CN113178354B - 一种压力感应阈值自适应压力开关装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压力感应阈值自适应压力开关装置，装置包括单片机、压力传感器、运算放大器、输出指示灯、稳压电源、输出控制器，所述单片机包括AD转换器、温度传感器、MCU、定时器以及GPIO；所述温度传感器用于采集温度信号，且传输给AD转换器，所述MCU对AD转换器转换后的当前温度AD值进行处理，判断当前温度AD值与存储的温度AD值的大小，根据判断结果，调整所述压力感应阈值。本申请使得压力开关在很宽温度范围内可以正常使用，外部压力触发值保持在合理的范围内。

Description

一种压力感应阈值自适应压力开关装置

技术领域

本发明涉及压力开关技术领域，尤其涉及一种压力感应阈值自适应压力开关装置。

背景技术

当前的压力开关通常为机械式压力开关，其压力感应阈值不可调整，然而，实际使用过程中，环境温度对压力感应阈值会造成一定影响，因此，为了保证压力开关装置的使用安全性以及有效性，需要对其压力感应阈值随着温度变化进行调整。

发明内容

为了满足使用需求，本申请的目的在于一种压力感应阈值自适应压力开关装置。

为实现本发明的目的，本发明提供的一种压力感应阈值自适应压力开关装置，包括单片机、压力传感器、运算放大器、输出指示灯、稳压电源、输出控制器，所述单片机包括AD转换器、MCU、定时器以及GPIO；

所述压力传感器用于采集压力信号；

所述运算放大器用于对所述压力信号放大，且放大信号传输给AD转换器；

所述MCU对AD转换器转换后的当前压力AD值进行处理，判断压力条件是否超过压力感应阈值，若超过进行输出；

采集温度信号，且传输给AD转换器；

所述MCU对AD转换器转换后的当前温度AD值进行处理，判断当前温度AD值与存储的温度AD值的大小，根据判断结果，调整所述压力感应阈值。

其中，

还包括用于采集温度信号的温度传感单元，所述温度传感单元为内置于所述单片机的温度传感器或者外置于所述单片机的温度传感单元。

其中，

所述判断当前温度AD值与存储的温度AD值的大小，根据判断结果，调整所述压力感应阈值，可以做到随温度变化实现动态补偿，可以设置多个温度调整区间；

降低阈值改变的频度，根据实际需要将温度区间设置为3段，具体包括：

将温度范围分成3段：-40℃到Temp-N，Temp-N到Temp+M，Temp+M到80℃，

当前温度AD值PTemp不低于Flash中存储的温度AD值Temp加上M的时候，即PTemp≥Temp+M，降低压力感应阈值为PT，PT＝PT25-PT25/J；

当前温度AD值PTemp不高于Flash中存储的温度AD值Temp减去N的时候，即PTemp≤Temp-N，提高压力感应阈值为PT，PT＝PT25+PT25/K；

其中，PT25为常温下的压力阈值，Temp为常温下测得的温度值，J、K、M、N均为预设的固定值。

其中，

降低所述压力感应阈值后，当温度下降到如下范围时，即PTemp≤Temp+M-m，压力感应阈值恢复成常温下的压力阈值，即PT＝PT25；

提高所述压力感应阈值后，当温度上升如下范围时，即PTemp≥Temp-N+n，压力感应阈值恢复成常温下的压力阈值，即PT＝PT25；

其中M>m；N>n。

以上措施是为了避免在设定的温度临界点附近时，压力阈值来回切换。

其中，Flash中存储的温度AD值和常温下的压力阈值PT25，在标定时，同时写入Flash；

通过如下方式进行标定：

常温下，固定间隔采集压力AD值，并记录下来；当采集的数据到达预定，采集时间jS到达后，进行数据取平均处理；当满足随机k数据与平均值的差的绝对值都小于p，认定标定采集的数据有效，此平均值作为常温下的压力阈值PT25，将其写入单片机的Flash中，并且将当前温度的AD值也写入Flash中，并将标定标志位置1，并写入Flash中，表明产品已经标定完成，以后不会再被重新设置，j、k、p的取值根据实验数据确定。

其中，

所述输出指示灯用于，在输出时红灯亮起，无输出时，红灯不亮。

其中，

所述AD转换器接收输出电路和稳压电路信号，当输出短路或者电压超出规定范围时，由单片机切断输出；同时还有监测供电电压是否在规定范围内，超出范围可以进行保护的功能；当供电电压超出规定范围后，单片机会切断输出信号，保护系统不受到冲击伤害，当电压恢复正常，输出信号也恢复正常。

与现有技术相比，本发明的有益效果为，压力感应阈值随着单片机内部温度传感器的数据，进行相应调整，温度过高降低阈值，温度过低提高阈值，使得压力开关在很宽温度范围内可以正常使用，外部压力触发值保持在合理的范围内。

另外，同时还有监测供电电压是否在规定范围内，超出范围可以进行保护的功能；当供电电压超出规定范围后，单片机会切断输出信号，保护系统不受到冲击伤害，当电压恢复正常，输出信号也恢复正常。通过相应的算法和上述的硬件相结合实现智能的压力阈值自适应的按钮开关装置。

附图说明

图1所示为本申请中的装置结构第一示意图；

图2所示为本申请中的装置结构第二示意图；

图3所示为本申请自适应方法流程图；

图4所示为本申请标定方法流程图；

图5所示为本申请温度采集方法流程图；。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-图5所示，本发明提供了一种压力感应阈值自适应压力开关装置包含单片机、压力传感器、运算放大器、输出指示灯、稳压电源、输出控制器等。

压力传感器设置在PCB控制板朝上一侧，PCB控制板上还包括单片机、运算放大器、状态指示电路等。PCB电源板主要是供电电源电路，为系统提供稳定的电源。

压力传感器与运算放大器连接，经过放大的电信号被单片机的AD转换器采集到，由单片机处理此数据；单片机内部的温度传感器输出信号由AD转换器采集，由单片机处理此数据；同时单片机控制定时器，为AD转换器提供时钟节拍；当压力AD值以及温度AD值满足条件，单片机控制GPIO去输出一个电平信号，同时相应的信号指示灯亮起，提示开关已经开启，电平输出；与此同时AD转换器还检测着输出电路和稳压电路，当输出短路或者电压超出规定范围时，由单片机切断输出；稳压电源部分可以将70～140V的直流电，稳压降低到5V供单片机、压力传感器、运算放大器、指示电路等使用；

压力感应阈值自适应方法如下，压力阈值是随着单片机获取温度传感器的数据，进行相应调整的，温度过高降低阈值，温度过低提高阈值，使得压力开关在很宽温度范围内可以正常使用，外部压力触发值保持在合理的范围内。实现一定温度范围内，压力随着温度自适应。同时还有监测供电电压是否在规定范围内，超出范围可以进行保护的功能；当供电电压超出规定范围后，单片机会切断输出信号，保护系统不受到冲击伤害，当电压恢复正常，输出信号也恢复正常。通过相应的算法和上述的硬件相结合实现智能的压力阈值自适应的按钮开关装置。

具体地，在产品初次运行时，判断产品是否已经标定过(常温压力阈值写入)，若未标定进行标定，若已标定，继续运行。

采集温度数据是否在规定范围内，不在范围内就更改压力阈值PT。

随温度校正压力阈值，使用分段拟合方法，将温度范围分成多段，

下面将温度分成3段(-40℃到N，N到M，M到80℃)，进行说明解释。当单片机检测到的当前温度(PTemp)高于Flash中存储的常温AD值Temp(标定时和压力阈值PT25(常温)同时写入Flash)加上一个固定值M的时候(即PTemp≥Temp+M)，降低当前压力阈值PT(即PT＝PT25-PT25/4)；温度低于Flash中存储的常温AD值减去一个固定值N(PTemp≤Temp-N)的时候，提高当前阈值(即PT＝PT25+PT25/4)。

在上述的基础上，当检测到温度恢复到原来的范围内时，即从高温下降时，PTemp≤Temp+M-m，压力阈值恢复成常温的压力阈值(即PT＝PT25)；

反之一样，温度从低温上升时(即PTemp≥Temp-N+n)，恢复成常温阈值(即PT＝PT25)，其中M>m；N>n。根据温度调整压力阈值后，进行判断压力是否大于阈值PT。

另外，具体的标定方法，固定间隔采集压力AD值，并记录下来；当采集的数据到达预定，采集时间60S到达后，进行数据取平均处理；当满足随机5个数据与平均值的差的绝对值都小于3，认定标定采集的数据有效，此平均值可以当做常温下的压力阈值(PT25)，将其写入单片机的Flash中，并且将当前温度的AD值(Temp)也写入Flash中，并将标定标志位置1，并写入Flash中，完成标定。

温度采集方法主要是检测产品当前所处温度环境情况，定时器控制其每隔5秒采集一组数据，做平均值处理，当做当前温度AD值(PTemp)。

需要说明的是，本申请中未详述的技术方案，采用公知技术。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种压力感应阈值自适应压力开关装置，其特征在于，包括单片机、压力传感器、运算放大器、输出指示灯、稳压电源、输出控制器，所述单片机包括AD转换器、MCU、定时器以及GPIO；

所述压力传感器用于采集压力信号；

所述运算放大器用于对所述压力信号放大，且放大信号传输给AD转换器；

所述MCU对AD转换器转换后的当前压力AD值进行处理，判断压力条件是否超过压力感应阈值，若超过进行输出；

采集温度信号，且传输给AD转换器；

所述MCU对AD转换器转换后的当前温度AD值进行处理，判断当前温度AD值与存储的温度AD值的大小，根据判断结果，调整所述压力感应阈值；

具体调整方式如下：将温度范围分成3段：-40℃到Temp-N，Temp-N到Temp+M，Temp+M到80℃，

当前温度AD值PTemp不低于Flash中存储的温度AD值Temp加上M的时候，即PTemp≥Temp+M，降低压力感应阈值为PT，PT＝PT25-PT25/J；

当前温度AD值PTemp不高于Flash中存储的温度AD值Temp减去N的时候，即PTemp≤Temp-N，提高压力感应阈值为PT，PT＝PT25+PT25/K；

其中，PT25为常温下的压力阈值，Temp为常温下测得的温度值，J、K、M、N均为预设的固定值；

其中，降低所述压力感应阈值后，当温度下降到如下范围时，即PTemp≤Temp+M-m，压力感应阈值恢复成常温下的压力阈值，即PT＝PT25；

提高所述压力感应阈值后，当温度上升如下范围时，即PTemp≥Temp-N+n，压力感应阈值恢复成常温下的压力阈值，即PT＝PT25；

其中M>m；N>n。

2.根据权利要求1所述的一种压力感应阈值自适应压力开关装置，其特征在于，

还包括用于采集温度信号的温度传感单元，所述温度传感单元为内置于所述单片机的温度传感器或者外置于所述单片机的温度传感单元。

3.根据权利要求1所述的一种压力感应阈值自适应压力开关装置，其特征在于，

所述输出指示灯用于，在输出时红灯亮起，无输出时，红灯不亮。

4.根据权利要求1所述的一种压力感应阈值自适应压力开关装置，其特征在于，

所述AD转换器接收输出电路和稳压电路信号，当输出短路或者电压超出规定范围时，由单片机切断输出；同时还有监测供电电压是否在规定范围内，超出范围可以进行保护的功能；当供电电压超出规定范围后，单片机会切断输出信号，保护系统不受到冲击伤害，当电压恢复正常，输出信号也恢复正常。

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