CN103575448B - 机车制动系统用压力变送器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机车制动系统用的压力变送器，包括壳体、基座、壳体内的传感器芯体，壳体内设置相互隔离的电源板、信号板，电源板与信号板由柔性线路板电连接，信号板与传感器芯体电连接，电源板集成有电源电路，为压力变送器供电，信号板集成有信号处理电路，信号处理电路中的调理芯片处理传感器芯体检测到的压力信号，并将处理后的信号输出，信号板还集成有通讯锁定线路，通讯锁定线路设置于信号处理电路的信号输出端与接地端之间，通讯锁定线路为电容串联可通断的对接点。电源板、信号板隔离设置，可降低电路之间的干扰，提高抗干扰能力与电磁兼容性，连接对接点的两个端头可锁定调理芯片的通讯口。

Description

机车制动系统用压力变送器

技术领域

本发明涉及压力变送器，尤其涉及一种用于测试机车制动系统压力的变送器。

背景技术

压力变送器是工业实践中最为常用的一种传感器，适用于工业自控环境，用于测量液体、气体或蒸汽的压力等。压力变送器主要由测压元件传感器、模块电路、显示表头、表壳和连接件等组成，它能将测压元件传感器接收的气体、液体等压力信号转变成标准的电流电压信号。

现有的机车制动系统用的压力变送器的模块电路中采用信号调理电路，可实现不同类型信号之间的相互转换，以使具有不同输入、输出的器件的联用，但由于信号调理电路的组成相当丰富，既有高速电路，又有低速电路，既有数字电路又有模拟电路，且各种器件分布在相当小的空间内工作，器件之间的相互干扰非常严重，而信号调理电路处理的又是弱信号，极易受到外界的干扰，因此其抗电磁干扰能力较弱，影响产品的使用。现有抗干扰的技术手段主要有合理设计印制板走线、滤波抑制传导干扰、屏蔽抑制辐射抗干扰等，这些技术手段虽然也有一定的效果，但是设计难度大，成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的上述不足而提供一种用于机车制动系统的压力变送器，具有较强地抗干扰能力与兼容性强。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：机车制动系统用压力变送器包括壳体、固定于壳体一端的基座以及位于壳体内的传感器芯体，壳体内设置相互隔离的电源板、信号板，电源板与信号板由柔性线路板电连接，信号板与传感器芯体电连接，电源板集成有电源电路，为压力变送器供电，信号板集成有信号处理电路，信号处理电路中的调理芯片处理传感器芯体检测到的压力信号，并将处理后的信号输出，信号板还集成有通讯锁定线路，通讯锁定线路设置于信号处理电路的信号输出端与接地端之间，通讯锁定线路为电容串联可通断的对接点。

为达到更好地处理信号，上述调理芯片为传感器信号调理芯片ZSC31015。

优选的电源板、信号板隔离的方案为：壳体下端固定带有通孔的基座，基座上方依次固定下支架、上支架，信号板固定于下支架与上支架之间，上支架上方固定电源板。

进一步优化的隔离结构为：所述基座、下支架、上支架由金属制成；基座的上端面带有凸台，凸台的侧面开有凹槽，下支架的内侧面带有与凹槽相配的凸块，基座与下支架依靠凹槽、凸块定位，激光焊接基座与下支架；下支架的上部设置带有台阶的限位柱，信号板外围设置与限位柱配合的限位槽，信号板与下支架依靠限位柱、限位槽定位；信号板外围还设置缺口，上支架的下部设置与缺口配合的立柱，信号板与上支架依靠缺口、立柱限位，限位槽设置于缺口的内面，使两者相套，且下支架的限位柱和上支架的立柱贴近，焊接限位柱、信号板与立柱；上支架的上方设置插针组件，上支架的上部带有卡条，插针组件的外围带有与卡条相配的卡槽，上支架与插针组件依靠卡条、卡槽定位，电源板焊接在插针组件的下方，插针组件的插针与电源板电连接。

上述基座位于壳体内的端面开有台阶孔，台阶孔的底面开有通孔，传感器芯体的底面带有与台阶孔配合的凸台，传感器芯体与基座依靠台阶孔、凸台定位，并且激光焊接金属制成的基座与传感器芯体外壳。

上述对接点的两个端头外露于信号板的表面，采用锡焊连接两个端头。

上述下支架、基座由金属制成，信号板集成电路的接地端与下支架、基座电连接。

为达到密封效果，插针组件的插针贯穿壳体的一端，并且壳体外的插针贯穿面内设置空腔，空腔内设置可穿过插针的密封橡胶塞，橡胶塞紧密挤紧空腔与插针。壳体为一体成型，壳体与基座的固定配合面内设置密封圈。

为使壳体防水透气，壳体的壳壁设置透气孔，通气孔内设置防水透气膜塞。

本发明的优点在于：1、电源板、信号板隔离设置，可降低电源电路与信号处理电路之间的干扰，提高压力变送器的抗干扰能力与电磁兼容性；2、在完成信号处理电路的调试后，将对接点的两个端头连接，锁死调理芯片的通讯口，防止外部干扰通讯信号；3、采用支架隔离电源板、信号板，并且各部件之间的定位依靠定位槽等实现，便于组装、结构稳定；4、传感器芯体与基座采用激光无缝焊接，焊接强度高、密封性能好，实现永不泄露；5、设置橡胶塞、防水透气塞、密封圈等，提高压力变送器的防水通气性能。

附图说明

图1是本发明中信号处理电路与传感器芯体电路、通讯锁定线路的连接图。

图2是本发明的压力变送器结构剖视图。

图3是图2的爆炸分解图。

图4是传感器芯体与基座的安装示意图。

图5是基座、传感器芯体、下支架的安装示意图。

图6是信号板的结构示意图。

图7是基座、传感器芯体、下支架、信号板的安装示意图。

图8是电源板、上支架、信号板、柔性线路板、下支架的安装示意图。

图9是插针组件与电源板的安装示意图。

图10是壳体内的立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图、实施例对本发明作进一步说明。

如图2、图3所示的机车制动系统用压力变送器，包括橡胶塞1、壳体2、防水透气塞3、插针组件4、电源板5、上支架6、柔性线路板7、信号板8、下支架9、传感器芯体10、O型密封圈11、基座12。

为提高压力变送器的电磁兼容性与抗干扰能力，壳体2内的电源板5、信号板8相互隔离，电源电路集成于电源板5，信号处理电路集成于信号板8，电源板5与信号板8由柔性线路板7电连接，这样电源板5、信号板8分开设置，可降低因电源电路中的电流、电压发生剧变，影响信号处理电路中的电子系统，也可避免电源板中产生电磁辐射而干扰信号的频率等，达到抑制干扰源的目的。

同时，信号板8还集成有通讯锁定线路81，如图1所示的信号处理电路、传感器芯体电路B1、通讯锁定线路81的连接图，其中信号处理电路、通讯锁定线路81集成于信号板。传感器芯体内的压力敏感元件为溅射薄膜芯体，信号处理电路包括调理芯片N1、线性稳压器V4以及电容C6、C7、电阻R2、R3、电感L1等组成的滤波电路等。调理芯片N1为传感器信号调理芯片ZSC31015，调理芯片ZSC31015具有较高的放大倍数，允许校准小的输出范围，内部集成微处理器、温度传感器、EEPROM等，传感器信号调理芯片ZSC31015将压力敏感元件和温度传感器的输出通过前置放大，再进行ADC数字化，微处理器实时对温度传感器、压力敏感元件输出采样并读取EEPROM中预先进行高低温标定存储的校准系数，通过内部的数字处理器将AD转换器输出的传感器数据进行计算、温度校准处理后，通过DAC输出，再通过滤波电路输出。信号板8集成电路的信号输出端OUT与接地端GND之间设置通讯锁定线路81，通讯锁定线路81为串联电容C8、可通断的对接点Q1，在完成信号处理电路的调试后，将对接点Q1的两个端头连接，这样可将智能调理芯片N1的通讯口锁死，防止因外部干扰通讯信号，造成变送器输出模式发生改变。

为了连接对接点Q1的两个端头，将两个端头露出信号板8的表面，需要连接时，采用锡焊的方式将其连接。

如图4所示传感器芯体10与基座12的固定方式，基座、传感器芯体外壳均由金属制成。基座12固定于壳体2的一端，基座12位于壳体2内的端面开有台阶孔，台阶孔的底面开有通孔，传感器芯体10的底面带有与台阶孔配合的凸台，传感器芯体10底面的凸台与基座12台阶孔配合后，采用激光焊接。由于激光焊接的强度高、焊缝密封性好，连接牢靠，可防止通孔内的被测介质渗漏进入壳体内。

隔离电源板5与信号板8的方案为：在壳体2内、基座12上方依次固定下支架9、上支架6，信号板8固定于下支架9与上支架6之间，上支架6上方固定电源板5，如图2所示。

基座12与下支架9的固定方式如图5所示，基座、下支架由金属制成，基座12的上端面带有凸台，凸台的侧面开有凹槽，下支架9的内侧面带有与凹槽相配的凸块91，基座12与下支架依靠凹槽、凸块91定位，激光焊接基座12与下支架9的连接处。

下支架9与信号板8的固定方式如图7所示，信号板8的结构如图6所示，信号板8外围设置缺口82，缺口82的内侧面开有限位槽83，下支架9的上部设置带有台阶的限位柱93，限位柱93可卡入限位槽83，限位柱93上的台阶可限制信号板8。

信号板8、下支架9与上支架6的固定方式如图8所示，上支架由金属制成，上支架6的下部设置与缺口82配合的立柱69，信号板8与上支架6依靠缺口82、立柱69限位，立柱69的底端与下支架9的底端平齐。由于缺口82内开限位槽83，也就是缺口82与限位槽83相套，造成下支架9的限位柱91和上支架6的立柱69贴近，焊接限位柱91、信号板8与立柱69，焊接点90位于缺口82附近三者的互相接触处。

上支架6与电源板5的固定方式如图9、图10所示，上支架6的上方设置插针组件4，电源板5焊接在插针组件4的下方，上支架6的上部带有卡条64，插针组件4的外围带有与卡条64相配的卡槽46，上支架6与插针组件4依靠卡条64、卡槽46定位，插针组件4的插针41与电源板5的输出端、输出端等电连接。

电源板5与信号板8的电连接方式如图10所示，两者由柔性线路板7电连接。

信号板8与传感器芯体10的电连接方式如图7所示，传感器芯体10被套在下支架9内、信号板8的下方，采用金丝13将信号板8内的电路与传感器芯体的电路连接。

这样，插针组件4、电源板5、上支架6、柔性线路板7、信号板8、下支架9、传感器芯体10均位于壳体内，其中的电源板5与信号板8通过上支架6等实现隔离。

为使压力变送器的基座12接地，由金属制成下支架9、基座12，信号板8集成的信号处理电路中的接地端与下支架9、基座12通过锡焊焊点84连接，如图6、图7所示。

为更好的密封压力变送器壳体2内的空间，所述插针组件4的插针41贯穿壳体2的一端，并且壳体2外的插针贯穿面内设置空腔，空腔内设置可穿过插针41的密封橡胶塞1，橡胶塞1紧密挤紧空腔与插针41，防止水分等从插针41的贯穿处的缝隙渗入壳体2。另外，壳体2为一体成型，壳体2与基座12的固定配合面内设置O型密封圈11密封。

为使壳体2内部与外部气压相等，壳壁上设置通孔，通孔内设置防水透气膜塞3，防水透气膜塞3可防止水分进入壳体2内，但可使气体进入壳体2。

Claims (9)

1.一种机车制动系统用压力变送器，包括壳体、固定于壳体一端的基座以及位于壳体内的传感器芯体，其特征在于：壳体内设置相互隔离的电源板、信号板，电源板与信号板由柔性线路板电连接，信号板与传感器芯体电连接，电源板集成有电源电路，为压力变送器供电，信号板集成有信号处理电路，信号处理电路中的调理芯片处理传感器芯体检测到的压力信号，并将处理后的信号输出，信号板还集成有通讯锁定线路，通讯锁定线路设置于信号处理电路的信号输出端与接地端之间，通讯锁定线路为电容串联可通断的对接点；

所述壳体下端固定带有通孔的基座；

所述基座上方依次固定下支架、上支架，信号板固定于下支架与上支架之间；

所述基座、下支架、上支架由金属制成；基座的上端面带有凸台，凸台的侧面开有凹槽，下支架的内侧面带有与凹槽相配的凸块，基座与下支架依靠凹槽、凸块定位，激光焊接基座与下支架；

所述下支架的上部设置带有台阶的限位柱，信号板外围设置与限位柱配合的限位槽，信号板与下支架依靠限位柱、限位槽定位；

所述信号板外围还设置缺口，上支架的下部设置与缺口配合的立柱，信号板与上支架依靠缺口、立柱限位，限位槽设置于缺口的内面，使两者相套，且下支架的限位柱和上支架的立柱贴近，焊接限位柱、信号板与立柱；

上支架的上方设置插针组件，上支架的上部带有卡条，插针组件的外围带有与卡条相配的卡槽，上支架与插针组件依靠卡条、卡槽定位，电源板焊接在插针组件的下方，插针组件的插针与电源板电连接。

2.根据权利要求1所述的机车制动系统用压力变送器，其特征在于：所述调理芯片为传感器信号调理芯片ZSC31015。

3.根据权利要求1所述的机车制动系统用压力变送器，其特征在于：所述上支架上方固定电源板。

4.根据权利要求1所述的机车制动系统用压力变送器，其特征在于：所述基座位于壳体内的端面开有台阶孔，台阶孔的底面开有通孔，传感器芯体的底面带有与台阶孔配合的凸台，传感器芯体与基座依靠台阶孔、凸台定位，并且激光焊接金属制成的基座与传感器芯体外壳。

5.根据权利要求1所述的机车制动系统用压力变送器，其特征在于：所述对接点的两个端头外露于信号板的表面，采用锡焊连接两个端头。

6.根据权利要求1所述的机车制动系统用压力变送器，其特征在于：所述下支架、基座由金属制成，信号板集成电路的接地端与下支架、基座电连接。

7.根据权利要求1所述的机车制动系统用压力变送器，其特征在于：所述插针组件的插针贯穿壳体的一端，并且壳体外的插针贯穿面内设置空腔，空腔内设置可穿过插针的密封橡胶塞，橡胶塞紧密挤紧空腔与插针。

8.根据权利要求1至5任一项所述的机车制动系统用压力变送器，其特征在于：壳体为一体成型，壳体与基座的固定配合面内设置密封圈。

9.根据权利要求1至5任一项所述的机车制动系统用压力变送器，其特征在于：壳体的壳壁设置透气孔，透气孔内设置防水透气膜塞。