本實用新型屬變送器領(lǐng)域，尤其涉及一種高可靠性數(shù)字式輸出機電一體化SF₆氣體密度變送器。

背景技術(shù)：

高壓開關(guān)是電廠、變電站的重要設(shè)備之一，為了能夠安全可靠地將電力送到國家電網(wǎng)，必須確保高壓開關(guān)等設(shè)備工作正常、可靠運行。由于SF₆氣體絕緣強度高、滅弧特性好，已成為當(dāng)今高壓電氣設(shè)備的首選絕緣滅弧介質(zhì)。SF₆氣體的滅弧效果取決于其氣體的密度，有效監(jiān)測設(shè)備內(nèi)SF₆氣體的密度，防止其發(fā)生泄漏是此類設(shè)備安全運行的重要保證。因此，需要對高壓開關(guān)SF₆氣體的密度進(jìn)行實時監(jiān)測，及時掌握高壓開關(guān)設(shè)備中的SF₆密度運行狀態(tài)。但目前常用的SF6氣體密度繼電器不能實現(xiàn)分級報警及數(shù)據(jù)的傳輸和集中管理。隨著智能電網(wǎng)發(fā)展的要求，必須采用一種“在線、實時、遠(yuǎn)傳、集中、智能、可靠”的監(jiān)測方式,實現(xiàn)實時監(jiān)測變電設(shè)備運行狀態(tài)，為變電設(shè)備狀態(tài)評價、風(fēng)險分析、故障診斷、檢修策略決策提供技術(shù)支撐是十分必要的。

目前，市場上出現(xiàn)的SF₆氣體密度變送器大體有三種,第一種是最傳統(tǒng)的指針式儀表, 只能輸出報警和閉鎖的接點信號，需要人工現(xiàn)場記錄氣體壓力、氣體溫度、時間及查表計算密度等參數(shù)，而且有一定的局限性，難免疏忽大意，在人工巡查還有一個時效性差的弊端，往往不能及時發(fā)現(xiàn)隱患。第二種是電子式,可以輸出數(shù)字信號, 但沒有當(dāng)?shù)刂甘?，也不能輸出報警和閉鎖的接點信號，變送器的結(jié)構(gòu)只采用螺紋與膠圈的連接方式，沒有采用特殊的密封方法，變送器的密封性不能保證，而對高壓開關(guān)檢測儀表而言，變送器的密封性又是至關(guān)重要的；在密度變送器中沒有任何的抗電磁干擾的設(shè)計，現(xiàn)場存在各種各樣的電磁干擾和靜電，通過變送器的殼體，直接作用到傳感器，將傳感器擊壞。第三種簡單的機電一體式,可以同時輸出報警和閉鎖的接點信號和模擬電輸出,沒有數(shù)字信號輸出，不便于集中管理，滿足不了智能電網(wǎng)的要求；抗干擾設(shè)計簡單，電磁兼容性較差，現(xiàn)場是220KV 或500KV 超高壓的環(huán)境中，現(xiàn)場存在各種各樣的電磁干擾和靜電，傳感器及電路擊壞很容易損壞。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種既能夠當(dāng)?shù)刂羔樦甘?，輸出報警閉鎖接點，又能夠輸出數(shù)字信號，密封性好，絕緣性高，電磁兼容性強的高可靠性數(shù)字式輸出機電一體化SF₆氣體密度變送器。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型是這樣實現(xiàn)的。

一種高可靠性數(shù)字式輸出機電一體化SF₆氣體密度變送器，它包括壓力接口、彈簧管、傳動連桿、配于傳動連桿端部的傳動齒輪、指針、壓力傳感器、壓力傳感器四氟外殼、變送器殼體、導(dǎo)壓管、采樣氣室、壓力傳感器座、絕緣板、數(shù)字信號接口；報警與閉鎖信號接口及電子線路板；所述壓力接口與導(dǎo)壓管的端口分別與采樣氣室相通；所述彈簧管的一端與采樣氣室固定相通，其另一端與傳動連桿的一端固定相接；所述傳動連桿的另一端經(jīng)傳動齒輪與指針的端部齒輪嚙合；所述壓力傳感器置于傳感器座之上；所述壓力傳感器四氟外殼置于壓力傳感器外部；所述壓力傳感器轉(zhuǎn)接板置于壓力傳感器四氟外殼頂部，且與壓力傳感器及電子線路板的信號傳輸端口相接；所述絕緣板位于壓力傳感器四氟外殼底部外部與變送器殼體之間；所述的電子線路板位于絕緣板的上方，且與變送器殼體固定相接；所述電子線路板的信號傳輸端口與數(shù)字信號接口相接；所述報警與閉鎖信號接口的信號傳輸端口接數(shù)字信號接口。

作為一種優(yōu)選方案，本實用新型所述電子線路板包括電源模塊、激勵模塊、V/I 轉(zhuǎn)換模塊、放大器、溫度傳感器模塊及溫度信號放大模塊；所述壓力傳感器的激勵端接電子線路板的激勵模塊端口；所述壓力傳感器的輸出端接V/I 轉(zhuǎn)換模塊與放大器的端口；所述壓力傳感器將壓力接口待測氣體的壓力轉(zhuǎn)換為電壓信號，再傳輸至V/I 轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成電流信號；所述激勵模塊經(jīng)放大器給壓力傳感器穩(wěn)定的激勵信號；所述溫度傳感器模塊將壓力接口待測氣體的溫度轉(zhuǎn)換為電信號，通過溫度信號放大模塊轉(zhuǎn)換成電壓信號。

進(jìn)一步地，本實用新型所述電子線路板還包括單片機數(shù)據(jù)采集模塊及485通訊模塊；所述單片機數(shù)據(jù)采集模塊分別與溫度信號放大模塊、V/I 轉(zhuǎn)換模塊及放大器的端口相接；所述單片機數(shù)據(jù)采集模塊通訊接口與485通訊模塊端口相接。

進(jìn)一步地，本實用新型所述壓力傳感器座的底部設(shè)有小孔，所述導(dǎo)壓管經(jīng)所述小孔與壓力傳感器的腔體相通；所述電子線路板還包括抗干擾模塊和隔離模塊；所述抗干擾模塊的端口與V/I 轉(zhuǎn)換模塊的端口相接；所述隔離模塊輸入端口與單片機數(shù)據(jù)采集模塊的通訊端口相接；所述隔離模塊輸出端口與485通訊模塊端口相接。

本實用新型密封性好，抗干擾性強，報警、閉鎖接點信號和數(shù)字式信號輸出并存。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點具體表現(xiàn)在：在指針式密度表內(nèi)裝有壓力傳感器、V/I 轉(zhuǎn)換電路、恒流電路、穩(wěn)壓電路、溫度補償電路、單片機及485通訊電路，使一體化密度變送器既能夠當(dāng)?shù)刂羔樦甘尽⑤敵鰣缶?、閉鎖接點，又能夠輸出數(shù)字信號，實現(xiàn)SF₆ 氣體密度的智能化，大大地增加了變送器的功能。電子線路板上包含抗干擾電路、隔離電路的設(shè)計，電子線路板底部增加絕緣板，在傳感器外部增加四氟外殼，四氟外殼上部接有轉(zhuǎn)接板，大大提高了變送器的電磁兼容及抗干擾能力。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型作進(jìn)一步說明。本實用新型的保護(hù)范圍將不僅局限于下列內(nèi)容的表述。

圖1為本實用新型主視圖。

圖2為本實用新型側(cè)視圖。

圖3為本實用新型俯視圖。

圖4為本實用新型電子線路板部分電路原理框圖。

圖中：1、壓力接口；2、彈簧管；3、傳動連桿；4 、傳動齒輪；5、指針；6、壓力傳感器；7、壓力傳感器四氟外殼；8、變送器殼體；9、導(dǎo)壓管；10、轉(zhuǎn)接板；11、采樣氣室；12、壓力傳感器座；13、絕緣板；14、數(shù)字信號接口；15、報警與閉鎖信號接口；16、電子線路板；17、指針表表盤。

具體實施方式

如圖所示，高可靠性數(shù)字式輸出機電一體化SF₆氣體密度變送器，包括壓力接口1、彈簧管2、傳動連桿3、配于傳動連桿3端部的傳動齒輪4、指針5、壓力傳感器6、壓力傳感器四氟外殼7、變送器殼體8、導(dǎo)壓管9、采樣氣室11、壓力傳感器座12、絕緣板13、數(shù)字信號接口14；報警與閉鎖信號接口15及電子線路板16；所述壓力接口1與導(dǎo)壓管9的端口分別與采樣氣室11相通；所述彈簧管2的一端與采樣氣室11固定相通，其另一端與傳動連桿3的一端固定相接；所述傳動連桿3的另一端經(jīng)傳動齒輪4與指針5的端部齒輪嚙合；所述壓力傳感器6置于傳感器座12之上；所述壓力傳感器四氟外殼7置于壓力傳感器6外部；所述壓力傳感器轉(zhuǎn)接板10置于壓力傳感器四氟外殼7頂部，且與壓力傳感器6及電子線路板16的信號傳輸端口相接；所述絕緣板13位于壓力傳感器四氟外殼7底部外部與變送器殼體8之間；所述的電子線路板16位于絕緣板13的上方，且與變送器殼體8固定相接；所述電子線路板16的信號傳輸端口與數(shù)字信號接口14相接；所述報警與閉鎖信號接口15的信號傳輸端口接數(shù)字信號接口14。

本實用新型在所述壓力傳感器座12的底部設(shè)有小孔，所述導(dǎo)壓管9經(jīng)所述小孔與壓力傳感器6的腔體相通。

本實用新型所述電子線路板16包括電源模塊、激勵模塊、V/I 轉(zhuǎn)換模塊與放大器、溫度傳感器模塊及溫度信號放大模塊；所述壓力傳感器6的激勵端接電子線路板16的激勵模塊端口；所述壓力傳感器6的輸出端接V/I 轉(zhuǎn)換模塊與放大器的端口；所述壓力傳感器6將壓力接口1待測氣體的壓力轉(zhuǎn)換為電壓信號，再傳輸至V/I 轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成電流信號；所述激勵模塊經(jīng)放大器給壓力傳感器6穩(wěn)定的激勵信號；所述溫度傳感器模塊將壓力接口1待測氣體的溫度轉(zhuǎn)換為電信號，通過溫度信號放大模塊轉(zhuǎn)換成電壓信號。

本實用新型所述電子線路板16還包括單片機數(shù)據(jù)采集模塊及485通訊模塊；所述單片機數(shù)據(jù)采集模塊分別與溫度信號放大模塊及V/I 轉(zhuǎn)換模塊及放大器的端口相接；所述單片機數(shù)據(jù)采集模塊通訊接口與485通訊模塊端口相接。將任意溫度下的壓力值補償為20℃時的壓力值（通常稱為P20 值），單片機數(shù)據(jù)采集模塊通訊接口與485通訊模塊端口相接，本實用新型直接輸出數(shù)字信號P20值；所述單片機數(shù)據(jù)采集模塊的端口與放大器的端口相接。

本實用新型所述壓力傳感器座12的底部設(shè)有小孔，所述導(dǎo)壓管9經(jīng)所述小孔與壓力傳感器6的腔體相通；所述電子線路板16還包括抗干擾模塊和隔離模塊；所述抗干擾模塊的端口與V/I 轉(zhuǎn)換模塊的端口相接；所述隔離模塊輸入端口與單片機數(shù)據(jù)采集模塊的通訊端口相接；所述隔離模塊輸出端口與485通訊模塊端口相接。

參見圖1～3所示，在具體制作時，本實用新型包括壓力接口1、彈簧管2、傳動連桿3、配于傳動連桿3端部的傳動齒輪4、指針5、壓力傳感器6、壓力傳感器四氟外殼7、導(dǎo)壓管9、轉(zhuǎn)接板10、采樣氣室11、壓力傳感器座12、絕緣板13、數(shù)字信號接口14；報警與閉鎖信號接口15及電子線路板16。

本實用新型電子線路板16 包括電源模塊、激勵模塊、V/I 轉(zhuǎn)換模塊、放大器、溫度傳感器模塊、溫度信號放大模塊、單片機數(shù)據(jù)采集模塊、485通訊模塊、隔離模塊及抗干擾電路（參見圖4）；本實用新型壓力接口1與導(dǎo)壓管9、采樣氣室11相連接。SF₆ 氣體通過壓力接口1 被引入采樣氣室11 內(nèi)，通過導(dǎo)壓管9 將氣體壓力信號一路傳送到彈簧管2 中，彈簧管受到壓力帶動傳動連桿3 和傳動齒輪4 運動從而帶動指針5 運動；導(dǎo)壓管9傳送另一路壓力信號到壓力傳感器6。

本實用新型所述壓力傳感器6 的激勵端與電子線路板16 相連接，壓力傳感器6的輸出端通過信號線與電子線路板16上的V/I 轉(zhuǎn)換模塊的輸入端相連接。本實用新型所述壓力傳感器6將壓力接口1 的待測氣體的壓力轉(zhuǎn)換為電壓信號，再傳輸至V/I 轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成電流信號。

本實用新型所述壓力傳感器6 通過焊接的方式與壓力傳感器座12 的腔體部分相連接；所述溫度傳感器模塊及溫度放大模塊在電子線路板16 上用于對氣體溫度進(jìn)行補償。

本實用新型所述恒流電路、穩(wěn)壓電路連接在電子線路板16 上用于通過運算放大器給壓力傳感器6 一個穩(wěn)定的激勵信號。

本實用新型所述單片機數(shù)據(jù)采集模塊在電子線路板16 上，單片機數(shù)據(jù)采集模塊的輸入端與V/I 轉(zhuǎn)換模塊的輸出端口和溫度放大模塊的輸出端相接。

本實用新型所述隔離模塊在電子線路板16 上，隔離模塊的輸入端與單片機模塊通訊端口相接，隔離模塊的輸出端與485通訊模塊的輸入端口相接。

本實用新型所述485通訊模塊在電子線路板16 上，485通訊模塊的輸入端與隔離模塊的輸出端相接，485通訊模塊的輸出端與數(shù)字信號接口14相接。

本實用新型所述抗干擾模塊在電子線路板16 上。本發(fā)明所述抗干擾模塊的端口與V/I 轉(zhuǎn)換模塊的端口相接。

本實用新型所述傳感器四氟外殼7通過粘接方式與指針式密度表的外殼8相連接，包裹在壓力傳感器6的外部。

本實用新型所述轉(zhuǎn)接板10位于壓力傳感器四氟外殼7的頂部，通過插針焊接固定，通過排線把壓力傳感器6的信號端子與電子線路板16的V/I 轉(zhuǎn)換模塊輸入端相接。

本實用新型所述絕緣板13位于壓力傳感器四氟外殼7與密度表的外殼8之間，在電子線路板16下方，通過螺釘固定的方式與指針式密度表的外殼8 相連接。

本實用新型所述電子線路板16 位于絕緣板13上部，通過螺釘固定的方式與指針式密度表的外殼8 相連接，電子線路板16 通過導(dǎo)線與數(shù)字信號線接口14 相連接。

本實用新型所述導(dǎo)壓管9一端通過焊接的方式與指針式密度表的氣體采樣氣室11 相連接，另一端通過焊接的方式與壓力傳感器座12 相連接。

在本實用新型殼體內(nèi)裝有壓力傳感器6，包含溫度傳感器模塊、溫度放大模塊、V/I 轉(zhuǎn)換模塊、恒流電路、穩(wěn)壓電路、單片機模塊和485通訊模塊。既能夠當(dāng)?shù)刂羔樦甘尽⑤敵鰣缶?、閉鎖接點，又能夠輸出數(shù)字信號，實現(xiàn)SF₆氣體密度的智能化。

本實用新型在所述在電子線路板上包含抗干擾電路的設(shè)計、信號隔離設(shè)計，絕緣板設(shè)計、壓力傳感器四氟外殼設(shè)計，提高變送器的電磁兼容及抗干擾能力。

可以理解地是，以上關(guān)于本實用新型的具體描述，僅用于說明本實用新型而并非受限于本實用新型實施例所描述的技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本實用新型進(jìn)行修改或等同替換，以達(dá)到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。