CN113670480A - 一种压力变送器及其组装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压力变送器及其组装方法,包括Core模块和连接器插头;Core模块包括同轴依次连接的基座、压力传感器和PCB组件,基座包括底座和金属圆筒,压力传感器位于底座顶部,且位于金属圆筒中,底座顶部设置有传感器定位槽;金属圆筒朝向PCB组件的端部设置有卡槽,PCB组件朝向金属圆筒的端部设置有径向的凸点;连接器插头包括同轴依次连接的壳体、电气连接插座、pogo pin和电气连接插针,电气连接插座采用一体化注塑成型;PCB组件远离基座的端部位于壳体中与pogo pin连接,PCB组件远离基座的端部设置有插头定位槽。可实现自动化生产的结构制造和适用于标定自动化产线上使用。
Description
技术领域
本发明属于压力变送器领域,涉及一种压力变送器及其组装方法。
背景技术
压力变送器是一种基于传感器的设备,它能将压力信号转化为电信号,由于它能将压力转化为可视的数据,所以被广泛的运用在工业、建筑施工、军事、医疗等各个领域。
市面上的压力变送器通常由压力传感器、电路板、基座、壳体、电气连接器及对外接插件等组成,将电器元件装入基座和壳体,通过灌胶固化、焊接、螺纹等方式进行固定,通过焊线或焊接电气连接器等方式完成电气连接,此种压力变送器零部件较多,结构复杂,需要人工才能完成生产、标定、测试、组装等一系列工序,工序复杂且质量不高。同时由于压力变送器的应用特点,客户要求的多样性较高,定制化程度较高,结构的多样性也多,因为实现自动化生产也较难。但是随着社会向智能化、自动化发展,压力变送器的需求量会越来越大,目前人工组装的生产模式也无法满足,压力变送器自动化生产已经迫不可及,但是目前常见的这种结构是无法满足不适用于机械识别、机械拾取装配等机械自动化生产。因此迫切需要一款结构简单,最重要的是能适用于自动化生产的压力变送器来满足未来的发展。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点,提供一种压力变送器及其组装方法,模块化设计,可实现自动化生产的结构制造和适用于标定自动化产线上使用。
为达到上述目的,本发明采用以下技术方案予以实现:
一种压力变送器,包括Core模块和连接器插头;
Core模块包括同轴依次连接的基座、压力传感器和PCB组件,基座包括底座和金属圆筒,压力传感器位于底座顶部,且位于金属圆筒中,底座顶部设置有传感器定位槽;金属圆筒朝向PCB组件的端部设置有卡槽,PCB组件朝向金属圆筒的端部设置有径向的凸点;
连接器插头包括同轴依次连接的壳体、电气连接插座、pogo pin和电气连接插针,电气连接插座采用一体化注塑成型;
PCB组件远离基座的端部位于壳体中与pogo pin连接,PCB组件远离基座的端部设置有插头定位槽。
优选的,金属圆筒朝向PCB组件的端部,径向向内翻折,将PCB组件底部扣压。
优选的,PCB组件包括底层PCB板、顶层PCB板和连接铜柱,底层PCB板与顶层PCB板均与连接铜柱连接,底层PCB板与金属圆筒连接,顶层PCB板和pogo pin连接。
进一步,顶层PCB板上设置有镀金手指,顶层PCB板通过镀金手指与pogopin连接。
优选的,壳体在其与电气连接插座的连接处设置有径向的翻边和止转缺口。
优选的,电气连接插座上设置有模块化透气孔。
优选的,当电气连接插针为电磁阀插头时,电气连接插针末端为L型,末端和pogopin压铆连接。
优选的,当电气连接插针为M12圆形航空插头时,电气连接插针末端连接有连接件,电气连接插针和连接件呈L型结构,连接件和pogo pin压铆连接。
优选的,壳体采用不锈钢制成,电气连接插针采用黄铜或锡青铜制成,pogopin采用黄铜制成。
一种基于上述任意一项所述压力变送器的组装方法,包括以下过程;
通过识别基座上的传感器定位槽和压力传感器充油孔、销钉或钢珠,将基座和压力传感器进行定位及组装,再通过端面激光焊接将基座和压力传感器固定及密封;
通过将PCB组件的凸点和金属圆筒的卡槽进行卡位,将PCB组件和基座组装,并且点铆固定;将压力传感器的科伐管脚和PCB组件过孔焊接;
将pogo pin和电气连接插针组装后,再将组装后的pogo pin和电气连接插针与壳体进行一体化注塑成型出电气连接插座;
将PCB组件远离基座的端部插入壳体中与pogo pin连接,再将基座和壳体焊接。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明将将整个产品结构简化为两个部件,模块化设计,可自由组合,满足客户的多种要求,解决了因客户需求多造成的结构多样性而无法自动化生产的问题;电气连接插座8采用一体化注塑成型,从而将常规人工组装部件通过一体化成型塑工艺集成一个部件,同时解决了人工装配造成的密封性不良问题,成为压力变送器自动化生产的关键件;通过各部件上的定位结构,并将常规的导线或插件进行的电气连接优化为pogo pin硬连接,可以避免人工焊线等复杂工序,装配简单,使压力变送器更适合自动化生产。
进一步,通过翻边能够将PCB组件固定在金属圆筒上,并且PCB组件的金属部分与金属圆筒接触可实现屏蔽信号、保护电路功能。
进一步,底层PCB板与顶层PCB板均与连接铜柱连接,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。
进一步,顶层PCB板通过镀金手指与pogo pin连接,使电气连接更稳定更耐久,同时适用于标定自动化产线上使用。
进一步,壳体通过其径向的翻边和止转缺口,形成机械啮合和物理吸附作用,复合在力学上形成一个连续体,表现出较高的结构强度,解决了壳体和电气连接插座的应膨胀系数引起的应力集中造成的连接可靠性及密封性差的问题,提高了连接器插头轴向拉拔力和径向的扭矩。
进一步,电气连接插座上设置的模块化透气孔可满足绝压和表压两种应用需求。
附图说明
图1为本发明的两种压力变送器的结构示意图;
图2为本发明的Core模块的结构示意图;
图3为本发明的两种连接器插头的结构示意图。
其中:1-Core模块;2-连接器插头;3-基座;4-压力传感器;5-PCB组件;6-壳体;7-电气连接插针;8-电气连接插座;9-pogo pin。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述:
如图1所示,本发明提供了一款能完全适用于自动化生产的压力变送器,主要包含Core模块1和连接器插头2两个部件。模块化设计,将需要根据客户的需求配置的零部件集成Core A组件,其余标准化部件集成为一体,解决了因客户多样性需要而导致的结构多样性从而无法进行自动化生产,全部机构设计有定位卡位结构,无导线连接,全焊接结构,可实现自动化生产的结构制造和适用于标定自动化产线上使用。
Core模块1包含同轴依次连接的基座3、压力传感器4和PCB组件5,基座3包括底座和金属圆筒,压力传感器4位于底座顶部,且位于金属圆筒中,底座顶部设置有传感器定位槽,压力传感器4对应定位槽来装入基座3中。
如图2所示,PCB组件5包括底层PCB板、顶层PCB板和连接铜柱,PCB组件5中的底层PCB板放置于基座3的金属圆筒内,金属圆筒朝向PCB组件5的端部设置有卡槽,底层PCB板上设置有径向的凸点,底层PCB板的凸点装入基座3的卡槽实现PCB组件5的轴向定位,金属圆筒朝向PCB组件5的端部,径向向内翻折,将PCB组件5底部扣压。对基座3金属圆筒的端部翻边压在PCB组件5的底层PCB上即可实现固定,通过自动焊锡机将压力传感器4科伐管脚和底层PCB板过孔焊接。底板PCB板背面的镀金圈与金属圆筒接触可实现屏蔽信号、保护电路功能,代替传统的人工拧螺母或是人工焊接弹片的方式。
PCB组件5设计打破常规的电气设计,将压力信号采集、滤波、放大与信号输出进行模块设计,统一了前端电路,不再收到变送器测量范围、输出形式、精度要求等限制。底层PCB板和顶层PCB板上分别通过以个高压电容的公共端设置焊盘,连接铜柱一端焊接在底层PCB板的焊盘上,连接铜柱另一端与顶层PCB板的焊盘相连,实现电气连接和固定,连接铜柱与不锈钢的壳体6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。
为解决自动化标定及人工焊线的问题,PCB组件5中的顶层PCB板上设置有镀金手指,采用与连接器插头2通过pogo pin连接的方式,摈弃了市场当下的信号导线连接,使电气连接更稳定更耐久,同时适用于标定自动化产线上使用。顶层PCB板上设置有插头定位槽。
如图3所示,连接器插头2包括同轴依次连接的壳体6、电气连接插针7、电气连接插座8与pogo pin9,壳体6的材质为不锈钢,电气连接插针7的材质为黄铜或是锡青铜,电气连接插座8的材质为塑胶,pogo pin 9为黄铜。电气连接插针7经过机加、压变、折弯、冲孔等工序后和pogo pin 9连接,壳体6在其与电气连接插座8的连接处设置有径向的翻边和止转缺口,注塑时塑料溶体经过流动、挤压、渗透而进入翻边和止转缺口凹凸结构中固化后,就在凹凸结构中紧密结合起来,金属和塑料形成机械啮合和物理吸附作用,复合在力学上形成一个连续体,表现出较高的结构强度,解决了金属壳体6和塑胶电气连接插座8的应膨胀系数引起的应力集中造成的连接可靠性及密封性差的问题,提高了连接器插头2轴向拉拔力和径向的扭矩。
电气连接插针7、pogo pin 9和壳体6装入注塑机中进行一体化注塑成型出电气连接插座8,电气连接插座8设计有模块化透气孔,可满足绝压和表压两种应用需求。本发明连接器插头2将需要人工组装的部件转化为通过工艺直接成型,解决了人工装配造成的密封性不良问题,防护等级可达为IP65,更重要的是在自动化产线中避免人工组装,实现真正的自动化生产。
当连接器插头2为电磁阀插头时,如图1和图3的左边结构,电气连接插针7经过下料冲压、折弯等工序成型为L型结构,L型末端冲孔,同时对pogo pin 9的末端进行加固结构设计,电气连接插针7的L型结构末端冲孔和pogo pin 9的加固末端通过压铆连接,可确保电气连接插针7和pogo pin 9的同轴度及连接可靠性。对电气连接插针7表面进行了清洗、镀银及氧化处理,增加了金属和塑料分子间的范德华力,以得到电气连接插针7和电气连接插座8更高的界面结合强度。
当连接器插头2为M12圆形航空插头时,如图1和图3的右边结构,电气连接插针7分成M12圆形航空电气插针和连接件两部分,电气插针经过机加成型,连接件经过冲压成型,电气插针和连接件通过压铆连接形成L型结构,L型末端冲孔,同时对pogo pin 9的末端进行加固结构设计,电气连接插针7的L型结构末端冲孔和pogo pin 9的加固末端通过压铆连接,可确保电气连接插针7和pogo pin 9的同轴度及连接可靠性。对电气连接插针7表面进行了清洗、镀金处理,增加了金属和塑料分子间的范德华力,以得到电气连接插针7和电气连接插座8更高的界面结合强度。
连接器插头2装配在Core模块1上,连接器插头2的定位柱插入PCB组件5的插头定位槽中,这个可保证连接器插头2的pogo pin 9与PCB组件5上的金手指可实现精准快速电气连接,不出现偏位及卡顿现象,更重要的是在自动化产线中便于快速准确实现自动化装配。连接器插头2和Core模块1进行圆周激光焊接,具体为将基座3和壳体6进行圆周激光焊接,实现整机密封及完成。
本发明所述压力变送器的组装方法,包括以下过程:
激光设备或摄像识别设备通过识别基座3上的定位槽和压力传感器4充油孔、销钉或钢珠实现芯体定位,再通过端面激光焊接实现压力传感器4和基座3的固定及密封。
通过将PCB组件5的凸点和金属圆筒的卡槽进行卡位,将PCB组件5和基座3组装,并且通过点铆机点铆固定;将压力传感器4的科伐管脚和PCB组件5通过自动焊锡机过孔焊接,实现电气接通。
将电气连接插针7经过机加、压变、折弯、冲孔等工序后和pogo pin 9连接,再将组装后的pogo pin9和电气连接插针7与壳体6进行一体化注塑成型出电气连接插座8。
连接器插头2的定位柱插入PCB组件5的插头定位槽中,顶层PCB板通过镀金手指与pogo pin9连接,再将基座3和壳体6进行圆周激光焊接,实现整机密封及完成。
以上内容仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种压力变送器,其特征在于,包括Core模块(1)和连接器插头(2);
Core模块(1)包括同轴依次连接的基座(3)、压力传感器(4)和PCB组件(5),基座(3)包括底座和金属圆筒,压力传感器(4)位于底座顶部,且位于金属圆筒中,底座顶部设置有传感器定位槽;金属圆筒朝向PCB组件(5)的端部设置有卡槽,PCB组件(5)朝向金属圆筒的端部设置有径向的凸点;
连接器插头(2)包括同轴依次连接的壳体(6)、电气连接插座(8)、pogo pin(9)和电气连接插针(7),电气连接插座(8)采用一体化注塑成型;
PCB组件(5)远离基座(3)的端部位于壳体(6)中与pogo pin(9)连接,PCB组件(5)远离基座(3)的端部设置有插头定位槽。
2.根据权利要求1所述的压力变送器,其特征在于,金属圆筒朝向PCB组件(5)的端部,径向向内翻折,将PCB组件(5)底部扣压。
3.根据权利要求1所述的压力变送器,其特征在于,PCB组件(5)包括底层PCB板、顶层PCB板和连接铜柱,底层PCB板与顶层PCB板均与连接铜柱连接,底层PCB板与金属圆筒连接,顶层PCB板和pogo pin(9)连接。
4.根据权利要求3所述的压力变送器,其特征在于,顶层PCB板上设置有镀金手指,顶层PCB板通过镀金手指与pogo pin(9)连接。
5.根据权利要求1所述的压力变送器,其特征在于,壳体(6)在其与电气连接插座(8)的连接处设置有径向的翻边和止转缺口。
6.根据权利要求1所述的压力变送器,其特征在于,电气连接插座(8)上设置有模块化透气孔。
7.根据权利要求1所述的压力变送器,其特征在于,当电气连接插针(7)为电磁阀插头时,电气连接插针(7)末端为L型,末端和pogo pin(9)压铆连接。
8.根据权利要求1所述的压力变送器,其特征在于,当电气连接插针(7)为M12圆形航空插头时,电气连接插针(7)末端连接有连接件,电气连接插针(7)和连接件呈L型结构,连接件和pogo pin(9)压铆连接。
9.根据权利要求1所述的压力变送器,其特征在于,壳体(6)采用不锈钢制成,电气连接插针(7)采用黄铜或锡青铜制成,pogo pin(9)采用黄铜制成。
10.一种基于权利要求1-9任意一项所述压力变送器的组装方法,其特征在于,包括以下过程;
通过识别基座(3)上的传感器定位槽和压力传感器(4)充油孔、销钉或钢珠,将基座(3)和压力传感器(4)进行定位及组装,再通过端面激光焊接将基座(3)和压力传感器(4)固定及密封;
通过将PCB组件(5)的凸点和金属圆筒的卡槽进行卡位,将PCB组件(5)和基座(3)组装,并且点铆固定;将压力传感器(4)的科伐管脚和PCB组件(5)过孔焊接;
将pogo pin(9)和电气连接插针(7)组装后,再将组装后的pogo pin(9)和电气连接插针(7)与壳体(6)进行一体化注塑成型出电气连接插座(8);
将PCB组件(5)远离基座(3)的端部插入壳体(6)中与pogo pin(9)连接,再将基座(3)和壳体(6)焊接。
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