CN111577810A - 气体弹簧阻尼器与同轴扫描开关端子连接器及控制方法 - Google Patents

气体弹簧阻尼器与同轴扫描开关端子连接器及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种气体弹簧阻尼器与一种同轴扫描开关端子连接器以及一种控制方法；气体弹簧阻尼器包括活塞杆、活塞、密封导向套、压力密封缸、温控部件；活塞将压力密封缸分成两个腔室，温控部件包括加热/制冷器件；加热/制冷器件安装在上述两个腔室内，用于调整两腔室的压力差值。本发明还公开了一种包括上述气体弹簧阻尼器的同轴扫描开关端子连接器。本发明还公开了一种控制方法。在端子连接器的连接端子与信号输入端端子相接触时，通过加热/制冷器对两腔室温度的调节，可以在不改变气体弹簧阻尼器行程的情况下，使得活塞两端受到的气体压力差可调节，解决了端子在对接时信号接触不良或是端子机械损伤的问题。

Description

气体弹簧阻尼器与同轴扫描开关端子连接器及控制方法
技术领域
本发明涉及计量测试仪表领域，特别涉及一种气体弹簧阻尼器与同轴扫描开关端子连接器及控制方法。
背景技术
随着测量技术，通信技术，计算机技术的不断发展和应用，计量检测已逐步实现了自动化测量。同轴扫描开关正是交流信号自动化测量系统的一个关键部件，它主要用于切换信号采集通道，在操作面板输入或程序指令控制下，使得一组输出信号通道在不同组输入信号通道之间切换。
采集信号由信号输入端输入，然后从信号输出端输出至外部设备；为了使信号顺利的输出，需要对信号输入端与信号输出端的端子进行对接；一组信号输入端对接至信号输出端以及由一组信号输入端切换另外一组信号输入端后再与信号输出端进行对接，常借助端子连接器来实现的。
在端子对接的过程中，常使用某种驱动机构带动端子连接器移动至正对所选信号输入端端子的位置，由驱动机构带动端子连接器前进，逐步地靠近所选信号输入端端子，直到与信号输入端端子相接触并且对其施加一定的推力，使端子连接器中的连接端子与所选信号输入端端子可靠接触，进而完成了信号输入端与信号输出端的端子对接。这种信号输入端端子与信号输出端端子进行对接的方式存在以下问题：
端子连接器对接一个信号输入端端子或是对接多个信号输入端端子时，由于驱动机构的控制器对推力控制的偏差以及安装位置误差，所以会出现下面两种情况：情况一，如果端子连接器推力不足，常会造成端子连接器与信号输入端端子的接触不良，给整个自动化测量造成一定的影响；情况二，如果端子连接器推力过大，常会造成端子连接器中连接端子与信号输入端端子的机械损伤，影响两者的使用寿命。
针对上述的问题，有必要提出一种方案，解决端子连接器对接一个信号输入端端子或是对接多个信号输入端端子时出现的信号接触不良或端子机械损伤的问题。
发明内容
针对端子连接器对接一个信号输入端端子或是对接多个信号输入端端子时，出现的信号接触不良或是端子机械损伤的问题，本发明提供了一种气体弹簧阻尼器以及一种同轴扫描开关端子连接器及控制方法，通过对气体弹簧阻尼器的腔室内温度的控制，可以在不改变气体弹簧阻尼器行程的情况下，使得活塞两端受到的气体压力差可调节，进而改变同轴扫描开关端子连接器中的连接端子与需要对接信号输入端端子的接触的压力值，解决了端子在对接时信号接触不良或是端子机械损伤的问题。
本发明提出的一种气体弹簧阻尼器，用在同轴扫描开关连接器上；包括活塞杆、活塞、密封导向套、压力密封缸、温控部件；
所述活塞杆与所述活塞固定连接，所述活塞置于所述压力密封缸内并且将所述压力密封缸分成第一腔室与第二腔室；所述活塞杆通过所述密封导向套伸出至压力密封缸外部；在所述第一腔室与所述第二腔室内部分别充入气体，使得所述活塞位于所述压力密封缸的气压平衡处；
所述温控部件包括加热/制冷器件、引出线、引出线密封套；所述加热/制冷器件安装在所述第一腔室与所述第二腔室内，用于调节所述第一腔室与所述第二腔室内的压力差值；所述压力密封缸的侧面还设置有出线孔，所述引出线密封套安装在所述出线孔的位置处；所述引出线穿过所述引出线密封套与所述压力密封缸外部的一控制器相连接。
优选的，所述加热/制冷器件为电阻性加热器或是半导体制冷器。
优选的，在所述第一腔室与所述第二腔室中还分别设置有限位器，用于限制所述活塞的运动极限位置。
优选的，在所述气体弹簧阻尼器的外表还设置有保温材料，所述活塞采用低导热材料。
本发明提供了一种同轴扫描开关端子连接器，包括端子连接结构、控制器、阻尼器固定座以及直线运动机构；所述端子连接结构包括压力传感器、端子固定座、连接端子以及如上所述的一种气体弹簧阻尼器；其中：
所述压力传感器安装在所述气体弹簧阻尼器的后端，用于将端子连接器的连接端子所受的压力变成电信号传递到所述控制器进行处理；所述气体弹簧阻尼器前端与所述连接端子通过所述端子固定座固定相连接；
所述气体弹簧阻尼器通过所述阻尼器固定座与所述直线运动机构固定连接且平行于所述直线运动机构运动方向；通过直线运动机构带动所述气体弹簧阻尼器在水平方向做前后直线运动；
所述控制器与直线运动机构的控制信号线相连接，用于控制直线运动机构的运动；与所述压力传感器的信号线相连接，用于接受压力传感器输出的压力信号并进行信号处理；与所述加热/制冷器件的引出线相连接，用于控制所述气体阻尼弹簧腔体的压力差值。
优选的，还包括一导向器，所述导向器具有一定厚度，在所述导向器上面设置有导向孔；在所述导向孔的位置处，还安装有直线轴承，所述气体弹簧阻尼器的活塞杆穿过所述直线轴承与所述端子固定座相连接。
优选的，所述端子连接结构包括多路端子连接结构，所述多路端子连接结构中每一路连接结构包括一个所述气体弹簧阻尼器，一个所述压力传感器，一个所述端子固定座，一个所述连接端子；
优选的，所述控制器包括信号输出模块、信号采集模块、温度调节模块和数据处理模块；所述信号输出模块输出控制信号，用于控制直线运动机构的运动；所述的信号采集模块用于对压力传感器模块输出的压力信号进行采集，并将采集的信号传输给所述数据处理模块进行数据处理；所述温度调节模块，用于控制气体弹簧阻尼器两腔室内的压力差值；所述的数据处理模块，对所述信号采集模块的采集压力信号进行处理后并与设置的额定压力值进行对比，以及向温度调节模块发送温控信号。
优选的，所述的直线运动机构包括步进电机、丝杠滑台；所述步进电机输出轴与所述丝杠滑台的丝杠连接；所述的气体弹簧阻尼器通过所述阻尼器固定座与所述丝杠滑台的滑台固定连接；在所述步进电机的带动下，所述丝杠滑台带动所述气体弹簧阻尼器做前后直线运动。
本发明还提供了一种同轴扫描开关端子连接器的控制方法，包括如下步骤：
(1)设置连接器连接端子的额定压力数值；
(2)控制器控制直线运动机构进行运动，使端子连接器的连接端子与需要对接的信号输入端端子相接触；
(3)压力传感器输出端子连接器的连接端子受到的压力信号，并将压力信号传递到控制器进行处理；
(4)控制器判断压力传感器输出的压力值是否等于设置的额定压力值；
(5)控制器控制加热/制冷器对第一腔室与第二腔室进行温度调节，使压力传感器输出的压力值与额定的压力值相等；
(6)维持上述状态直到收到断开端子连接器指令。
本发明的有益效果是：
1.本发明通过调节气体弹簧阻尼器两腔室的温度值，可以在不改变气体弹簧阻尼器行程的情况下，使得活塞两端受到的气体压力差可调节，进而改变同轴扫描开关端子连接器中的连接端子与需要对接信号输入端端子的接触的压力值，解决了端子在对接时信号接触不良或是端子机械损伤的问题。
2.对于有多路端子连接结构的端子连接器，可以单独调整每一个连接端子与信号输入端端子相接触时所受到的压力值，避免了因为连接端子受力不均匀，而造成的信号接触不良或是端子机械损伤的问题。
附图说明
图1气体弹簧阻尼器结构示意图。
图2同轴扫描开关端子连接器结构示意图。
图3同轴扫描开关端子连接器具体实施例控制方法的控制流程图。
图4同轴扫描开关端子连接器具体实施例控制器的原理框图。
图中：1：气体弹簧阻尼器；2：压力传感器；3：阻尼器固定座；4：端子固定座；5：连接端子；6：导向器；7：步进电机；8：丝杠滑台；9：电机座；11：活塞杆；12：活塞；13：密封导向套；14：气体；15：压力密封缸；16：第一腔室；17：第二腔室；18：加热/制冷器件；19：引出线密封套；20：控制器；201：信号输出模块；202：信号采集模块；203：温度调节模块；
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述，但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
如图1所示，本发明提供的一种气体弹簧阻尼器1包括活塞杆11、活塞12、密封导向套13、压力密封缸15、温控部件；
活塞杆11与活塞12固定连接，活塞12置于压力密封缸15内并且将压力密封缸15分成第一腔室16与第二腔室17；活塞杆11通过密封导向套13伸出至压力密封缸15外部；在第一腔室16与第二腔室17内部分别充入气体14，使活塞12位于压力密封缸15的气压平衡处。
所述温控部件包括加热/制冷器件18、引出线、引出线密封套19；加热/制冷器件18分别安装在第一腔室16与第二腔室17内，用于调节第一腔室16与第二腔室17内的压力差值；压力密封缸15的侧面还设置有出线孔，引出线密封套安装在出线孔的位置处；引出线穿过引出线密封套与压力密封缸15外部控制器连接。
有一具体的实施例，充入气体14可以是空气、氮气或是其它的可压缩的安全气体。
有一优选方案，加热制/冷器件18为电阻性加热器或是半导体制冷器，在安装时，如果是电阻性加热器，则加热部分分别安装在第一腔室16和第二腔室17的腔体内，引出线分别要穿过引出线密封套19引出至气体弹簧阻尼器1腔体外，连接在一外部的控制器上面。如果是半导体制冷器则冷面置于第一腔室16和第二腔室17内部，散热面通过压力密封缸15置于腔体外，引出线从置于腔体外的散热部分引出，连接在一外部的控制器上面。外部的控制器为电阻性加热器或是半导体制冷器提供电流信号，使第一腔室16内以及第二腔室17的温度加热或是制冷，气体弹簧阻尼器行程固定的情况下，最终在第一腔室16与第二腔室17之间形成一定的压力差值，进而对端子连接器接触端子的压力值进行调整。
需要说明的是，如果半导体制冷器安装在第一腔室16或是第二腔室17的其中一个腔室内，控制器通过改变输入至半导体制冷器的电流的大小或是方向，进行对第一腔室16或是第二腔室17的其中一个腔室内的温度进行加热或制冷的控制，使第一腔室16与第二腔室17之间形成一定带动压力差值，进而对端子连接器接触端子的压力值进行调整。
为了防止活塞12在运动的过程中碰到加热/制冷器件18，有一优选方案，在第一腔室16与第二腔室17中还分别设置有限位器，用于限制活塞12的运动极限位置。
为了减少外部环境温度对气体弹簧阻尼器1的影响，在气体弹簧阻尼器1的外表还设置有保温材料，活塞12采用低导热材料。
如图2所示，本发明还提供了一种同轴扫描开关端子连接器，包括端子连接结构、控制器20、阻尼器固定座3以及直线运动机构；端子连接结构包括压力传感器2、端子固定座4、连接端子5以及如上所述的一种气体弹簧阻尼器1；其中：
压力传感器2安装在气体弹簧阻尼器1的后端，用于将端子连接器与信号输入端端子相接触时端子连接器的连接端子所受的压力变成电信号传递到控制器进行处理；气体弹簧阻尼器1前端与连接端子5通过端子固定座4固定相连接；有一具体的实施例，端子固定座4为“口”型结构。
气体弹簧阻尼器1通过阻尼器固定座3与直线运动机构连接固定且与直线运动机构运动方向平行，通过直线运动机构带动气体弹簧阻尼器1做在直线方向做前后运动。
有一优选方案，直线运动机构包括步进电机7、丝杠滑台8；步进电机7输出轴与丝杠滑台8的丝杠连接；气体弹簧阻尼器1通过阻尼器固定座3与丝杠滑台8的滑台固定连接；在步进电机7的带动下，丝杠滑台8带动气体弹簧阻尼器1做前后直线运动。有一具体的实施例，电机7与丝杠滑台8安装在电机座9上面。
控制器20与直线运动机构的控制信号线相连接，用于控制直线运动机构的运动；与压力传感器2的信号线相连接，用于接受压力传感器2输出的压力信号并进行信号处理；与加热/制冷器件18的引出线相连接，用于控制气体阻尼弹簧1腔体的压力差值。
为了使气体弹簧阻尼器中的活塞杆在运动时不产生侧向偏移，使端子连接器的连接端子与需要对接的信号输入端端子位置准确的对接，同轴扫描开关端子连接器还设置具有一定厚度的导向器6，在导向器6上面设置有导向孔；气体弹簧阻尼器1的活塞杆11穿过导向孔与端子固定座4相连接；为了使活塞杆运动的更加顺畅，在导向孔的位置处，还安装有直线轴承。
为了提高对接的效率，同轴扫描开关端子连接器可以实现对多组端子进行对接，所以该连接器包括多路端子连接结构，且每一路连接结构包括一个气体弹簧阻尼器1，一个压力传感器2，一个端子固定座4，一个连接端子5。
需要说明的是，对于具有多路端子连接结构的同轴扫描开关端子连接器，导向器上面会设置有多个导向孔且每一个导向孔的位置处都安装有直线轴承，为每一路的活塞杆的运动进行导向。
为了对同轴扫描开关端子连接器进行自动控制，有一具体的实施例，如图4所示，控制器20包括信号输出模块201、信号采集模块202、温度调节模块203以及数据处理模块204；信号输出模块201输出控制信号，用于控制直线运动机构的运动；信号采集模块202，用于对压力传感器模块输出的压力信号进行采集，并将采集的信号处理后传输给数据处理模块204进行数据处理；温度调节模块203用于控制气体弹簧阻尼器1腔室内的压力值；数据处理模块204，用于对信号采集模块204的压力信号进行处理后并与设置的额定压力值进行对比，以及向温度调节模块发送温控信号。
本发明还提供了一种同轴扫描开关端子连接器的控制方法，包括如下步骤：
(1)控制器上设置连接器连接端子的额定压力数值；
(2)控制器控制直线运动机构进行运动，使端子连接器的连接端子与需要对接的信号输入端端子相接触；
(3)压力传感器输出端子连接器的连接端子受到的压力信号，并将压力信号传递到控制器进行处理；
(4)控制器进行判断压力传感器输出的压力值是否等于设置的额定压力值；如果两者的压力值不相等，则向加热/制冷器件发送温度控制的指令；
(5)控制器控制加热/制冷器对第一腔室与第二腔室进行温度调节，使压力传感器输出的压力值与额定的压力值相等；
(6)维持上述状态直到收到断开端子连接器指令。
本发明还提供了一种同轴扫描开关端子连接器的具体控制方法的实施例，控制流程图如图3所示；
S201：在控制器上设置连接器连接端子的额定压力数值；
S202：信号输出模块201向直线运动机构发送运动信号，使端子连接器的连接端子与需要对接的信号输入端端子相接触；
信号输出模块201输出控制步进电机7运动信号，步进电机7带动丝杠滑块8以及气体弹簧阻尼器1向需要对接的信号输入端端子靠近，直到连接器中的连接端子和需要对接的信号输入端端子相接触，此时连接端子受到一定的压力值；直线运动机构停止向前运动；
S203：信号采集模块202采集当前压力传感器2输出的压力信号；并传输给数据处理模块204进行数据处理；
信号采集模块202对压力传感器2的输出的信号进行采集，经过信号调理、模数转换后将信号发送给数据处理模块204进行数据的处理；
S204：数据处理模块204对当前压力值与额定压力数值进行比较，若当前压力值不等于额定压力数值则向温度调节模块203发送温控信号，执行步骤S205；
S205：温度调节模块203对第一腔室与第二腔室进行温度调节；采用比例-积分-微分控制算法，分别调节输入加热制/冷器件18的电流值，改变第一腔室与第二腔室内的温度，根据理想气体定律和范德瓦尔斯方程，两侧气体的压强将会发生改变，通过精确的控制电流，可使得气体弹簧阻尼器在原弹力的基础上获得一个额外的调节压力值，从而实现在不改变气体弹簧阻尼器行程的情况下，使得活塞两端受到的气体压力差可调节，进而调节端子连接器的连接端子的压力值。
调整后的压力值要发送至数据处理模块204进行再次比较；最终，压力传感器的输出压力值达到额定的压力数值。
S206：维持上述状态直到收到断开端子连接器指令。
端子连接器在额定的压力下，完成端子的对接，信号输出模块201发送返回控制电机返回指令，直线运动机构复位；同时数据处理模块204向温度调节模块203发送停止温控的指令，停止向加热/制冷器件输入电流。
在端子连接器的连接端子与信号输入端端子相接触时，本发明通过调节气体弹簧阻尼器腔室的温度值，可以在不改变气体弹簧阻尼器行程的情况下，使得活塞两端受到的气体压力差可调节，解决了端子在对接时信号接触不良或是端子机械损伤的问题。
尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施方式，但是本领域的普通技术人员将意识到，在不脱离由所附的权利要求书公开的本发明的范围和精神的情况下，各种改进、增加以及取代是可能的。

Claims (10)

1.一种气体弹簧阻尼器，用在同轴扫描开关连接器上，其特征在于：包括活塞杆、活塞、密封导向套、压力密封缸、温控部件；
所述活塞杆与所述活塞固定连接，所述活塞置于所述压力密封缸内并且将所述压力密封缸分成第一腔室与第二腔室；所述活塞杆通过所述密封导向套伸出至压力密封缸外部；在所述第一腔室与所述第二腔室内部分别充入气体，使得所述活塞位于所述压力密封缸的气压平衡处；
所述温控部件包括加热/制冷器件、引出线、引出线密封套；所述加热/制冷器件分别安装在所述第一腔室与所述第二腔室内，用于调节所述第一腔室与所述第二腔室内的压力差值；所述压力密封缸的侧面还设置有出线孔，所述引出线密封套安装在所述出线孔的位置处；所述引出线穿过所述引出线密封套与所述压力密封缸外部的一控制器相连接。
2.根据权利要求1所述的一种气体弹簧阻尼器，其特征在于：所述加热/制冷器件为电阻性加热器或是半导体制冷器。
3.根据权利要求1所述的一种气体弹簧阻尼器，其特征在于：在所述第一腔室与所述第二腔室中还分别设置有限位器，用于限制所述活塞的运动极限位置。
4.根据权利要求1所述的一种气体弹簧阻尼器，其特征在于：在所述气体弹簧阻尼器的外表还设置有保温材料，所述活塞采用低导热材料。
5.一种同轴扫描开关端子连接器，包括端子连接结构、控制器、阻尼器固定座以及直线运动机构；所述端子连接结构包括压力传感器、端子固定座以及连接端子；其特征在于：所述的端子连接结构还包括如权利要求1-4任意一项所述的一种气体弹簧阻尼器；其中：
所述压力传感器安装在所述气体弹簧阻尼器的后端，用于将端子连接器的连接端子所受的压力变成电信号传递到所述控制器进行处理；所述气体弹簧阻尼器前端与所述连接端子通过所述端子固定座固定相连接；
所述气体弹簧阻尼器通过所述阻尼器固定座与所述直线运动机构固定连接且平行于所述直线运动机构运动方向；通过直线运动机构带动所述气体弹簧阻尼器在水平方向做前后直线运动；
所述控制器与直线运动机构的控制信号线相连接，用于控制直线运动机构的运动；与所述压力传感器的信号线相连接，用于接受压力传感器输出的压力信号并进行信号处理；与所述加热/制冷器件的引出线相连接，用于控制所述气体阻尼弹簧两腔室的压力差值。
6.根据权利要求5所述的一种同轴扫描开关端子连接器，其特征在于：还包括一导向器，所述导向器具有一定厚度，在所述导向器上面设置有导向孔；在所述导向孔的位置处，还安装有直线轴承，所述气体弹簧阻尼器的活塞杆穿过所述直线轴承与所述端子固定座相连接。
7.根据权利要求5所述的一种同轴扫描开关端子连接器，其特征在于：所述端子连接结构包括多路端子连接结构，所述多路端子连接结构中每一路连接结构包括一个所述气体弹簧阻尼器，一个所述压力传感器，一个所述端子固定座，一个所述连接端子。
8.根据权利要求5所述的一种同轴扫描开关端子连接器，其特征在于：所述控制器包括信号输出模块、信号采集模块、温度调节模块和数据处理模块；所述信号输出模块输出控制信号，用于控制直线运动机构的运动；所述的信号采集模块用于对压力传感器模块输出的压力信号进行采集，并将采集的信号传输给所述数据处理模块进行数据处理；所述温度调节模块，用于控制气体弹簧阻尼器两腔室内的压力差值；所述的数据处理模块，对所述信号采集模块的采集压力信号进行处理后并与设置的额定压力值进行对比，以及向温度调节模块发送温控信号。
9.根据权利要求5所述的一种同轴扫描开关端子连接器，其特征在于：所述的直线运动机构包括步进电机、丝杠滑台；所述步进电机输出轴与所述丝杠滑台的丝杠连接；所述的气体弹簧阻尼器通过所述阻尼器固定座与所述丝杠滑台的滑台固定连接；在所述步进电机的带动下，所述丝杠滑台带动所述气体弹簧阻尼器做前后直线运动。
10.根据权利要求5-9任意一项所述的一种同轴扫描开关端子连接器的控制方法，包括如下步骤：
(1)设置连接器连接端子的额定压力数值；
(2)控制器控制直线运动机构进行运动，使端子连接器的连接端子与需要对接的信号输入端端子相接触；
(3)压力传感器输出端子连接器的连接端子受到的压力信号，并将压力信号传递到控制器进行处理；
(4)控制器判断压力传感器输出的压力值是否等于设置的额定压力值；
(5)控制器控制加热/制冷器件对第一腔室与第二腔室进行温度调节，使压力传感器输出的压力值与额定的压力值相等；
(6)维持上述状态直到收到断开端子连接器指令。
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