CN107884517B - 数字传感器和变送器之间的对插连接结构 - Google Patents

Abstract

数字传感器和变送器之间的对插连接结构，包括变送器壳体、数字传感器和电路转接板，变送器壳体下端螺纹连接有圆筒形的防护罩，防护罩下端开设有镂空透气结构，防护罩底部内壁垂直设置有空心的支撑柱，数字传感器设置在变送器壳体内，电路转接板设置在数字传感器顶部，电路转接板外侧通过沉头螺钉固定在变送器壳体上，电路转接板上开设有导向孔和对插插座，数字传感器上部设置有导向柱和金属对插插头，导向柱与导向孔对应插接配合，金属对插插头与对插插座插接配合。本发明对插式连接方式的应用，改变了现阶段传感器和变送器采用的接点焊接的电气连接方式，不仅结构紧致、精巧、占用空间小，而且能避免排线开焊断线的隐患。

Description

数字传感器和变送器之间的对插连接结构

技术领域

本发明涉及一种数字传感器和变送器之间的对插连接结构，可实现小型数字式传感器的快速安装固定及换装。

背景技术

目前,在气体变送器领域，多采用单片机/微控制器/微处理系统直接采集传感器浓度信息，传感器是作为一个零部件安装在变送器的信号采集板上的，和变送器的控制板一起被封装在变送器的传感器壳体内，此即为一体式结构的气体变送器。在现场应用时，由于传感器固有的灵敏度飘移特性和不具备存储单元，往往需要对变送器进行周期校准，而不是直接对传感器进行校准。在校准时，需要将整个变送器卸下，送到指定单位（如计量院）进行校准，耗费人力物力。

此外，传感器与变送器的连接方式一般采用电气连接，即采用接点焊接的组合和连接方式，不仅工序繁杂，而且排线焊接占用较大空间，在安装时还有开焊断线的隐患。在一些危险气体和可燃气体的监测场合，气体传感器往往需要有隔爆的设计需求。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种密封性强、便于拆卸安装、可实现单独校准功能的数字传感器和变送器之间的对插连接结构。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：数字传感器和变送器之间的对插连接结构，包括变送器壳体、数字传感器和电路转接板， 假定变送器壳体的敞口侧朝下，变送器壳体下端螺纹连接有圆筒形的防护罩，防护罩下端开设有镂空透气结构，防护罩底部内壁垂直设置有空心的支撑柱，空心的支撑柱下端通过镂空透气结构与外界连通，数字传感器设置在变送器壳体内，数字传感器底部与支撑柱上端接触，电路转接板设置在数字传感器顶部，电路转接板外侧通过沉头螺钉固定在变送器壳体上，电路转接板上开设有导向孔和对插插座，数字传感器上部设置有导向柱和金属对插插头，导向柱与导向孔对应插接配合，金属对插插头与对插插座插接配合。

数字传感器包括外形整体呈圆筒形的传感器壳体，传感器壳体的上端敞口，传感器壳体的下端开设有小于上端敞口侧面积的安装孔，传感器壳体内自下而上依次设置有烧结过滤片、传感器本体、信号采样处理电路板、控制电路板和导向固定座，烧结过滤片下部装配在安装孔内，传感器本体的感应面朝下并与烧结过滤片下表面接触，传感器本体上部的金属脚安装在信号采样处理电路板上，信号采样处理电路板通过对插连接结构与控制电路板电连接，控制电路板上表面设置有垂直向上穿过导向固定座的金属插针，导向固定座与传感器壳体内壁之间的连接缝设置有密封橡胶圈。

传感器本体的侧部套设有气密支架，气密支架的内壁和外壁分别与传感器本体的外侧壁和传感器壳体的内壁紧密配合，气密支架下端面与烧结过滤片上表面接触。

对插连接结构包括一组插座和一组插针，插座设置在控制电路板的下侧，插针固定在信号采样处理电路板上，插座和插针一一对应并对插连接。

导向固定座的底部两侧关于传感器壳体中心线对称设置有沿信号采样处理电路板和控制电路板的侧部向下设置的定位杆，定位杆下端开设有卡槽，控制电路板的外侧边缘开设有定位槽，定位杆穿过定位槽并通过卡槽卡住信号采样处理电路板的外侧。

金属对插插头和导向柱的下端均连接在控制电路板上表面，导向固定座上开设有分别用于穿过金属对插插头和导向柱的导孔。

防护罩上端与变送器壳体外圈之间设置有套在变送器壳体外部的外密封圈，传感器壳体外侧中部与变送器壳体内壁之间设置有内密封圈。

防护罩的内壁与传感器壳体的外壁之间设置有套在传感器壳体上的弹性挡圈。

传感器壳体中部在电路转接板上方设置有环氧树脂胶封层。

采用上述技术方案，本发明的工作原理及技术效果如下：

控制电路板上上表面设置的向上穿过导向固定座的金属插接插头与电路转接板上的对插插座插接配合用作RS485信号输出。

电路转接板通过沉头螺钉被固定在变送器壳体内部。传感器壳体上标示有定位箭头，在变送器壳体上也标有一个定位点。数字传感器安装时，将传感器壳体上的定位箭头对准变送器壳体上的定位点，并将数字传感器垂直向电路转接板的方向轻轻推动，此时，数字传感器上的导向柱和金属插接插头和转接板上的导孔、对插插座正好对接，数字传感器的信号会通过插头插座的连接通过电路转接板被输入变送器的控制板，通过控制板被显示、储存、或者远程上传。

数字传感器安装好后，将变送器壳体的防护罩盖在数字传感器外，防护罩和变送器壳体通过螺纹连接，防护罩对数字传感器具有防护的作用，防护罩的底部为镂空透气结构，使环境中的气体通过扩散的方式进入防护罩内供数字传感器实时监测，支撑柱为空心结构，支撑柱内部也可以透气，提高监测面积。

本发明中的传感器本体采用自然扩散的方式采集环境中特别是室内环境中特定气体的含量，气体发生泄漏时，气体以自然扩散的方式从传感器壳体底部的烧结过滤片渗入传感器壳体内部，并通过传感器本体进行监测。传感器壳体为一铝质机加件，轻便坚固。

本发明中烧结过滤片用来过滤掉扩散的气体中含有的粉尘颗粒，避免传感器本体直接接触粉尘颗粒，对传感器本体起到保护作用，确保在其恶劣环境下也能可靠工作，提高传感器本体的工作寿命；同时，烧结过滤片能阻碍传感器壳体内信号采样处理电路板和控制电路板异常发生时可能产生的火花向周围环境里的可燃性气体的扩散和传播，满足了在爆炸性气体环境中对气体探测器的隔爆要求。

本发明中的外密封圈和内密封圈起到良好的密封作用，以及传感器壳体中部在电路转接板上方设置有环氧树脂胶封层，均起到良好的密封作用。本发明中气密支架使用橡胶材料作为传感器本体的密封材料、其和传感器壳体、传感器本体的紧密结合，阻碍气体向传感器壳体内部信号采样处理电路板和控制电路板侧渗漏，避免待检测的气体向着信号采样处理电路板和控制电路板方向溢散，影响后续传感器本体的监测精度和响应时间。

弹性挡圈起到限定传感器壳体不旋转的作用。

信号采样处理电路板的输出信号通过信号采样板上的插针和控制电路板上的插座的对接输入控制电路板上，被转换成RS485信号从控制电路板上的金属插针上输出。

导向固定座上的导向柱和穿过导向固定座的金属插针均突出向上，用于连接气体变送器上相关的部件。导向柱用作安装时定位，金属插针完成探测信号的上传。

本发明采用模块化结构、一体化综合设计思想，将传感器进行数字化一体式封装，独立成型。

本发明在传感器壳体的气体扩散口设置的烧结过滤器垫片具有隔爆功能，使本发明适用于可燃性、爆炸性气体环境中，满足其对气体探测器的隔爆要求；且烧结过滤片用来过滤掉扩散的气体中含有的粉尘颗粒，避免传感器直接接触粉尘颗粒，确保在其恶劣环境下也能可靠工作，提高传感器的工作寿命。

本发明精巧的构造了传感器扩散性结构，提高了传感器响应速度；设计的气密支架为传感器提供精确的测量环境；设计的定位杆结构解决了信号采样处理电路板和控制电路板之间对插连接结构稳定插接的问题。

数字传感器中的对插连接结构，采用插针对插的组合结构设计，实现数字传感器的快速、精确定位安装。采用插针对插的结构，线路之间的连接通过触点直接的接触来实现，不采用触点及电线焊接的常用连接形式，因而还可避免线路连接中电线冗长，排线焊接占用较大空间，且还有开焊断线的隐患众多缺点。

本发明的导向固定座底部设置的定位杆穿过定位槽，可避免控制电路板转动，定位杆下端设置卡槽，将信号采样处理电路板、控制电路板和导向固定座连接为一体，实现电路板之间的固定和限位。卡槽的结构设计能够快速的实现电路板之间的固定，安装快捷，拆卸也便利。定位槽对控制电路板起到了限位和固定的作用，信号采样处理电路板、控制电路板和导向固定座共同构成了平面定位固定，避免了螺钉，螺母之类固定件的使用，简化了连接结构，减轻了传感器的整体重量。

综上所述，本发明应用这种对插式和导向柱孔的连接方式，实现了数字传感器的快速、精确定位安装；同时也方便了数字传感器的拆卸，满足了传感器单独校准需求，改变了现有的一体式结构的气体变送器校准时需要将整个变送器拆卸下来的弊端。

本发明对插式连接方式的应用，还改变了现阶段传感器和变送器采用的接点焊接的电气连接方式，不仅结构紧致、精巧、占用空间小，而且能避免排线开焊断线的隐患。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的数字传感器和变送器之间的对插连接结构，包括变送器壳体1、数字传感器和电路转接板2， 假定变送器壳体1的敞口侧朝下，变送器壳体1下端螺纹连接有圆筒形的防护罩3，防护罩3下端开设有镂空透气结构4，防护罩3底部内壁垂直设置有空心的支撑柱5，空心的支撑柱5下端通过镂空透气结构4与外界连通，数字传感器设置在变送器壳体1内，数字传感器底部与支撑柱5上端接触，电路转接板2设置在数字传感器顶部，电路转接板2外侧通过沉头螺钉6固定在变送器壳体上，电路转接板2上开设有导向孔和对插插座7，数字传感器上部设置有导向柱8和金属对插插头，导向柱8与导向孔对应插接配合，金属对插插头与对插插座7插接配合。

数字传感器包括外形整体呈圆筒形的传感器壳体9，传感器壳体9的上端敞口，传感器壳体9的下端开设有小于上端敞口侧面积的安装孔，传感器壳体9内自下而上依次设置有烧结过滤片10、传感器本体11、信号采样处理电路板12、控制电路板13和导向固定座14，烧结过滤片10下部装配在安装孔内，传感器本体11的感应面朝下并与烧结过滤片10下表面接触，传感器本体11上部的金属脚安装在信号采样处理电路板12上，信号采样处理电路板12通过对插连接结构15与控制电路板13电连接，控制电路板13上表面设置有垂直向上穿过导向固定座14的金属插针，导向固定座14与传感器壳体9内壁之间的连接缝设置有密封橡胶圈。

传感器本体11的侧部套设有气密支架16，气密支架16的内壁和外壁分别与传感器本体11的外侧壁和传感器壳体9的内壁紧密配合，气密支架16下端面与烧结过滤片10上表面接触。

对插连接结构15包括一组插座和一组插针，插座设置在控制电路板13的下侧，插针焊接固定在信号采样处理电路板12上，插座和插针一一对应并对插连接。

导向固定座14的底部两侧关于传感器壳体9中心线对称设置有沿信号采样处理电路板12和控制电路板13的侧部向下设置的定位杆17，定位杆17下端设置有卡槽18，控制电路板13的外侧边缘开设有定位槽，定位杆17穿过定位槽并通过卡槽18卡住信号采样处理电路板12的外侧。

金属对插插头和导向柱8的下端均连接在控制电路板13上表面，导向固定座14上开设有分别用于穿过金属对插插头和导向柱8的导孔。

防护罩3上端与变送器壳体1外圈之间设置有套在变送器壳体1外部的外密封圈19，传感器壳体9外侧中部与变送器壳体1内壁之间设置有内密封圈20。

防护罩3的内壁与传感器壳体9的外壁之间设置有套在传感器壳体9上的弹性挡圈21。

传感器壳体9中部在电路转接板2上方设置有环氧树脂胶封层22。

控制电路板13上上表面设置的向上穿过导向固定座14的金属插接插头与电路转接板2上的对插插座7插接配合用作RS485信号输出。

电路转接板2通过沉头螺钉6被固定在变送器壳体1内部。传感器壳体9上标示有定位箭头，在变送器壳体1上也标有一个定位点。数字传感器安装时，将传感器壳体9上的定位箭头对准变送器壳体1上的定位点，并将数字传感器垂直向电路转接板2的方向轻轻推动，此时，数字传感器上的导向柱8和金属插接插头和转接板上的导孔、对插插座7正好对接，数字传感器的信号会通过插头插座的连接通过电路转接板2被输入变送器的控制板，通过控制板被显示、储存、或者远程上传。

数字传感器安装好后，将变送器壳体1的防护罩3盖在数字传感器外，防护罩3和变送器壳体1通过螺纹连接，防护罩3对数字传感器具有防护的作用，防护罩3的底部为镂空透气结构4，使环境中的气体通过扩散的方式进入防护罩3内供数字传感器实时监测，支撑柱5为空心结构，支撑柱5内部也可以透气，提高监测面积。

本发明中的传感器本体11采用自然扩散的方式采集环境中特别是室内环境中特定气体的含量，气体发生泄漏时，气体以自然扩散的方式从传感器壳体9底部的烧结过滤片10渗入传感器壳体9内部，并通过传感器本体11进行监测。传感器壳体9为一铝质机加件，轻便坚固。

本发明中烧结过滤片10用来过滤掉扩散的气体中含有的粉尘颗粒，避免传感器本体11直接接触粉尘颗粒，对传感器本体11起到保护作用，确保在其恶劣环境下也能可靠工作，提高传感器本体11的工作寿命；同时，烧结过滤片10能阻碍传感器壳体9内信号采样处理电路板12和控制电路板13异常发生时可能产生的火花向周围环境里的可燃性气体的扩散和传播，满足了在爆炸性气体环境中对气体探测器的隔爆要求。

本发明中的外密封圈19和内密封圈20起到良好的密封作用，以及传感器壳体9中部在电路转接板2上方设置有环氧树脂胶封层22，均起到良好的密封作用。本发明中气密支架16使用橡胶材料作为传感器本体11的密封材料、其和传感器壳体9、传感器本体11的紧密结合，阻碍气体向传感器壳体9内部信号采样处理电路板12和控制电路板13侧渗漏，避免待检测的气体向着信号采样处理电路板12和控制电路板13方向溢散，影响后续传感器本体11的监测精度和响应时间。

弹性挡圈21起到限定传感器壳体9不旋转的作用。

信号采样处理电路板12的输出信号通过信号采样板上的插针和控制电路板13上的插座的对接输入控制电路板13上，被转换成RS485信号从控制电路板13上的金属插针上输出。

导向固定座14上的导向柱8和穿过导向固定座14的金属插针均突出向上，用于连接气体变送器上相关的部件。导向柱8用作安装时定位，金属插针完成探测信号的上传。

本发明采用模块化结构、一体化综合设计思想，将传感器进行数字化一体式封装，独立成型。

本发明在传感器壳体9的气体扩散口设置的烧结过滤器垫片具有隔爆功能，使本发明适用于可燃性、爆炸性气体环境中，满足其对气体探测器的隔爆要求；且烧结过滤片10用来过滤掉扩散的气体中含有的粉尘颗粒，避免传感器直接接触粉尘颗粒，确保在其恶劣环境下也能可靠工作，提高传感器的工作寿命。

本发明精巧的构造了传感器扩散性结构，提高了传感器响应速度；设计的气密支架16为传感器提供精确的测量环境；设计的定位杆17结构解决了信号采样处理电路板12和控制电路板13之间对插连接结构15稳定插接的问题。

数字传感器中的对插连接结构15，采用插针对插的组合结构设计，实现数字传感器的快速、精确定位安装。采用插针对插的结构，线路之间的连接通过触点直接的接触来实现，不采用触点及电线焊接的常用连接形式，因而还可避免线路连接中电线冗长，排线焊接占用较大空间，且还有开焊断线的隐患众多缺点。

本发明的导向固定座14底部设置的定位杆17穿过定位槽，可避免控制电路板13转动，定位杆17下端设置卡槽18，将信号采样处理电路板12、控制电路板13和导向固定座14连接为一体，实现电路板之间的固定和限位。卡槽18的结构设计能够快速的实现电路板之间的固定，安装快捷，拆卸也便利。定位槽对控制电路板13起到了限位和固定的作用，信号采样处理电路板12、控制电路板13和导向固定座14共同构成了平面定位固定，避免了螺钉，螺母之类固定件的使用，简化了连接结构，减轻了传感器的整体重量。

本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.数字传感器和变送器之间的对插连接结构，其特征在于：包括变送器壳体、数字传感器和电路转接板，变送器壳体的敞口侧朝下，变送器壳体下端螺纹连接有圆筒形的防护罩，防护罩下端开设有镂空透气结构，防护罩底部内壁垂直设置有空心的支撑柱，空心的支撑柱下端通过镂空透气结构与外界连通，数字传感器设置在变送器壳体内，数字传感器底部与支撑柱上端接触，电路转接板设置在数字传感器顶部，电路转接板外侧通过沉头螺钉固定在变送器壳体上，电路转接板上开设有导向孔和对插插座，数字传感器上部设置有导向柱和金属对插插头，导向柱与导向孔对应插接配合，金属对插插头与对插插座插接配合；

数字传感器包括外形整体呈圆筒形的传感器壳体，传感器壳体的上端敞口，传感器壳体的下端开设有小于上端敞口侧面积的安装孔，传感器壳体内自下而上依次设置有烧结过滤片、传感器本体、信号采样处理电路板、控制电路板和导向固定座，烧结过滤片下部装配在安装孔内，传感器本体的感应面朝下并与烧结过滤片下表面接触，传感器本体上部的金属脚安装在信号采样处理电路板上，信号采样处理电路板通过对插连接结构与控制电路板电连接，控制电路板上表面设置有垂直向上穿过导向固定座的金属插针，导向固定座与传感器壳体内壁之间的连接缝设置有密封橡胶圈；

导向固定座的底部两侧关于传感器壳体中心线对称设置有沿信号采样处理电路板和控制电路板的侧部向下设置的定位杆，定位杆下端开设有卡槽，控制电路板的外侧边缘开设有定位槽，定位杆穿过定位槽并通过卡槽卡住信号采样处理电路板的外侧；

数字传感器中的对插连接结构包括一组插座和一组插针，插座设置在控制电路板的下侧，插针固定在信号采样处理电路板上，插座和插针一一对应并对插连接。

2.根据权利要求1所述的数字传感器和变送器之间的对插连接结构，其特征在于：传感器本体的侧部套设有气密支架，气密支架的内壁和外壁分别与传感器本体的外侧壁和传感器壳体的内壁紧密配合，气密支架下端面与烧结过滤片上表面接触。

3.根据权利要求1所述的数字传感器和变送器之间的对插连接结构，其特征在于：金属对插插头和导向柱的下端均连接在控制电路板上表面，导向固定座上开设有分别用于穿过金属对插插头和导向柱的导孔。

4.根据权利要求1所述的数字传感器和变送器之间的对插连接结构，其特征在于：防护罩上端与变送器壳体外圈之间设置有套在变送器壳体外部的外密封圈，传感器壳体外侧中部与变送器壳体内壁之间设置有内密封圈。

5.根据权利要求4所述的数字传感器和变送器之间的对插连接结构，其特征在于：防护罩的内壁与传感器壳体的外壁之间设置有套在传感器壳体上的弹性挡圈。

6.根据权利要求1所述的数字传感器和变送器之间的对插连接结构，其特征在于：传感器壳体中部在电路转接板上方设置有环氧树脂胶封层。