CN103196625A - 语音播报型数字压力计 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种语音播报型数字压力计，该压力计能够同时实时的进行待测对象压力值的数字显示和语音播报，且整体结构紧凑，便于携带。该语音播报型数字压力计包括压力传感器、数字控制板、信号调理板、锂电池板、前面板、壳体和后面板。其中压力传感器用于采集压力信号，信号调理板实现对压力信号的放大处理，数字控制板在语音芯片的作用下实现对压力信号的实时播报。

Description

语音播报型数字压力计

技术领域

发明涉及一种压力计，具体涉及一种语音播报型数字压力计。

背景技术

消防人员在火灾现场进行救援时，需配备空气呼吸气瓶，为了保障消防人员的人身安全，应对空气呼吸气瓶的压力进行实时检测，从而知道气瓶的剩余气量，以便消防人员及时撤离火灾现场。现有市场上的压力计，通常通过液晶屏进行压力值的数字显示，一般亮度不高，在烟雾环境下很难看清。而且消防人员在火灾现场进行救援作业时，不方便频繁的去查看数字显示屏，从而对消防人员造成很大的安全隐患。

同时由于消防人员在进行救援时，一直将空气呼吸气瓶背在身上，压力计直接与空气呼吸气瓶相连。因此，为减小消防人员的负担，方便携带，应尽量使压力计小型化；为保证压力计的使用可靠，压力计应具备一定的耐压能力。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种语音播报型数字压力计，能够对待测对象的压力值进行实时的语音播报，且结构紧凑。

本发明的语音播报型数字压力计包括：压力传感器、数字控制板、信号调理板、锂电池板、前面板、透声板、壳体和后面板。所述压力传感器包括传感器芯体、传感器壳体和转接头。所述数字控制板包括数字控制板上板和数字控制板下板。

所述壳体为两端开口的圆筒形结构，前面板和后面板将壳体的开口端封闭。壳体内部，前面板与后面板之间依次平行放置数字控制板上板、数字控制板下板、锂电池板和信号调理板。

所述数字控制板上板通过一个以上支柱A与前面板固接。将所述数字控制板上板与前面板相对的面视为外表面，与数字控制板下板相对的面视为内表面。所述数字控制板上板外表面固接有数码管、双色指示灯、两个按键开关和蜂鸣器。其中数码管的显示屏穿过前面板，对压力值进行数字显示。双色指示灯用于显示电源的电量。所述蜂鸣器对待测对象气压过低情况进行报警。在所述前面板上蜂鸣器对应的位置安装有透声板。所述数字控制板上板的内表面固接有单片机模块、显示控制电路、蜂鸣器驱动控制电路和语音合成芯片。其中语音合成芯片在单片机模块的控制下完成所需的语音播报功能。

所述数字控制板下板与数字控制板上板间通过两个以上支柱B相连。数字控制板下板上固接有电源转换模块、音频功率放大器、RS485芯片及电流转电压模块。所述音频功率放大器与语音合成芯片相连，通过语音功率放大器驱动耳机或扬声器。所述RS485芯片实现压力数据的数据远传功能。

所述锂电池板固接在信号调理板上，锂电池板的电源线与数字控制板下板上的电源转换模块相连，所述电源转换模块对锂电池板提供的电源进行转换后分别供给信号调理板、压力传感器及单片机模块。

所述信号调理板与后面板固接，信号调理板上固接有运算放大器及电压转电流模块。信号调理板实现对压力信号的放大处理，并将接收到的电压信号转换为电流信号。在所述信号调理板与后面板间安装绝缘垫。

所述压力传感器固接在壳体圆周面顶部加工的水平凸台上。传感器壳体为具有轴肩的筒形结构，且开口向下放置。压力传感器芯体位于传感器壳体内部，在所述传感器芯体与传感器壳体内表面间进行压力密封。同时传感器壳体的内外表面均加工有螺纹，压力传感器芯体下方，通过具有外螺纹的螺母与的内螺纹配合，实现对压力传感器芯体的锁紧。所述传感器壳体的外圆周套装转接头，所述转接头的内螺纹与传感器壳体的外螺纹匹配。所述转接头下方通过外螺纹与壳体上的螺纹孔匹配连接。所述压力传感器芯体的输出端与信号调理板相连。

所述壳体圆周面顶部加工的水平凸台上固接有耳机连接器，通过耳机或扬声器实现压力的语音播报。

所述透声板为圆形板，将透声板与蜂鸣器相对的面视为内表面，位于前面板上的面视为外表面。在透声板外表面沿其纵轴线均匀分布有一个以上凹槽A。在透声板内表面，每两个凹槽A之间的对应位置加工槽B。所述每个凹槽B和与之相邻的且位于其下方的凹槽A重叠贯穿后形成透声孔。

外部电源通过所述耳机连接器为锂电池充电。

所述前面板与壳体连接处、后面板与壳体连接处、转接头与壳体的连接处分别安装有防水密封圈。

只有在所述两个按键开关同时被按下时，压力计才会通电。

所述支柱A在数字控制板上板的圆周方向均匀分布。所述支柱B的位置与支柱A的位置一一对应。

所述螺母采用无轴肩形式的螺母。

所述转接头顶部与传感器壳体的轴肩抵触，传感器壳体的下端面与转接头的内表面间有间隙。

在所述前面板的外表面和后面板的外表面均贴膜。

有益效果：

（1）该种结构形式的压力计，在满足语音播报功能及数字显示功能的前提下，结构紧凑，携带方便。为节省压力计壳体内部的空间，使其小型化，将数字控制板分为数字控制板上板和数字控制板下板，同时将锂电池板直接固接在数字控制板下板与信号调理板之间，采用该种形式的布局方式，可缩小压力计的整体尺寸，使其结构紧凑。

（2）集成了低气压报警功能、电源电量显示功能及双按键防误操作功能，使该装置可靠性高。

（3）对整个装置进行了防水设计，且采用了具有一定防水功能的透声板，使该压力计在恶劣的环境下也能够使用，经测试，该压力计支持IP54级防水。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为该压力计的内部结构示意图；

图3为该压力传感器部分的内部结构示意图。

其中，1-前面板，2-数字控制板上板，3-数字控制板下板，4-锂电池板，5-信号调理板，6-压力传感器，7-耳机连接器，9-透声板，10-数码管，11-按键开关，12-指示灯，13-蜂鸣器，14-壳体，15-传感器芯体，16-传感器壳体，17-转接头，18-螺母，19-支柱A，20-支柱B

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本实施例提供一种运用在消防系统的语音播报型数字压力计，将该压力计与消防人员的空气呼吸气瓶相连，在消防人员进入火灾现场后，该压力计能够对空气呼吸气瓶内的压力值进行实时的语言提示及数字显示，且该压力计结构紧凑，携带方便。本实施例中该压力计的压力采集范围为0～30MPa。

该语音播报型数字压力计的整体结构如图1所示，包括压力传感器6、数字控制板、信号调理板5、锂电池板4、前面板1、壳体14和后面板。其中压力传感器6包括传感器芯体15、传感器壳体16和转接头17。

所述壳体14为筒形结构，前面板1和后面板分别通过螺钉固接在壳体14的轴向两端，由此形成密闭的空心柱体结构。在前面板1与壳体14连接处、后面板与壳体14连接处分别通过密封圈实现防水密封。为使压力计整体结构紧凑，节省壳体内部空间，使其小型化；将所述数字控制板分为数字控制板上板2和数字控制板下板3。则壳体14内部，前面板1与后面板之间依次平行放置数字控制板上板2、数字控制板下板3、锂电池板4和信号调理板5，如图2所示。采用该种形式的布局方式，可缩小压力计的整体尺寸，使其结构紧凑，以达到小型化的要求。

所述数字控制板上板2通过其圆周方向均匀分布的四个支柱A19与前面板1固接。将所述数字控制板上板2与前面板1相对的面视为外表面，与数字控制板下板3相对的面视为内表面。数字控制板上板2外表面的上部固接三位数码管10和双色指示灯12。在前面板1上三位数码管10的显示屏穿过前面板1，位于前面板1外表面，从而直观的显示压力计的压力值。双色指示灯12用于显示电源的电量，当锂电池电压低于设定值时，红色指示灯亮，提示锂电池需要充电；当锂电池电压高于设定值时，绿色指示灯亮，表示锂电池不需要充电。数字控制板上板2外表面的中间位置对称布置两个按键开关11，只有在两个按键开关同时被按下时，压力计才会通电，能够有效的防压力计的误上电，提高其使用的可靠性。数字控制板上板2外表面下端的中间位置固接蜂鸣器13，对气瓶的低气压情况进行报警；当压力计采集的压力值小于设定的6MPa时，蜂鸣器13启动，进行低气压报警，警示消防人员迅速撤离。在所述前面板1上蜂鸣器13对应的位置安装了具有防水功能的透声板9，保证消防人员进行火灾现场后，在消防车进行喷水的环境下，不影响压力计的使用。所述透声板9为圆形板，将透声板9与蜂鸣器13相对的面视为内表面，位于前面板1上的面视为外表面。在透声板9外表面沿其纵轴线均匀分布有一个以上凹槽A。在透声板9内表面，每两个凹槽A之间的对应位置加工槽B。所述每个凹槽B和与之相邻的且位于其下方的凹槽A重叠贯穿后形成透声孔。所述数字控制板上板2的内表面固接有单片机模块、显示控制电路、蜂鸣器驱动控制电路和语音合成芯片。其中语音合成芯片在单片机模块的控制下完成所需的语音播报功能。

所述数字控制板下板3与数字控制板上板2间通过其圆周方向均匀分布的四个支柱B20相连，所述支柱B的位置与支柱A的位置一一对应。数字控制板下板3上固接有电源转换模块、音频功率放大器、RS485芯片及电流转电压模块。所述音频功率放大器与语音合成芯片相连，通过语音功率放大器驱动耳机，以达到语音播报的功能。RS485芯片实现压力数据的数据远传功能，适合长距离压力数据传输。

所述锂电池板4固接在信号调理板5上，锂电池板4的电源线与数字控制板下板3上的电源转换模块相连，电源转换模块将锂电池板4提供的电源转换为压力计内部所需的电源分别供给信号调理板、压力传感器及单片机模块。

所述信号调理板5通过螺钉与后面板固接，信号调理板5上固接有运算放大器及电压转电流模块。信号调理板5实现对压力信号的放大处理，并将接收到的电压信号转换为电流信号，以防止信号在传输线上的衰减。在信号调理板5与后面板间安装绝缘垫。

由于该压力计在使用时需直接与空气呼吸气瓶相连，空气呼吸气瓶内充满30MPa的压缩空气。因此该压力计直接与空气呼吸气瓶相连的部分需具备一定的耐压能力。而在测量时，压力传感器6与空气呼吸气瓶的瓶口相连，因此，应对压力传感器6进行耐压设计。所述压力传感器6整体固接在壳体14圆周面顶部加工的水平凸台上。传感器壳体16为具有轴肩的筒形结构，且开口向下放置。压力传感器芯体15位于传感器壳体16内部，在传感器芯体15与传感器壳体16内表面间进行压力密封。同时传感器壳体16的内外表面均加工有螺纹，压力传感器芯体15下方，通过具有外螺纹的螺母与的内螺纹配合，实现对压力传感器芯体15的锁紧，同时该螺母采用无轴肩形式的螺母，以防脱落。该传感器壳体16的外圆周套装转接头17，所述转接头17的内螺纹与传感器壳体16的外螺纹匹配，转接头17顶部与传感器壳体16的轴肩抵触，传感器壳体16的下端面与转接头17的内表面间有间隙。所述转接头17下方通过外螺纹与壳体14上的螺纹孔匹配连接，从而将压力传感器6整体固接在壳体14上。在转接头17与壳体14的连接处安装密封圈，实现防水密封。所述压力传感器芯体的输出端与信号调理板相连，从而将压力信号发送给信号调理板。

所述壳体14圆周面顶部加工的水平凸台上固接有耳机连接器7，通过耳机实现压力的语音播报。同时通过所述耳机连接器7能够为锂电池充电，可避免更换或充电时拆装压力计。

在所述前面板和后面板上均贴膜，利于防水且美观。

该压力计的工作原理为：首先将压力计与空气呼吸气瓶的瓶口相连，消防人员进入火灾现场后打开空气呼吸器气瓶，同时按下压力计前面板上的双按键开关使压力计通电，并带上耳机或在耳机连接器上接扬声器。压力传感器芯体实时采集气瓶中的压力信号（该信号为电压信号）；并将该压力信号发送给信号调理板，信号调理板上的运算放大器对该信号进行放大处理，并通过电压转电流模块将该电压信号转换为电流信号（目的：防止信号在传输线上的衰减）。信号调理板将转换后的电流信号发送给数字控制板，数字控制板将接收到的电流信号转换为电压信号后进行AD转换；数字控制板将转换后的数字信号发送给数码管进行压力值的实时显示，同时将数字信号发送给语言合成芯片，实现其语音提示功能。当压力传感器芯体采集的压力值小于设定值时，蜂鸣器启动，进行低压报警，提示消防人员撤离。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.语音播报型数字压力计，其特征在于，包括：压力传感器（6）、数字控制板、信号调理板（5）、锂电池板（4）、前面板（1）、透声板（9）、壳体（14）和后面板；所述压力传感器（6）包括传感器芯体（15）、传感器壳体（16）和转接头（17）；所述数字控制板包括数字控制板上板（2）和数字控制板下板（3）；

所述壳体（14）为两端开口的圆筒形结构，前面板（1）和后面板将壳体（14）的开口端封闭；壳体（14）内部，前面板（1）与后面板之间依次平行放置数字控制板上板（2）、数字控制板下板（3）、锂电池板（4）和信号调理板（5）；

所述数字控制板上板（2）通过一个以上支柱A（19）与前面板（1）固接；将所述数字控制板上板（2）与前面板（1）相对的面视为外表面，与数字控制板下板（3）相对的面视为内表面；所述数字控制板上板（2）外表面固接有数码管（10）、双色指示灯（12）、两个按键开关（11）和蜂鸣器（13）；其中数码管（10）的显示屏穿过前面板（1），对压力值进行数字显示；双色指示灯（12）用于显示电源的电量；所述蜂鸣器（13）对待侧对象气压过低的情况进行报警；在所述前面板（1）上蜂鸣器（13）对应的位置安装有透声板（9）；所述数字控制板上板（2）的内表面固接有单片机模块、显示控制电路、蜂鸣器驱动控制电路和语音合成芯片；其中语音合成芯片在单片机模块的控制下完成所需的语音播报功能；

所述数字控制板下板（3）与数字控制板上板（2）间通过两个以上支柱B（20）相连；数字控制板下板（3）上固接有电源转换模块、音频功率放大器、RS485芯片及电流转电压模块；所述音频功率放大器与语音合成芯片相连，通过语音功率放大器驱动耳机或扬声器；所述RS485芯片实现压力数据的数据远传功能；

所述锂电池板（4）固接在信号调理板（5）上，锂电池板（4）的电源线与数字控制板下板（3）上的电源转换模块相连，所述电源转换模块对锂电池板（4）提供的电源进行转换后分别供给信号调理板、压力传感器及单片机模块；

所述信号调理板（5）与后面板固接，信号调理板（5）上固接有运算放大器及电压转电流模块；信号调理板（5）实现对压力信号的放大处理，并将接收到的电压信号转换为电流信号；在所述信号调理板（5）与后面板间安装绝缘垫；

所述压力传感器（6）固接在壳体（14）圆周面顶部加工的水平凸台上；传感器壳体（16）为具有轴肩的筒形结构，且开口向下放置；压力传感器芯体（15）位于传感器壳体（16）内部，在所述传感器芯体（15）与传感器壳体（16）内表面间进行压力密封；同时传感器壳体（16）的内外表面均加工有螺纹，压力传感器芯体（15）下方，通过具有外螺纹的螺母（18）与的内螺纹配合，实现对压力传感器芯体（15）的锁紧；所述传感器壳体（16）的外圆周套装转接头（17），所述转接头（17）的内螺纹与传感器壳体（16）的外螺纹匹配；所述转接头（17）下方通过外螺纹与壳体（14）上的螺纹孔匹配连接；所述压力传感器芯体（15）的输出端与信号调理板（5）相连；

所述壳体（14）圆周面顶部加工的水平凸台上固接有耳机连接器（7），通过耳机或扬声器实现压力的语音播报。

2.如权利要求1所述的语音播报型数字压力计，其特征在于，所述透声板（9）为圆形板，将透声板（9）与蜂鸣器（13）相对的面视为内表面，位于前面板（1）上的面视为外表面；在透声板（9）外表面沿其纵轴线均匀分布有一个以上凹槽A；在透声板（9）内表面，每两个凹槽A之间的对应位置加工槽B；所述每个凹槽B和与之相邻的且位于其下方的凹槽A重叠贯穿后形成透声孔。

3.如权利要求1所述的语音播报型数字压力计，其特征在于，外部电源通过所述耳机连接器（7）为锂电池充电。

4.如权利要求1所述的语音播报型数字压力计，其特征在于，所述前面板（1）与壳体（14）连接处、后面板与壳体（14）连接处、转接头（17）与壳体（14）的连接处分别安装有防水密封圈。

5.如权利要求1所述的语音播报型数字压力计，其特征在于，只有在所述两个按键开关同时被按下时，压力计才会通电。

6.如权利要求1所述的语音播报型数字压力计，其特征在于，所述支柱A（19）在数字控制板上板（2）的圆周方向均匀分布；所述支柱B（20）的位置与支柱A（19）的位置一一对应。

7.如权利要求1所述的语音播报型数字压力计，其特征在于，所述螺母（18）采用无轴肩形式的螺母。

8.如权利要求1所述的语音播报型数字压力计，其特征在于，所述转接头（17）顶部与传感器壳体（16）的轴肩抵触，传感器壳体（16）的下端面与转接头（17）的内表面间有间隙。

9.如权利要求1所述的语音播报型数字压力计，其特征在于，在所述前面板（1）的外表面和后面板的外表面均贴膜。

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