專(zhuān)利名稱(chēng)：無(wú)源無(wú)觸點(diǎn)式壓力電子開(kāi)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
無(wú)源無(wú)觸點(diǎn)式壓力電子開(kāi)關(guān)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及的是一種壓力電子測(cè)量控制裝置，特別是一種無(wú)源無(wú)觸點(diǎn)式壓力電子開(kāi)關(guān)，用于對(duì)各種流體(氣體、液體)的壓力需要進(jìn)行壓力值控制的場(chǎng)合。
背景技術(shù)：
[0002]目前，常用的壓力開(kāi)關(guān)有以下二種控制方法獲取開(kāi)關(guān)量信號(hào)[0003]一是由壓力傳感器將流體的壓力變成電壓或電流信號(hào)，導(dǎo)通機(jī)械接觸式開(kāi)關(guān)，從而將開(kāi)關(guān)量信號(hào)用于控制設(shè)備。我們稱(chēng)其為壓力機(jī)械式開(kāi)關(guān)，能適應(yīng)大多數(shù)控制設(shè)備要求， 但要求供給開(kāi)關(guān)自身工作電源，這增加了材料應(yīng)用及安裝施工等應(yīng)用成本，又因?yàn)椴荒鼙苊饣鸹?，影響了使用范圍。[0004]二是由壓力變送器將流體的壓力轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏髂M量信號(hào)，再送給工業(yè)控制計(jì)算機(jī)設(shè)定開(kāi)關(guān)量信號(hào)，繼而用于高端控制設(shè)備。這種方式通常用于那些對(duì)安全系數(shù)要求高及控制精度很高的控制設(shè)備，一般都采用進(jìn)口變送器，這種復(fù)合壓力開(kāi)關(guān)的使用成本很高。發(fā)明內(nèi)容[0005]本實(shí)用新型提出的是一種無(wú)源無(wú)觸點(diǎn)式壓力電子開(kāi)關(guān)其目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述缺陷，壓力測(cè)量與控制一體化。能直接用于控制設(shè)備或PLC或送工業(yè)控制計(jì)算機(jī)等壓力控制的場(chǎng)合。外部測(cè)量壓力通過(guò)無(wú)源壓力電子開(kāi)關(guān)壓力連接頭引入到無(wú)源壓力電子開(kāi)關(guān)壓力筒內(nèi)，密封承壓膠墊一方面起到密封作用，一方面由于壓力的存在會(huì)產(chǎn)生微小的變形。與密封承壓膠墊緊密連接的精密光刻應(yīng)變電阻硅膜感應(yīng)到這個(gè)變化，發(fā)生微小的電阻變化。該微小的電阻變化經(jīng)過(guò)放大等處理送給中心智能處理器后變成開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出。輸出的信號(hào)由內(nèi)部引線(xiàn)連接到接線(xiàn)盒內(nèi)的接線(xiàn)端子上。使用時(shí)外部電纜通過(guò)電纜密封連接器引入到接線(xiàn)盒內(nèi)，其電纜線(xiàn)與接線(xiàn)端子進(jìn)行連接，將信號(hào)傳到控制設(shè)備或PLC或工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是無(wú)源無(wú)觸點(diǎn)式壓力電子開(kāi)關(guān)，其結(jié)構(gòu)包括壓力連接頭，密封承壓膠墊，精密光刻應(yīng)變電阻硅膜，壓力筒，微功耗智能處理器，其中壓力連接頭與壓力筒間設(shè)有密封承壓膠墊，密封承壓膠墊的一側(cè)上裝有精密光刻應(yīng)變電阻硅膜，精密光刻應(yīng)變電阻硅膜通過(guò)引線(xiàn)接入壓力筒，與壓力筒內(nèi)的微功耗智能處理器中的微功耗鏡像電流源相接，微功耗智能處理器中的開(kāi)關(guān)信號(hào)電源復(fù)合電路通過(guò)引線(xiàn)連接接線(xiàn)盒內(nèi)的線(xiàn)端子，電纜密封連接器置在接線(xiàn)盒上。[0007]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)1)利用控制回路的電源(交流或者直流均可)工作，不需要另外提供工作電源，減少了使用材料成本，減少使用故障點(diǎn)；2)用電子導(dǎo)通電路。避免機(jī)械式接觸時(shí)的火花，提高了安全系數(shù)，適用范圍更廣。它是一種低功耗高安全高精度的換代產(chǎn)品，在截止電路時(shí)保證回路電源< 200微安，在導(dǎo)通開(kāi)關(guān)時(shí)彡2毫安，最大能達(dá)到3安培；3)可以通過(guò)被測(cè)量的流體的壓力，在設(shè)定的壓力點(diǎn)(或者是一個(gè)壓力范圍)輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)；4)本開(kāi)關(guān)屬于非機(jī)械接觸式采用電子導(dǎo)通電路的無(wú)觸點(diǎn)式壓力開(kāi)關(guān)，不需要外部的專(zhuān)門(mén)供電，利用PLC或工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的接線(xiàn)回路就能工作；5)利用半導(dǎo)體微機(jī)械技術(shù)，由精密光刻應(yīng)變電阻硅膜作為檢測(cè)元件，通過(guò)放大反饋預(yù)處理，再通過(guò)自主設(shè)計(jì)的中心智能處理電路實(shí)現(xiàn)輸出開(kāi)關(guān)量。它是一種非機(jī)械接觸式的開(kāi)關(guān)，是電子導(dǎo)通電路的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。6) 不需要提供專(zhuān)門(mén)的工作電源，PLC或工業(yè)控制計(jì)算機(jī)等設(shè)備的輸入回路電路的電就能讓該無(wú)源無(wú)觸點(diǎn)式壓力電子開(kāi)關(guān)正常工作。7)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠。


[0008]圖I是無(wú)源無(wú)觸點(diǎn)式壓力電子開(kāi)關(guān)的原理圖。[0009]圖2是微功耗智能處理器的結(jié)構(gòu)框圖。[0010]圖中I是壓力連接頭、2是密封承壓膠墊、3是精密光刻應(yīng)變電阻硅膜、4是關(guān)壓力筒、5是微功耗智能處理器、6是內(nèi)部引線(xiàn)、7是接線(xiàn)盒、8是接線(xiàn)端子、9是電纜密封連接器、 10是低功耗MCU、11是寬范圍受控電壓電流模塊、12是開(kāi)關(guān)信號(hào)電源復(fù)合電路、13是微功耗鏡像電流源、14是晶體振蕩器、15是配置信號(hào)MODEM。
具體實(shí)施方式
對(duì)照?qǐng)D1，其結(jié)構(gòu)是包括壓力連接頭1，密封承壓膠墊2，精密光刻應(yīng)變電阻硅膜3， 壓力筒4，微功耗智能處理器5，內(nèi)部引線(xiàn)6，接線(xiàn)盒7，接線(xiàn)端子8，電纜密封連接器9，其中壓力連接頭I與壓力筒4間設(shè)有密封承壓膠墊2，密封承壓膠墊2的一側(cè)上裝有精密光刻應(yīng)變電阻硅膜3，精密光刻應(yīng)變電阻硅膜3通過(guò)引線(xiàn)接入壓力筒4，與壓力筒4內(nèi)的微功耗智能處理器中的微功耗鏡像電流源相接，微功耗智能處理器5中的開(kāi)關(guān)信號(hào)電源復(fù)合電路通過(guò)引線(xiàn)6連接接線(xiàn)盒7內(nèi)的線(xiàn)端子8，電纜密封連接器9置在接線(xiàn)盒7上。[0012]實(shí)施時(shí)，在壓力連接頭I上面開(kāi)有一個(gè)小孔，用來(lái)讓流體通過(guò)；流體的壓力作用在密封承壓膠墊2上，精密光刻應(yīng)變電阻硅膜3用硅膠貼在密封承壓膠墊2的另一面上。精密光刻應(yīng)變電阻硅膜3的電阻變化用引線(xiàn)連接到微功耗智能處理核心組件5上。微功耗智能處理核心組件5固定在開(kāi)關(guān)壓力筒4內(nèi)，用引線(xiàn)6將信號(hào)引到接線(xiàn)盒7內(nèi)的接線(xiàn)端子8 上；該信號(hào)在工程應(yīng)用是通過(guò)電纜接到PLC或工業(yè)控制計(jì)算機(jī)等設(shè)備，也可以直接控制繼電器等使用場(chǎng)合、或直接控制用電器工作，電纜密封連接器9設(shè)置在接線(xiàn)盒7上。[0013]對(duì)照?qǐng)D2，微功耗智能處理核心組件包括有微功耗鏡像電流源13、低功耗MCU 10、 寬范圍受控電壓電流模塊11、開(kāi)關(guān)信號(hào)電源復(fù)合電路12、配置信號(hào)M0DEM15和晶體振蕩器14 ;其中微功耗鏡像電流源13的信號(hào)輸出端與低功耗MCU 10的第一信號(hào)輸入端相接， 低功耗MCU 10的信號(hào)輸出端與寬范圍受控電壓電流模塊11的信號(hào)輸入端相接，寬范圍受控電壓電流模塊11的第一信號(hào)輸出端與低功耗MCU 10的第二信號(hào)輸入端相接，寬范圍受控電壓電流模塊11的第二信號(hào)輸出端與開(kāi)關(guān)信號(hào)電源復(fù)合電路12的信號(hào)輸入端相接，開(kāi)關(guān)信號(hào)電源復(fù)合電路12的信號(hào)輸出端與配置信號(hào)MODEM 15的信號(hào)輸入端相接,配置信號(hào) MODEM 15的信號(hào)輸出端與低功耗MCU 10的第三信號(hào)輸入端相接，晶體振蕩器14的信號(hào)輸出端與低功耗MCU 10的第四信號(hào)輸入端相接。[0014]所述的低功耗MCU 10包括高精度A/D轉(zhuǎn)換電路、存儲(chǔ)器、寄存器、通信電路、定時(shí)電路、CPU電路等，該MCU可采用如CC2430類(lèi)的智能芯片，為了降低功耗，采用低速運(yùn)行的方法。4[0015]寬范圍受控電壓電流保護(hù)模塊利用壓敏電阻對(duì)不同的電壓形成不同的阻抗，從而確保在高電壓的情況下和低電壓提供相近合適的工作電壓。[0016]開(kāi)關(guān)信號(hào)電源復(fù)合電路根據(jù)信號(hào)和電源的不同傳輸方向，類(lèi)似電話(huà)通信中雙方語(yǔ)音在同一對(duì)線(xiàn)路上傳輸，采用四橋平衡技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)用功能，實(shí)現(xiàn)了不同方向信號(hào)在兩根電線(xiàn)上的傳輸功能。[0017]微功耗鏡像電流源采用場(chǎng)效應(yīng)管設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)類(lèi)型可以是常規(guī)鏡像電流源，但工作點(diǎn)必須在極低直流工作狀態(tài)，漏極電流設(shè)置為50微安。[0018]配置信號(hào)MODEM是一個(gè)調(diào)制解調(diào)器，它用來(lái)配置設(shè)定值，因?yàn)榕渲脮r(shí)有較大的電源供電，所以采用常規(guī)的RS232轉(zhuǎn)換模塊，型號(hào)可以選用MAX232。[0019]微功耗鏡像電流源13能高靈敏地檢測(cè)到精密光刻應(yīng)變電阻硅膜3的電阻變化， 該電阻變化值送給低功耗MCU 10，寬范圍受控電壓電流模塊11在低功耗MCU 10的控制下進(jìn)行工作，能將高壓大電流隔離從而保證微功耗智能處理核心組件的正常工作。開(kāi)關(guān)信號(hào)電源復(fù)合電路12，實(shí)現(xiàn)從控制回路獲得電源，它采用檢波器電路進(jìn)行工作，同時(shí)用IGBT電路進(jìn)行開(kāi)關(guān)信號(hào)的輸出。配置信號(hào)MODEM模塊15通過(guò)調(diào)制解調(diào)器完成信號(hào)的設(shè)定工作，在低功耗MCU與外界進(jìn)行配置，從而可以設(shè)定工作參數(shù)。晶體振蕩器14保證低功耗MCU 10 的工作和通信的精確定時(shí)。[0020]實(shí)施時(shí)，密封承壓膠墊2和精密光刻應(yīng)變電阻硅膜3 —起將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成精密的電阻變化值，微功耗智 能處理上的微功耗鏡像電流源13能高靈敏地檢測(cè)到該電阻變化值，并將這個(gè)電阻變化值變換成電信號(hào)送給低功耗MCU 10進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，包括曲線(xiàn)自動(dòng)校正、濾波、去耦等一系列CPU運(yùn)算處理、通信、控制電壓電流模塊等工作，并將最后的開(kāi)關(guān)信號(hào)通過(guò)開(kāi)關(guān)信號(hào)電源復(fù)合電路12送到接線(xiàn)端子8上。[0021]例IffDK-PlO (4. 5-7. 5)_1/Μ20Χ1· 5 ;表示無(wú)源壓力電子開(kāi)關(guān)，承壓IOMp,常開(kāi)狀態(tài)，外螺紋規(guī)格Μ20 X I. 5?？刂品秶?. 5Μρ-7. 5Μρ。控制過(guò)程當(dāng)壓力<7. 5 Mp時(shí)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，彡7. 5 Mp時(shí)斷開(kāi)，繼而當(dāng)壓力降到4. 5 Mp (返回值)時(shí)導(dǎo)通，直到壓力再彡7. 5 Mp時(shí)斷開(kāi)。
權(quán)利要求1.無(wú)源無(wú)觸點(diǎn)式壓力電子開(kāi)關(guān)，其特征是結(jié)構(gòu)包括壓力連接頭，密封承壓膠墊，精密光刻應(yīng)變電阻硅膜，壓力筒，微功耗智能處理器，其中壓力連接頭與壓力筒間設(shè)有密封承壓膠墊，密封承壓膠墊的一側(cè)上裝有精密光刻應(yīng)變電阻硅膜，精密光刻應(yīng)變電阻硅膜的信號(hào)輸出端通過(guò)A引線(xiàn)與微功耗智能處理器中的微功耗鏡像電流源的信號(hào)輸入端相接，微功耗智能處理器中的開(kāi)關(guān)信號(hào)電源復(fù)合電路的信號(hào)輸出端通過(guò)B引線(xiàn)連接接線(xiàn)端子上的A端，接線(xiàn)端子上的B端與開(kāi)關(guān)信號(hào)電源復(fù)合電路的信號(hào)輸入端相接，所述的微功耗智能處理器設(shè)在壓力筒內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無(wú)源無(wú)觸點(diǎn)式壓力電子開(kāi)關(guān)，其特征是所述的接線(xiàn)端子裝在接線(xiàn)盒內(nèi)，接線(xiàn)盒上設(shè)有電纜密封連接器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無(wú)源無(wú)觸點(diǎn)式壓力電子開(kāi)關(guān)，其特征是所述的微功耗智能處理器的結(jié)構(gòu)包括有微功耗鏡像電流源、低功耗MCU、寬范圍受控電壓電流模塊、開(kāi)關(guān)信號(hào)電源復(fù)合電路、配置信號(hào)MODEM和晶體振蕩器；其中微功耗鏡像電流源的信號(hào)輸出端與低功耗MCU的第一信號(hào)輸入端相接，低功耗MCU的信號(hào)輸出端與寬范圍受控電壓電流模塊的信號(hào)輸入端相接，寬范圍受控電壓電流模塊的第一信號(hào)輸出端與低功耗MCU的第二信號(hào)輸入端相接，寬范圍受控電壓電流模塊的第二信號(hào)輸出端與開(kāi)關(guān)信號(hào)電源復(fù)合電路的信號(hào)輸入端相接，開(kāi)關(guān)信號(hào)電源復(fù)合電路的信號(hào)輸出端與配置信號(hào)MODEM的信號(hào)輸入端相接，配置信號(hào)MODEM的信號(hào)輸出端與低功耗MCU的第三信號(hào)輸入端相接，晶體振蕩器的信號(hào)輸出端與低功耗MCU的第四信號(hào)輸入端相接。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型是無(wú)源無(wú)觸點(diǎn)式壓力電子開(kāi)關(guān)，其中壓力連接頭與壓力筒間設(shè)有密封承壓膠墊，密封承壓膠墊的一側(cè)上裝有精密光刻應(yīng)變電阻硅膜，精密光刻應(yīng)變電阻硅膜的信號(hào)輸出端通過(guò)A引線(xiàn)與微功耗智能處理器中的微功耗鏡像電流源的信號(hào)輸入端相接，微功耗智能處理器中的開(kāi)關(guān)信號(hào)電源復(fù)合電路的信號(hào)輸出端通過(guò)B引線(xiàn)連接接線(xiàn)端子上的A端，接線(xiàn)端子上的B端與開(kāi)關(guān)信號(hào)電源復(fù)合電路的信號(hào)輸入端相接，所述的微功耗智能處理器設(shè)在壓力筒內(nèi)。優(yōu)點(diǎn)利用控制回路的電源工作，不需要另外提供工作電源，減少成本、故障點(diǎn)；用電子導(dǎo)通電路，避免機(jī)械式接觸時(shí)的火花，提高安全系數(shù)，適用范圍廣，在截止時(shí)保證回路電源≤200微安，在設(shè)定的壓力點(diǎn)輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)。
文檔編號(hào)H03K17/687GK202818253SQ201220538969
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月22日
發(fā)明者王忠群 申請(qǐng)人:王忠群