CN109297633B - 一种内燃机车冷却水系统压力监测用压力变送器 - Google Patents

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Abstract

一种内燃机车冷却水系统压力监测用压力变送器，包括三芯连接器、密封橡胶塞、印制板组件、柔性连接板、壳体、压力传感器、头部，压力传感器与头部通过激光焊接密封与固定，柔性连接板二端分别设置插针，二端的插针分别与压力传感器、印制板组件焊接；壳体与头部通过激光焊接与固定，印制板组件焊接在三芯连接器上，密封橡胶塞塞入三芯连接器的插针处。本发明的优点在于：其印制板能够比较好地与压力传感器连接。同时，印制板上还设置防反接电路，提高压力变送器的使用安全。

Description

一种内燃机车冷却水系统压力监测用压力变送器
技术领域
本发明涉及压力变送器，尤其涉及一种内燃机车冷却水系统压力监测用压力变送器。
背景技术
现有的内燃机车冷却水系统压力监测用压力变送器印制板与压力传感器电气连接采用较硬的排线，导致压力变送器组装卧线困难，并且组装后焊点会因排线卧线而受较大的应力。而且现有内燃机车冷却水系统压力监测用压力变送器的印制板虽然设有防反接功能，但其一般通过二极管的单向导通特性实现防反接功能，由于二极管压降较大，压力变送器输出与电源供电有关，要求芯片端的供电电压与电源相同，因此现有的压力变送器电路实际上并无防反接功能。因此，实际使用时常会发生反接事故而造成压力变送器的破坏。
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，使其印制板能够比较好地与压力传感器连接。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种内燃机车冷却水系统压力监测用压力变送器，其特征在于：包括三芯连接器、密封橡胶塞、印制板组件、柔性连接板、壳体、压力传感器、头部，压力传感器与头部通过激光焊接密封与固定，柔性连接板二端分别设置插针，二端的插针分别与压力传感器、印制板组件焊接；壳体与头部通过激光焊接与固定，印制板组件焊接在三芯连接器上，密封橡胶塞塞入三芯连接器的插针处。
更好地，上述三芯连接器的凸台插入壳体的凹槽中，实现连接器的防转。
更好地，上述壳体与三芯连接器间通过密封圈密封，这样二者之间更密封更好。
更好地，上述柔性连接板两端为不同间距的插针，一插针与压力传感器进行焊接，另一插针与印制板组件进行焊接连接，柔性连接板两端为插针设计，方便焊接以及提高了焊接的可靠性。
更好地，上述印制电路板上通过二个高压电容的公共端设置焊盘，铜箔一端焊接在焊盘上，另一端与不锈钢外壳接触，既增加了绝缘耐压的泄放通路，以保护后端的电子元件不被耐压击穿损坏，还可以为共模干扰进行滤波。
更好地，上述印制板组件中设置防反接电路，所述的防反接电路包括双场效应管、限流电阻、旁路电容，限流电阻保护双场效应管，旁路电容在电源上电时进行充电，确保双场效应管正向导通，其具体线路见实施例和说明书附图。
更好地，上述双场效应管的最大漏源电压应大于电源防护端双向瞬态抑制二极管的最大钳位电压。
更好地，上述双场效应管为NTJD4158CT1G双场效应管。
与现有技术相比，本发明的优点在于：印制板能够比较好地与压力传感器连接。同时，印制板上还设置防反接电路，提高压力变送器的使用安全。
附图说明
图1是本发明实施例内燃机车冷却水系统压力监测用压力变送器的主视图。
图2是本发明实施例内燃机车冷却水系统压力监测用压力变送器的结构示意图。
图3是本发明实施例内燃机车冷却水系统压力监测用压力变送器另一方向的结构示意图。
图4是本发明实施例内燃机车冷却水系统压力监测用压力变送器的分解结构图。
图5是本发明实施例柔性连接板的结构示意图。
图6是本发明实施例内燃机车冷却水系统压力监测用压力变送器的电路图。
图7是本发明实施例双MOS管NTJD4158CT1G的内部结构图。
图8是本发明实施例NTJD4158CT1G导通电阻RDS与漏极电流、栅极-源极电压VGS之间的关系图。
图9是本发明实施例NTJD4158CT1G结温TJ与导通电阻RDS间关系图。
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1、图2、图3所示的一种内燃机车冷却水系统压力监测用压力变送器，其包括三芯packard连接器1、密封橡胶塞2、连接器侧密封O型圈3、印制板组件4、柔性连接板5、不锈钢壳体6、压力传感器7、头部8。
上述柔性连接板5的结构如图4所示，其两端为不同间距的插针51、52，插针51与压力传感器7进行焊接连接，插针52与印制板组件4进行焊接连接，柔性连接板5两端为插针设计，方便焊接以及提高了焊接的可靠性。
上述柔性连接板5长度为27mm，在卧线后柔性连接板不会与内部零件相接触，柔性线路板厚度为0.2mm，这样在完成组装后，柔性连接板5在压力变送器内部卧线后有一定的弯曲力，保证柔性连接板不随外界的振动冲击而晃动。
如图3所示，上述连接器1上设置凸台11，壳体6上设置相应的凹槽61，凸台11插入凹槽61中。
压力传感器7与头部8通过激光焊接密封与固定，再将柔性连接板5排线一端的插针51与压力传感器7上的焊盘焊接，将壳体6与头部8通过激光焊接与固定，将柔性连接板5排线另一端的插针2焊接到印制板组件4上，然后将印制板组件4焊接在三芯packard连接器1上，连接器侧密封O型圈3装入三芯packard连接器1上的槽内后将连接器上的凸台11与壳体6的凹槽61对准装入壳体6以实现连接器的防转，对壳体6口面进行滚边处理，最后再将连接器密封橡胶塞2塞入三芯packard连接器1的插针处，产品组装完成。
上述印制板组件4设置如图6所示的处理电路图，电源部分前端的C1、C2为高频瓷片电容，规格为2200pf/1000V，通过电容C1、C2把电源正以及电源地的高频干扰分量提供对地的通道。电容C1、C2具有良好的高频特性和耐压性能。双MOS管N1通过其开关特性，能够起较小的压降并且防反接的作用；C3对输入电源进行滤波；V1为TVS管，工作电压40V，对浪涌、脉冲群等干扰进行抑制，保护后端电路，电阻R4为输出短路以及在电路断电时为电容上存储的电量提供一个释放通路，起到对电路输出端保护作用。
上述印制电路板上通过高压电容C1、C2的公共端设置有焊盘，铜箔一端焊接在焊盘上，另一端与不锈钢外壳接触，既增加了绝缘耐压的泄放通路，以保护后端的电子元件不被耐压击穿损坏，还可以为共模干扰进行滤波。
上述电路中，Z1为磁珠对输出信号进行滤波，V2为MOS管，作为电压调整管，与智能调理芯片配合使用通过对芯片进行参数设定可以使得在过压的情况下起到稳压作用对芯片进行过压保护以及使得输出不受电源过压的影响，N2为调理芯片，可以对传感器进行数字补偿偏移、灵敏度、温度浮动和非线性，本发明采用已有的调理电路，因此，在此不作详细详细。
上述电路中，NTJD4158CT1G双场效应管、R1、R2、 C4、C5构成防反接电路51，R1、R2的作用为限流，起到保护双场效应管的作用，C4、C5为旁路电容，目的为在电源上电时进行充电，确保双场效应管N1正向导通；电源正向导通，反向停止工作，该电路正向压降较小，对整修电路没有影响。
上述双MOS管内部结构如图7所示，上方为一N沟道增强型MOSFET，开启电压VGS为1.5Vd.c，当VGS大于1.5Vd.c时，MOSFET将导通，反之将截止；下方为一P沟道增强型MOSFET，开启电压VGS为-0.45Vd.c，当VGS小于-0.45Vd.c时，MOSFET将导通，反之将截止。当电路接正向电压时，由于内置二极管（漏极D-源极S间）正向导通特性，该电路电流形成工作环路，并且此时上下两MOSFET均处于开启状态，电路正向导通；当电路接反向电压时，内置二极管反向截止，并且上下两MOSFET处于关断状态，电流无法形成回路，电路反向停止工作。
上述双场效应管N1的最大漏源电压VDSS应大于应电源防护端双向瞬态抑制二极管V1的最大钳位电压VC。
从以下计算可以看出，防反接电路51的压降很小，能够满足压降的需要，从而在满足防反接的条件下不会对变送器工作电路产生不良影响。以下为压降的计算过程及结果，对此进行详细说明。
电路最大工作电流为3mA，该电路正常工作时，双场效应管N1栅极-源极电压VGS最大值约为5Vd.c；如图8所示RDS＜0.75Ω，取ID=3mA，RDS=0.75Ω，则双场效应管的压降
Figure 153346DEST_PATH_IMAGE001
可得：
Figure 289929DEST_PATH_IMAGE002
根据结温计算公式
Figure 489966DEST_PATH_IMAGE003
(
Figure 748909DEST_PATH_IMAGE004
为结温，
Figure 156101DEST_PATH_IMAGE005
为场效应管到环境的热阻，
Figure 424271DEST_PATH_IMAGE006
为场效应管消耗的功率，
Figure 88602DEST_PATH_IMAGE007
为最大环境温度，取125℃),由于
Figure 49605DEST_PATH_IMAGE006
非常小，
Figure 556809DEST_PATH_IMAGE008
可忽略，
Figure 487725DEST_PATH_IMAGE009
。可见结温小于场效应管承受的上限温度150℃，无需考虑散热需求，并且由图9可知，在电路工作的情况下RDS的最大变化范围为0.7Ω～1.75Ω，由上式压降运算公式可知压降范围为2.1mV～5.25 mV；2.1mV～5.25 mV的压降满足要求。

Claims (5)

1.一种内燃机车冷却水系统压力监测用压力变送器，其特征在于：包括三芯连接器、密封橡胶塞、印制板组件、柔性连接板、壳体、压力传感器、头部，压力传感器与头部通过激光焊接密封与固定，柔性连接板二端分别设置插针，二端的插针分别与压力传感器、印制板组件焊接；壳体与头部通过激光焊接与固定，印制板组件焊接在三芯连接器上，密封橡胶塞塞入三芯连接器的插针处；所述印制板组件中设置防反接电路，所述的防反接电路包括双场效应管、限流电阻、旁路电容，限流电阻保护双场效应管，旁路电容在电源上电时进行充电，确保双场效应管正向导通；所述双场效应管的最大漏源电压应大于电源防护端双向瞬态抑制二极管的最大钳位电压；所述印制板组件上通过二个高压电容的公共端设置焊盘，铜箔一端焊接在焊盘上，另一端与不锈钢外壳接触。
2.根据权利要求1所述的内燃机车冷却水系统压力监测用压力变送器，其特征在于：所述三芯连接器的凸台插入壳体的凹槽中。
3.根据权利要求1所述的内燃机车冷却水系统压力监测用压力变送器，其特征在于：所述壳体与三芯连接器间通过密封圈密封。
4.根据权利要求3所述的内燃机车冷却水系统压力监测用压力变送器，其特征在于：所述柔性连接板两端为不同间距的插针，一插针与压力传感器进行焊接，另一插针与印制板组件进行焊接连接。
5.根据权利要求1所述的内燃机车冷却水系统压力监测用压力变送器，其特征在于：所述双场效应管为NTJD4158CT1G双场效应管。
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