理系统软件V1.0），支持无限制规模的网络计量用户，支持多种网络的兼容运行、快速组合/拆分、便于安装与维护。
智能网络抄表系统平台开放，可用本地数据库ACCESS，或网络数据库SQL SERVER，既可本地USB抄表，也可远程通过电话线MODEM或互联网GPRS/CDMA抄表。
研发的采集器、中继器和集中器可支持各种通讯协议，用户可根据需要择优选择。
3.2 项目完成时的主要技术指标3.2.1 复合连续码光电直读电子单元（1）直接读取字轮数据，与传统的脉冲表相比，它可将读数误差降低至零；（2）采用低功耗设计，只有读数和阀门开关时才需供电；（3）采用先进的数据编码及校验技术，通讯可靠性高；（4）兼容多种通信规约；DL/T645、CJ/T188、内部协议；（5）符合《电子远传水表》（CJ/T 224-2012）行业标准；（6）满足EMC、ESD、EMI等电子产品电磁兼容方面的设计要求，达到行业领先水平；（7）与上位机系统相结合，建立远程自动抄表管理系统，真正实现抄表、监控自动化。
3.2.2集中器（1）集成了数据采集和数据存储功能，存储器可保存1800个表的表数据（必要时可以扩展为保存2500个表的表数据）；（2）定时自动抄表，可设置每月一次或两次固定时间自动抄表；（3）电话方式集中器自身电源输出不受控，需要外接中继器或采集器给表供电。
大型小区请接中继器和采集器再接表，超小小区（不超过128个表）可以只接集中器即可接表。
（4）GPRS/CDMA无线方式集中器自身有电源输出，可直接接表。
（5）通信方式：与上位机：USB接口或无线方式；与下位机：接四路主干RS-485或MBUS总线；3.2.3中继器（1）集成了开关电源、通讯中继器和电源控制器三大功能，具有防雷作用的同时还具有总线隔离功能；（2）内部电路能自动感知数据流方向，自动切换使能控制端，并对信号进行放大、增强；（3）系统通过寻址方式访问对应采集器输出通道内表单元，而不影响其它采集器输出通道内表单元工作；（4）当主干网上有抄表信号时，给采集器供电并打开通讯线路；当主干网无通讯信号时，中继器的输出和输入由内部继电器触点断开，使得中继网络与主干网络处于完全隔离状态。
（5）工作电源：12VDC/2A；（6）通信方式：与上位机接主干总线；与下位机接4条中继总线（供给电源）；通讯协议可选内部自定义协议、645协议或188协议定。
（7）保护等级：RS-485接口每线600W的雷击浪涌保护；220V AC耐浪涌电流：10/1000uS 100A ，8/20uS 10KA。
（8）负载能力：4路中继总线，每路可连接10台采集器，或每路可接32个表；3.2.4采集器（1）具有防雷作用的同时还具有总线隔离功能；（2）内部电路能自动感知数据流方向，自动切换使能控制端，并对信号进行放大、增强；（3）系统通过寻址方式访问对应采集器输出通道内表单元，而不影响其它采集器输出通道内表单元工作；（4）在网络数据传输时，为表单元供给电源及通讯通道；（5）对通信链路的信号进行放大，可延长网络传输距离及增加网络负载能力；（6）仅在抄表的瞬间通过中继网供电，系统整体功耗降低，抗干扰能力强。
（7）工作电源：总线供电；（8）通信方式：与上位机接中继网；与下位机接扩展总线；（9）保护等级：接口每线600W的雷击浪涌保护；（10）负载能力：4路扩展总线，每路可接64个表，4路共可接256个表。
4 结论复合连续码技术具有32个编码，能彻底解决09进位问题，复杂性没有比30个编码的连续码复杂多少，但比40个编码的优化码简化很多，因此生产工艺简单、生产效率高；而且在数字9到数字0之间增加了两个编码，在09进位时编码数目与40个编码的优化码相当，因此装配问题不影响进位，对装配的限制减少了，产品合格率有保证。
参考文献：[1]安藤桐（Hisa Ando）（作者），李剑（译者）.《支撑处理器的技术：永无止境地追求速度的世界》，电子工业出版社[2]廖常初编译.《西门子人机界面（触摸屏）组态与应用技术》，机械工业出版社[3]李航.《统计学习方法》清华大学出版社（2012-03出版）。