CN113588142A - 一种压力检测装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种压力检测装置，属于工装检测技术领域。该装置包括：检测模块、多个压力传感器、显示模块以及供电电源，显示模块包括显示屏；多个压力传感器分别与检测模块连接，用以将采集到的模拟压力信号发送给检测模块；检测模块与显示模块连接，用以将模拟压力信号处理为数字压力信号并发送给显示模块；显示模块用于对数字压力信号进行处理得到检测结果，并在显示屏上显示检测结果；供电电源分别与检测模块、显示模块连接，用以提供工作电压。本申请可以更加快速地实现对工件压力反馈能力的检测，提高检测的效率。

Description

一种压力检测装置

技术领域

本申请涉及工装检测技术领域，具体而言，涉及一种压力检测装置。

背景技术

在生产过程中，为了确定每个工件的压力反馈能力，通常需要在受压不同情况下对工件的输出线性度进行检测。

现有技术中，通常是依次检测每个工件的压力反馈能力，然而，在生产过程中，对于数量较多的工件，每件进行压力反馈能力的检测速度相对较慢，所消耗的时间也相对较长。

这就导致了在检测工件压力反馈能力时，检测的速度相对较慢，检测的效率相对较低。

发明内容

本申请的目的在于提供一种压力检测装置，可以更加快速地实现对工件压力反馈能力的检测，提高检测的效率。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请实施例的一方面，提供一种压力检测装置，包括：检测模块、多个压力传感器、显示模块以及供电电源，显示模块包括显示屏；

多个压力传感器分别与检测模块连接，用以将采集到的模拟压力信号发送给检测模块；

检测模块与显示模块连接，用以将模拟压力信号处理为数字压力信号并发送给显示模块；

显示模块用于对数字压力信号进行处理得到检测结果，并在显示屏上显示检测结果；

供电电源分别与检测模块、显示模块连接，用以提供工作电压。

可选地，检测模块包括：选择单元、采样单元、处理单元、通信单元；

选择单元分别与多个压力传感器连接，用以获取模拟压力信号并对多个压力传感器进行选择；

选择单元还与采样单元连接，用以将选择后的压力传感器的模拟压力信号发送给采样单元；

采样单元与处理单元连接，用以对模拟压力信号进行预处理得到第一数字压力信号，并将第一数字压力信号发送给处理单元；

处理单元与通信单元连接，用以将第一数字压力信号进行平滑处理后得到第二数字压力信号并发送给通信单元；

通信单元与显示模块连接，用以将第二数字压力信号发送给显示模块。

可选地，通信单元按照串行通信协议与显示模块通信。

可选地，压力传感器为电容传感器，模拟压力信号为电容模拟信号。

可选地，选择单元包括：电容电压转换器、多路选择器；

电容电压转换器分别与多个压力传感器连接，电容电压转换器还与多路选择器连接，多路选择器还与采样单元连接。

可选地，多路选择器包括：选择芯片以及选择电路，选择电路分别与电容电压转换器以及选择芯片连接。

可选地，显示模块还包括：控制单元；

控制单元与检测模块的通信单元连接，用以获取第二数字压力信号，并对第二数字压力信号进行验证和存储；

控制单元还与显示屏连接，用以将对第二数字压力信号进行拟合计算处理，得到检测结果。

可选地，控制单元为中央处理器；

中央处理器具体用于根据第二数字压力信号拟合压力曲线，并根据压力曲线计算检测结果。

可选地，采样单元为模数转换电路。

可选地，处理单元为微控制单元。

本申请实施例的有益效果包括：

本申请实施例提供的一种压力检测装置中，多个压力传感器分别与检测模块连接，用以将采集到的模拟压力信号发送给检测模块；检测模块与显示模块连接，用以将模拟压力信号处理为数字压力信号并发送给显示模块；显示模块用于对数字压力信号进行处理得到检测结果，并在显示屏上显示检测结果；供电电源分别与检测模块、显示模块连接，用以提供工作电压。其中，通过检测模块可以分别获取多个压力传感器的模拟压力信号，进而可以基于多个模拟压力信号进行检测处理，显示对应的检测结果，从而可以实现对多个工件的同步检测，相应地，可以更加快速地实现对工件压力反馈能力的检测，提高检测的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的压力检测装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的检测模块的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的选择单元的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的显示模块的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的显示模块的工作流程示意图；

图6为本申请实施例提供的多路选择器的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的电容电压转换电路的部分结构示意图。

图标：100-检测模块；200-压力传感器；300-显示模块；400-供电电源；110-选择单元；120-采样单元；130-处理单元；140-通信单元；310-显示屏；320-控制单元；111-电容电压转换器；112-多路选择器；1121-选择芯片；1122-选择电路。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面来具体解释本申请实施例中提供的压力检测装置的具体结构以及内部连接关系。

图1为本申请实施例提供的压力检测装置的结构示意图，请参照图1，压力检测装置，包括：检测模块100、多个压力传感器200、显示模块300以及供电电源400，显示模块300包括显示屏；多个压力传感器200分别与检测模块100连接，用以将采集到的模拟压力信号发送给检测模块100；检测模块100与显示模块300连接，用以将模拟压力信号处理为数字压力信号并发送给显示模块300；显示模块300用于对数字压力信号进行处理得到检测结果，并在显示屏上显示检测结果；供电电源400分别与检测模块100、显示模块300连接，用以提供工作电压。

可选地，检测模块100可以是具有模数转换功能的电路模块，可以实现对多个压力传感器200进行多路选择、模拟采样、模数转换、平滑处理等多种操作，进而得到采集到的模拟信号对应的数字信号。

可选地，压力传感器200可以设置有多个，具体设置数量可以根据实际需求进行设置，例如：可以是四个；压力传感器200在工作的过程中，可以对工件所承受的压力进行检测，每个压力传感器200中可以设置有多个工件，从而获取每个工件承受压力的能力，或者。也可以多个压力传感器200对应一个工件，从而获取同一工件不同位置的承受压力的能力，具体测试压力的方式可以根据用户的实际需求进行设置，在此不作具体限制。

可选地，显示模块300可以是具有处理功能的显示器，例如显控触摸屏、智慧屏等或者也可以是具体的终端设备，例如：手机、电脑、平板电脑、专用电子设备等，在此也不作具体限制，凡是可以实现对数据的相关处理并进行对应的展示即可。

可选地，供电电源400可以是外接电源，该供电电源400可以将外部预设的电压，例如：市电或者蓄电池供电电压进行转换，得到符合上述检测模块100以及显示模块300工作时所需的供电类型，从而实现对整个压力检测装置的供电。

可选地，多个压力传感器200可以由供电电源400供电，或者也可以额外设置专门的电源供电，在此不作限制；图1中所示的连接关系中，供电电源400未给压力传感器200提供电压，在实际使用的过程中，若需要通过供电电源400给压力传感器200供电，则压力传感器200可以直接或者间接与供电电源400连接，在此不作限制。

压力检测装置的具体工作过程如下：

当设置好多个压力传感器200之后，可以通过这些压力传感器200采集对应的模拟压力信号，压力传感器200可以将模拟压力信号发送给检测模块100，检测模块100可以依次对模拟压力信号进行上述多个步骤的处理，得到数字压力信号，并可以将该数字压力信号通过预设的通信方式发送个显示模块300，显示模块300基于接收到的数字压力信号进行进一步计算处理，进而得到用户需求的检测结果，检测结果具体可以是一个数值，或者图表等，具体可以是根据上述数字压力信号进行计算处理得到的，可以根据用户的实际需求进行对应设置，在此不作具体限制。得到检测结果之后，可以在显示模块300的显示屏上进行显示，以使用户可以及时获取到这些检测结果的信息。

本申请实施例提供的一种压力检测装置中，多个压力传感器分别与检测模块连接，用以将采集到的模拟压力信号发送给检测模块；检测模块与显示模块连接，用以将模拟压力信号处理为数字压力信号并发送给显示模块；显示模块用于对数字压力信号进行处理得到检测结果，并在显示屏上显示检测结果；供电电源分别与检测模块、显示模块连接，用以提供工作电压。其中，通过检测模块可以分别获取多个压力传感器的模拟压力信号，进而可以基于多个模拟压力信号进行检测处理，显示对应的检测结果，从而可以实现对多个工件的同步检测，相应地，可以更加快速地实现对工件压力反馈能力的检测，提高检测的效率。

下面来具体解释本申请实施例中提供的压力检测装置中检测模块的具体连接关系。

图2为本申请实施例提供的检测模块的结构示意图，请参照图2，检测模块100包括：选择单元110、采样单元120、处理单元130、通信单元140；选择单元110分别与多个压力传感器200连接，用以获取模拟压力信号并对多个压力传感器200进行选择；选择单元110还与采样单元120连接，用以将选择后的压力传感器200的模拟压力信号发送给采样单元120；采样单元120与处理单元130连接，用以对模拟压力信号进行预处理得到第一数字压力信号，并将第一数字压力信号发送给处理单元130；处理单元130与通信单元140连接，用以将第一数字压力信号进行平滑处理后得到第二数字压力信号并发送给通信单元140；通信单元140与显示模块300连接，用以将第二数字压力信号发送给显示模块300。

可选地，选择单元110具体可以是具有选择功能的采集电路，可以根据预设的筛选条件，选择多个压力传感器200中的一个或者多个作为进行检测的压力传感器，例如可以设置每个压力传感器具有不同的地址，预设的筛选条件可以是选择其中的一个或者多个地址接收该地址下所传输的模拟压力信号。

可选地，采样单元120具体可以是进行模数转换处理的单元，例如：模数转换电路等，当选择了其中一个或者多个压力传感器200所传输的模拟压力信号之后，可以对这些模拟压力信号进行模数转换，转换为对应的第一数字压力信号，进而可以将这些第一数字压力信号发送给处理单元130进行进一步处理。

可选地，处理单元130具体可以是对第一数字压力信号进行平滑处理的模块，例如：可以采用低通滤波、互补滤波或者卡尔曼滤波等方式实现平滑处理，得到平滑处理之后的第二数字压力信号。其中，处理单元130具体可以是微控制单元(MCU，MicrocontrollerUnit)。

可选地，通信单元140具体可以是具有通信功能的模块，例如可以是具有MODBUS通信(串行通信)功能的模块，具体地，通信单元140可以按照串行通信协议与显示模块300通信。

检测模块的具体工作过程如下：

选择单元110可以基于预设的筛选条件选择其中的一路或者多路的压力传感器，获取这些压力传感器发送的模拟压力信号，进而将这些模拟压力信号发送给采样单元120进行模数转换处理，得到对应的第一数字压力信号，将第一数字压力信号通过处理单元130进一步平滑处理得到第二数字压力信号，进而通过通信单元140将第二数字压力信号通过串行通信的方式发送给显示模块300。

可选地，压力传感器为电容传感器，模拟压力信号为电容模拟信号。

可选地，电容传感器具体可以是以各种类型的电容器作为传感元件，将被测转物理量或机械量换成为电容量变化的一种转换装置，例如可以是一个具有可变参数的电容器。

在本申请实施例中，电容传感器由上下电极、绝缘体和衬底构成。在检测工件的过程中，电容传感器上的薄膜会受到压力，当薄膜受压力作用时，薄膜会发生一定的变形，因此，上下电极之间的距离发生一定的变化，从而使电容发生变化。

可选地，电容式的压力传感器的电容与上下电极之间的距离的关系是非线性关系，因此，要用具有补偿功能的测量电路对输出电容进行非线性补偿，也即是本申请实施例中的检测模块100。

可选地，电容传感器传出的模拟压力信号为电容模拟信号，也即是一个具体的电容的模拟值。

下面来具体解释本申请实施例中提供的选择单元的具体结构的连接关系。

图3为本申请实施例提供的选择单元的结构示意图，请参照图3，选择单元110包括：电容电压转换器111、多路选择器112；电容电压转换器111分别与多个压力传感器200连接，电容电压转换器111还与多路选择器112连接，多路选择器112还与采样单元120连接。

可选地，电容电压转换器111具体可以是一种C-V电路(电容-电压转换电路)，可以将电容模拟信号转换为电压模拟信号，当压力传感器200为电容传感器时，电容电压转换器111可以将这些传感器输出的电容模拟信号转换为电压模拟信号，进而将电压模拟信号发送给多路选择器112进行选择。

可选地，电容-电压转换电路可以采用脉冲宽度调制原理对电路中的差动电容传感器进行交替充电，并根据电容变化输出不同的脉冲宽度，经过电路中的低通滤波器后输出不同的电压值反馈至后端的多路选择器112。

可选地，多路选择器112具体可以是一种通道切换装置，可以设置不同的地址，对不同地址对应的通道进行开关的方式来实现多路的选择，例如：可以选择多个压力传感器中的一个或者多个。

其中，电容电压转换器111可以具有多路输出，每路输出对应一个压力传感器200，可以分别将多个转换后的电压模拟信号发送给多路选择器进行压力传感器的选择。

可选地，多路选择器112选择到对应的压力传感器后，可以将该压力传感器所发出的电容模拟信号转换得到的电压模拟信号发送给采样单元120。

下面来具体解释本申请实施例中所提供的显示模块的具体结构的连接关系。

图4为本申请实施例提供的显示模块的结构示意图，请参照图4，显示模块包括：显示屏310以及控制单元320；控制单元320与检测模块100的通信单元连接，用以获取第二数字压力信号，并对第二数字压力信号进行验证和存储；控制单元320还与显示屏310连接，用以将对第二数字压力信号进行拟合计算处理，得到检测结果。

可选地，显示屏310具体可以是具有显示功能的电子屏幕，例如：液晶显示屏等，在此不作具体限制，控制单元320可以是中央处理器(CPU，central processing unit)。中央处理器具体用于根据第二数字压力信号拟合压力曲线，并根据压力曲线计算检测结果。

可选地，显示屏310可以是具有人机交互功能的屏幕，也即是触控屏，用户可以通过触碰的方式实现人机交互。

可选地，在工作的过程中，用户可以通过触屏的方式选择需要显示的内容，例如：显示第二数字压力信号的具体值、显示拟合得到的压力曲线等，为了防止用户的误触碰，可以设置当控制单元320接收到第二数字压力信号后，允许用户交互操作；若未接收到第二数字压力信号，则保持正常显示，以防止用户误触碰。

下面来具体解释本申请实施例中提供的显示模块在工作中的具体实施过程。

图5为本申请实施例提供的显示模块的工作流程示意图，请参照图5，工作流程具体如下：

S110：获取多个第二数字压力信号。

可选地，多个第二数字压力信号可以是检测模块的通信单元发送的，多个第二数字压力信号中除了包括数字信号的具体值之外还可以包括该第二数字压力信号的来源，例如：具体来自多个压力传感器中的哪一个传感器，可以通过地址标识的方式进行确定。

可选地，显示模块获取到第二数字压力信号之后，可以通过前述串行通信协议进行验证，若验证通过之后，可以存储这些第二数字压力信号。

S120：根据多个第二数字压力信号拟合压力曲线。

可选地，确定多个第二数字压力信号之后，可以根据多个数字压力信号拟合得到对应的压力曲线，其中，多个数字压力信号可以是同一压力传感器在不同时间传输转换后得到的多个压力信号，例如：可以根据同一压力传感器传输转换后得到的至少五个第二数字压力信号拟合出一条压力曲线，对于不同的传感器传输的数据也可以拟合成不同的压力曲线。

另外，若多个传感器测量的为同一工件的受压能力，也可以根据多个传感器传输的第二数字压力信号进行压力曲线的拟合，具体拟合方式可以根据用户的实际需求以及压力传感器所采集的信息进行设置，在此不作具体限制。

具体地，获取到多个第二数字压力信号之后，可以用行列式解方程组的形式计算出四次项系数，进而得到对应的压力曲线。

S130：根据压力曲线确定工件的受压能力的精度。

可选地，确定上述压力曲线之后可以将该压力曲线作为参考曲线，每当进行一次工件压力反馈能力测量时，可以根据测量得到的数字压力信号的具体值与压力曲线进行比较，进而得到当前测试中待测工件测量的受压能力的精度是否满足需求。

图6为本申请实施例提供的多路选择器的结构示意图，请参照图6，多路选择器112包括：选择芯片1121以及选择电路1122，选择电路1122分别与电容电压转换器111以及选择芯片1121连接。

可选地，选择芯片1121具体可以是一种多路选择芯片，可以设置有多个使能脚，不同的光耦信号可以对应不同的使能脚，可以通过对光耦信号的切换来实现对每路使能脚的连接，也就可以使使能脚对应的一路选择电路连通，从而进行该路的采集。

图7为本申请实施例提供的电容电压转换电路的部分结构示意图，请参照图7，电容电压转换电路包括：多个如图7所示的子电路，多个子电路之间通过I端口连接。

可选地，每个电容电压转换电路的子电路包括：比较器U1、比较器U2、与非门A1、与非门A2，二极管D1、二极管D2、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2以及接插件B。

其中，比较器U1的输出端与与非门A1的一个输入端连接，比较器U2的输出端与与非门A2的一个输入端连接，与非门A1和与非门A2的另一个输入端以及输出端均连接子电路的输出端O端口；二极管D1与电阻R1并联，二极管D2与电阻R2并联，电阻R1的一端连接子电路的输出端O端口，另一端连接电容C1；电阻R2的一端连接子电路的输出端O端口，另一端连接电容C2；电容C1和电容C2均与接插件B连接，接插件B用于连接压力传感器200(电容式压力传感器)，多个子电路的输出端口O分别连接多路选择器112；I端口提供预设的参考电压，每个上述子电路共用该参考电压。

该子电路的工作原理具体如下：

子电路中与非门A1、与非门A2可以组成一个双稳态触发器，可以通过接插件B对压力传感器200进行充电，使其分别达到比较器U1和比较器U2的门限电压，进而使得比较器U1和比较器U2输出，使得双稳态触发器的输入电平跳转，进而通过端口O以脉冲的形式输出电压信号，将该电压信号传输给多路选择器112，从而实现电容到电压的转换过程，多个子电路如此循环往复实现脉冲波形的输出，且随着压力传感器200中电容的大小变化，输出脉冲的宽度也随之变化。

上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种压力检测装置，其特征在于，包括：检测模块、多个压力传感器、显示模块以及供电电源，所述显示模块包括显示屏；

多个所述压力传感器分别与所述检测模块连接，用以将采集到的模拟压力信号发送给所述检测模块；

所述检测模块与所述显示模块连接，用以将所述模拟压力信号处理为数字压力信号并发送给所述显示模块；

所述显示模块用于对所述数字压力信号进行处理得到检测结果，并在所述显示屏上显示所述检测结果；

所述供电电源分别与所述检测模块、所述显示模块连接，用以提供工作电压。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测模块包括：选择单元、采样单元、处理单元、通信单元；

所述选择单元分别与多个所述压力传感器连接，用以获取所述模拟压力信号并对多个所述压力传感器进行选择；

所述选择单元还与所述采样单元连接，用以将选择后的所述压力传感器的模拟压力信号发送给所述采样单元；

所述采样单元与所述处理单元连接，用以对所述模拟压力信号进行预处理得到第一数字压力信号，并将所述第一数字压力信号发送给所述处理单元；

所述处理单元与所述通信单元连接，用以将所述第一数字压力信号进行平滑处理后得到第二数字压力信号并发送给所述通信单元；

所述通信单元与所述显示模块连接，用以将所述第二数字压力信号发送给所述显示模块。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述通信单元按照串行通信协议与所述显示模块通信。

4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述压力传感器为电容传感器，所述模拟压力信号为电容模拟信号。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述选择单元包括：电容电压转换器、多路选择器；

所述电容电压转换器分别与多个所述压力传感器连接，所述电容电压转换器还与所述多路选择器连接，所述多路选择器还与所述采样单元连接。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述多路选择器包括：选择芯片以及选择电路，所述选择电路分别与所述电容电压转换器以及所述选择芯片连接。

7.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述显示模块还包括：控制单元；

所述控制单元与所述检测模块的通信单元连接，用以获取所述第二数字压力信号，并对所述第二数字压力信号进行验证和存储；

所述控制单元还与所述显示屏连接，用以将对所述第二数字压力信号进行拟合计算处理，得到所述检测结果。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述控制单元为中央处理器；

所述中央处理器具体用于根据所述第二数字压力信号拟合压力曲线，并根据所述压力曲线计算所述检测结果。

9.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述采样单元为模数转换电路。

10.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述处理单元为微控制单元。

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