CN112880911A - 一种高精度指针显示数字压力表 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高精度指针显示数字压力表，包括：机械部分和数字部分，机械部分包括：指针、弹簧管，指针和弹簧管通过机芯联动；数字部分包括：电源、传感器、比较放大器、CPU、基准电压电路，弹簧管内侧的压力传感器将采集到的信号由比较放大器放大、信号补偿并经过模数转换把模拟信号转换数字信号，转换后的数字信号进入CPU进行信号处理，处理后的数字信号在通过数模转换为模拟信号输出，基准电压电路将接收到模拟信号通过分压电路进行多级分压输出，在通过分压后的电压带动弹簧管并控制指针显示压力数值，本专利可通过数字压力表实现高精度，实时显示，同时又可通过指针直观显示，兼具数显和指针的优点。

Description

一种高精度指针显示数字压力表

技术领域

本发明公开一种数字压力表，属于仪表测量技术领域，涉及一种高精度指针显示数字压力表。

背景技术

数字压力表具有灵敏系数大，数字压力表是集传感技术、电子技术、微机技术为一体的新型智能化、多功能的测量仪表，它既可以满足工业现场的压力测量，又可以在实验室作标准表使用，数字压力表按结构可分为整体式和分离式，现场用的大多是整体式的，即传感、转换、显示是一体的，数字压力表广泛应用于水电，自来水、石油、化工、机械、液压行业，对于流体介质的数字压力表进行实时监控测量显示。

发明内容

本发明目的是提供一种高精度指针显示数字压力表，能科学测量控制并方便使用，通过数字式信号处理，指针控制模块分压输出带动弹簧管形变，间接驱动指针指示压力数值，为了实现上述目的，采用以下技术方案：包括：机械部分和数字部分，机械部分包括：指针、弹簧管，指针和弹簧管通过包括机芯、连杆在内的指针控制模块联动；数字部分包括：电源、传感器、比较放大器、CPU、基准电压电路，电源用于对指针控制模块、传感器、比较放大器、CPU供电，所述传感器贴于弹簧管内侧壁上，所述比较放大器输入端接基准电压电路输出端和传感器输出端，通过比较放大器实现对传感器输出的电信号的比较放大和温度补偿，比较放大器输出端连接模数转换器，实现模拟信号向数字信号的转换，模数转换器输出端接CPU，CPU的输出端接数模转换器，将CPU输出的数字信号转换为模拟信号，数模转换器的输出端接基准电压电路，基准电压电路输出端接分压电路，利用分压电路将基准电压分成不同等级的电压，所述分压电路用于驱动弹簧管形变，从而控制指针转至对应的压力数值处。

优选的，所述传感器采用压力传感器，用于采集压力表内进入的介质的压力信号，所述传感器沿弹簧管轴线方向贴于弹簧管内侧壁上。

优选的，比较放大器正向端接传感器输出端、反向端接基准电压电路，用于将采集的压力信号进行放大。

优选的，所述电源采用电池供电，无需外接电源、具有电池电压过度充电、欠压自动关机保护功能，保证电池不因充电或欠压损坏，电池使用寿命长，所述电源还与数模转换器、模数转换器、基准电压电路连接，用于提供其工作电压。

优选的，所述基准电压电路还与数模转换器、模数转换器连接，用于提供直流参考电压。

优选的，所述分压电路包括：电阻R1、电阻R2，电阻R1一端接电源，另一端接基准电压电路输出端和串联电阻R2，电阻R2的另一端接地。

有益效果：

结合了数字压力表和指针式压力表，弹簧管内侧的压力传感器将采集到的介质的压力信号由比较放大器放大、信号补偿并经过模数转换把模拟信号转换数字信号，转换后的数字信号进入CPU进行信号处理，处理后的数字信号在通过数模转换为模拟信号输出，基准电压电路将接收到模拟信号通过分压电路进行多级分压输出，在通过分压后的电压带动弹簧管并控制指针显示压力数值，本专利可通过数字压力表实现高精度，实时显示，同时又可通过指针直观显示，兼具数显和指针的优点。

附图说明

图1为系统装置结构示意图；

图2为指针式压力表的结构示意图；

图3为分压电路驱动弹簧管形变的结构示意图；

图中，1、接头；2、度盘；3、指针；4、弹簧管；5、机芯；6、连杆；7、电磁铁。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

高精度指南针显示数字压力表功能单元的连接如图1所示，包括：机械部分和数字部分，图2所示，机械部分包括：指针、弹簧管，指针和弹簧管通过包括机芯、连杆在内的指针控制模块联动，压力表通过接头引入介质，弹簧管发生弹性形变，通过连杆驱动机芯，机芯转动驱动指针在度盘中转动。

数字部分包括：电源、传感器、比较放大器(OPA)、CPU、基准电压电路，CPU具有断电自动清零功能和切换电压档等功能，电源用于对指针控制模块、传感器、比较放大器、CPU供电，传感器贴于弹簧管内侧壁上，采用压力传感器，该压力传感器沿轴线走向贴于弹簧管内壁，压力传感器体现了高频采样特性，用于采集介质所产生的压力信号，比较放大器输入端通过导线接基准电压电路输出端和传感器输出端，即：正向端接传感器输出端、反向端接基准电压电路，通过比较放大器实现信号的比较放大和温度补偿，实现高精度输出，比较放大器输出端连接模数转换器，实现模拟信号向数字信号的转换，模数转换器(ADC)输出端接CPU，将模拟信号转换后的数字电路输入给CPU处理,CPU对仪表的零点漂移、温度漂移、非线性等进行自动补偿，以确保仪表使用条件内的高精度，CPU的输出端接数模转换器，将CPU输出的数字信号转换为模拟信号，数模转换器(DAC)的输出端接基准电压电路，基准电压电路输出端接分压电路，利用分压电路将基准电压分成不同等级的电压V，分压电路输出电压V用于驱动弹簧管形变，从而控制指针转至对应的压力数值处。

图1、图3中所示，分压电路由电阻R1、电阻R2构成，电阻R1一端接电源，另一端接基准电压电路输出端和串联电阻R2，电阻R2的另一端接地，电流输出至电磁铁的线圈中，弹簧管靠近线圈的一侧为铁材质，线圈通电弹簧管发生形变，电流越大形变越大，弹簧管形变通过连杆、机芯来驱动指针的变化，采用该结构，直流输入稳定性好，为了保证精确性，电磁铁位于弹簧管的固定端，同时还可以做对称的两个电磁铁，位于弹簧管固定端的两侧，防止弹簧管一端受力偏移。

电源采用电池供电，无需外接电源、具有电池电压过度充电、欠压自动关机保护功能，保证电池不因充电或欠压损坏，电池使用寿命长，电源还与数模转换器、模数转换器、基准电压电路连接。

上述的高精度指南针显示数字压力表，可通过数字压力表实现高精度，实时显示，实现各种电压单位一键切换、断电复位等功能，同时又可通过指针直观显示，兼具数显和指针的优点。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，而所附权利要求意在涵盖落入本发明精神和范围中的这些修改或者等同替换。

Claims (6)

1.一种高精度指南针显示数字压力表，包括：机械部分和数字部分，机械部分包括：指针、弹簧管，指针和弹簧管通过机芯联动；数字部分包括：电源、传感器、比较放大器、CPU、基准电压电路，电源用于对传感器、比较放大器、CPU供电，其特征在于：所述传感器贴于弹簧管内侧，所述比较放大器输入端接基准电压电路输出端和传感器输出端、比较放大器输出端连接模数转换器，模数转换器输出端接CPU，CPU的输出端接数模转换器，数模转换器的输出端接基准电压电路，基准电压电路输出端接分压电路，所述分压电路用于驱动弹簧管形变。

2.根据权利要求1所述的高精度指针显示数字压力表，其特征在于：所述传感器采用压力传感器，所述传感器沿弹簧管轴线方向贴于弹簧管内侧壁上。

3.根据权利要求1所述的高精度指针显示数字压力表，其特征在于：比较放大器正向端接传感器输出端、反向端接基准电压电路，用于将采集的信号进行放大。

4.根据权利要求1所述的高精度指针显示数字压力表，其特征在于：所述电源采用电池供电，所述电源还与数模转换器、模数转换器、基准电压电路连接。

5.根据权利要求4所述的高精度指针显示数字压力表，其特征在于：所述基准电压电路还与数模转换器、模数转换器连接，用于提供直流参考电压。

6.根据权利要求1所述的高精度指针显示数字压力表，其特征在于：所述分压电路包括：电阻R1、电阻R2，电阻R1一端接电源，另一端接基准电压电路输出端和串联电阻R2，电阻R2的另一端接地。

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