CN114001805A - 压力传感器自动调整设备及调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明针对现有技术中洗衣机用高精度的压力传感器主要采用人工检测调试和复查，制约着企业的生产成本与产品品质的问题，提出了一种压力传感器自动调整设备及调整方法，包括调整装置和模拟水压控制箱，所述调整装置包括限位工装，限位工装上设有通气管；限位工装的正上方设有旋转调节机构，旋转调节机构随着移动机构上下移动；所述模拟水压控制箱包括箱体，箱体内设置有水桶，水桶的正上方设置有水位压力产生机构，所述水位压力产生机构包括气压产生器，气压产生器的出气口和限位工装的通气管通过气管密封连接。本发明能够自动校准压力传感器的实际输出频率到参考频率，并复查该压力传感器的实际输出频率曲线是否合格。

Description

压力传感器自动调整设备及调整方法

技术领域

本发明属于传感器设备技术领域，具体涉及一种压力传感器自动调整设备及调整方法。

背景技术

全自动洗衣机中会用到一种高精度的压力传感器来测量洗衣机内的水位，一般都采用电磁式水位压力传感器。电磁式水位压力传感器是由橡胶模（应变片）、随橡胶模上下运动的铁氧体磁芯、随磁芯位置变动而使电感量发生变化的线圈、水位设定弹簧和复位水位弹簧等组成。电磁式水位压力传感器内部装有电感线圈和电容，组成了一个LC基本振荡电路，产生振荡频率。洗衣机的盛水桶里的水位会产生压力，压力会通过气管传入传感器的进入气室，进入气室内的橡胶模片随着气压上升时，带动线圈在磁芯中向上移动，从而改变电感的数值。这个数值会传递给洗衣机的电脑板。电脑板根据数值的大小来判断是否已达到预设水位，以便发出指令，控制进水阀的通断电路，来控制进水。

电磁式水位压力传感器上有个调节螺丝可以调节磁芯的位置来调节LC振荡电路的频率进而校准压力传感器在相应水位压力时的输出频率，但是现在基本都是通过人工完成检测调试和复查，效率低下，且产品的一致性无法保证，制约着企业的生产成本与产品品质。

发明内容

本发明针对现有技术中洗衣机用高精度的压力传感器主要采用人工检测调试和复查，制约着企业的生产成本与产品品质的问题，提出了一种压力传感器自动调整设备及调整方法。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种压力传感器自动调整设备，包括调整装置和模拟水压控制箱，所述调整装置包括底座，所述底座上设置有放置压力传感器的限位工装，限位工装上设有通气管，该通气管和压力传感器的压力检测端连通；所述限位工装的正上方设置有能上下滑动的调整压力传感器上的压力值校准螺栓的旋转调节机构。

所述模拟水压控制箱包括箱体，所述箱体内设置有水桶，水桶内设有液位传感器，水桶的正上方设置有水位压力产生机构，所述水位压力产生机构包括可沿水桶竖直方向上下移动的容纳空气的壳体，壳体的一端和限位工装的通气管通过气管密封连接。

上述方案中，壳体进入装满水的水桶一定深度，该深度通过液位传感器检测控制，此时水压会挤压壳体内的空气形成气压，该气压通过气管传导给压力传感器，在此气压下，调整装置调整压力传感器上的压力值校准螺栓，校准压力传感器的设定压力值到在此液位深度的实际压力值。校准后，水位压力产生机构会带动壳体继续深入水桶内的几个固定液位点，来检验压力传感器的压力曲线和水位曲线的对应情况，来检验该压力传感器是否合格。

作为优选，所述旋转调节机构包括内部中空的旋转管，该旋转管安装驱动电机的一端封闭，旋转管内设有连接轴，连接轴的一端套设有弹簧，弹簧的一端固定在旋转管的封闭端，连接轴的另一端安装有旋拧压力值校准螺栓的调节头，调节头穿出旋转管。调节头用于调整压力传感器上的压力值校准螺栓，随着旋转管的转动带动调节头转动，进而调节压力值校准螺栓在压力传感器上的相对位置来调节压力传感器收到的压力值信号。

作为优选，连接轴靠近弹簧的轴身上固定设有垂直穿过连接轴的扭力销，扭力销的两端穿出至旋转管外，旋转管上设有供扭力销上下移动的限位导向孔。扭力销在可以在旋转管转动的时候限定连接轴同步转动，且该扭力销还可以限定连接轴上下移动的最大距离为限位导向孔的长度。

作为优选，所述导向孔的宽度和扭力销的外直径相等，保证了旋转管和连接轴一同转动时的同步性。

作为优选，所述壳体为内部中空的筒状结构，该壳体面向水桶的一端开口，另一端密封安装有气管对接阀。壳体进入水桶内水位下时，壳体内的空气会被压缩从气管对接阀端压出，壳体越深入水桶内，气体被压出的越多，该压出的气压通过气管传导给压力传感器。

作为优选，所述限位工装上的通气管设置在限位工装的外侧壁上，限位工装内设有放置压力传感器的限位腔，限位腔的底部设有压力传感器的压力检测端插入的连接管，连接管和通气管密封连通。从壳体传导过来的气压通过通气管、连接管进入压力传感器的压力检测端。

作为优选，模拟水压控制箱的表面上设有弹簧接线柱。该弹簧接线柱用于和压力传感器的信号插片电连接，用来接收压力传感器的电压信号。

本发明的实施方式还提供了一种压力传感器自动调整方法，采用上述自动调整设备进行自动调整，包含以下步骤：

壳体下行深入装满液体的水桶内一定距离，壳体内的空气受液体的压力挤压形成一定气压，该气压导向待检测的压力传感器的压力检测端；

压力传感器受压力发出的频率和该液位压力的参考频率对比并调整至参考频率相同值。

作为优选，壳体进入装满水的水桶后先通过液位传感器找水平面，然后再下降一定的距离。

作为优选，所述压力传感器频率输出值通过旋转压力值校准螺栓进行调整，直至输出频率和参考频率相同。

作为优选，所述压力值校准螺栓的旋转角度可根据压力传感器的输出频率和参考频率的差值/压力传感器以压力值校准螺栓每旋转一圈所输出的频率变化值得出。

作为优选，压力传感器的频率调整到参考频率后，壳体进一步下行至若干个固定液位，复查压力传感器的频率输出曲线和参考频率曲线是否相同。

作为优选，所述压力传感器的频率曲线符合函数f(x)=-0.014x+42.3，其中，x为液位深度，f(x)为压力传感器的输出频率。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明能够自动调节压力传感器上的压力值校准螺栓，来校准压力传感器的实际输出频率，并复查该压力传感器的实际输出频率曲线是否和参考频率曲线相同以检验该压力传感器是否合格。

附图说明

图1为调整装置的结构示意图；

图2为模拟水压控制箱的结构示意图；

图3模拟水压控制箱的侧视图；

图4限位工装的内部结构示意图；

图5为旋转调节机构的结构示意图；

图6为旋转调节机构的内部结构示意图；

图7为壳体的结构示意图；

图8为参考频率-水深线性关系图。

图中标记：1、底座；2、限位工装；3、压力传感器；4、压力检测端；5、压力值校准螺栓；6、通气管；7、连接管；8、安装板；9、滑轨；10、滑移块；11、安装座；12、驱动电机；13、气缸；14、轴承；15、旋转管；16、连接轴；17、弹簧；18、调节头；19、扭力销；20、限位导向孔；21、壳体；22、气管对接阀；23、弹簧接线柱；24、伺服电机；25、水桶；26、档位旋钮；27、限位腔。

具体实施方式

下面结合附图所表示的实施例对本发明作进一步描述：

本发明的第一实施方式涉及一种压力传感器自动调整设备，如图1到图7所示，包括调整装置和模拟水压控制箱，模拟水压控制箱模拟实际水位压力传导给调整机构，调整机构根据实际水位压力值来校准压力传感器3的设定压力值。调整装置包括底座1，所述底座1上设置有放置压力传感器3的限位工装2，限位工装2的外侧壁上设有通气管6，限位工装2内设有放置压力传感器3的限位腔27，限位腔27的底部设有压力传感器3的压力检测端4插入的连接管7，连接管7和通气管6密封连通。

底座1上还设有移动机构，移动机构包括垂直设置在底座1上的安装板8，安装板8上设有滑轨9，滑轨9上设有滑移块10，该滑移块10由气缸13推动。滑移块10上设有垂直于安装板8的安装座11，安装座11上设有旋转调节机构，该旋转调节机构穿过安装座11，为了减少旋转调节机构和安装座11之间旋转时产生的摩擦，在安装座11和旋转调节机构之间设有轴承14。旋转调节机构包括内部中空的旋转管15，该旋转管15的端封闭，该封闭端安装有驱动旋转管15旋转的驱动电机12，旋转管15内设有连接轴16，接轴靠近弹簧17的轴身上固定设有垂直穿过连接轴16的扭力销19，扭力销19的两端穿出至旋转管15外，旋转管15上设有供扭力销19上下移动的限位导向孔20。扭力销19在可以在旋转管15转动的时候限定连接轴16同步转动，且该扭力销19还可以限定连接轴16上下移动的最大距离为限位导向孔20的长度。连接轴16的一端套设有弹簧17，弹簧17的一端固定在旋转管15的封闭端，连接轴16的另一端安装有旋拧压力值校准螺栓5的调节头18，本实施例中的调节头18为能够卡入压力值校准螺栓5的槽口内的一字形螺丝刀头，调节头18穿出旋转管15。

所述模拟水压控制箱包括箱体，箱体表面设有和传感器的信号插片电性连接的弹簧接线柱23和档位旋钮，箱体内设置有水桶25，水桶25内设有液位传感器，水桶25的正上方设置有容纳空气的壳体21，壳体21的一端固定在丝杆模组的滑块上，丝杆模组的另一端安装有驱动丝杆转动的伺服电机，转动丝杆能实现滑块的上下滑动进而带动壳体21沿着丝杆长度方向上下移动。本实施例中壳体21为内部中空的筒状结构，该壳体21面向水桶25的一端开口，另一端密封安装有气管对接阀22，壳体21的出气口和限位工装2的通气管6通过气管密封连接，壳体21进入装满水的水桶25一定深度，此时桶内的水会流向壳体21内，壳体21内的空气受到液体的挤压会朝着气管对接阀22端流出，壳体21越深入水桶25，流出的空气越多，这些流出壳体21的空气通过气管传导到压力传感器3的压力检测端4，使水位压力等效于空气压力，进而校准压力传感器3在该模拟水位下所检测到的水压力。

本发明的第二实施方式涉及一种压力传感器自动调整方法，采用第一实施方式的压力传感器自动调整设备进行调整，包含以下步骤：

壳体21下行深入装满液体的水桶25内一定距离，本实施例中的液体为水，因为水的成本低、获得容易。壳体21内的空气受液体的压力挤压形成一定气压，该气压导向待检测的压力传感器3的压力检测端；壳体21进入装满水的水桶25后先通过液位传感器找水平面，然后再下降一定的距离，以保证壳体21每次下降至液位下的距离都是相同的。

压力传感器3受压力发出的频率和该液位压力的参考频率对比并调整至参考频率相同值；参考频率由客户或厂家定义，参考频率对应水位的特性曲线由函数f_(x)= -0.014x+42.3计算得来，其中，x为液位深度，f_(x)为压力传感器3的输出频率。如果待检测的压力传感器3在该检测液位时的压力输出频率和参考频率相同，则无需调整，如果压力输出频率和参考频率不同，则旋转调节机构调节该压力传感器3的压力值校准螺栓5，使压力传感器3在该液位压力下的输出频率和参考频率相同。旋转调节机构的调节步骤如下：

驱动电机12驱动旋转管15转动，然后气缸13推动滑移块10向下移动进而带动旋转调节机构也向下移动，首先调节头18会先接触到压力值校准螺栓5，在调节头18还没卡到压力值校准螺栓5的槽里时，调节头18连同连接轴16会被向上顶，弹簧17会被压缩。此时旋转管15带动连接轴16继续旋转，直到调节头18的角度正好可以卡到压力值校准螺栓5的槽里，调节头18被弹簧17向下顶，并可将扭力传递给压力值校准螺栓5，主控电脑会根据压力值校准螺栓5的旋紧或旋松来自动调节压力传感器3的压力输出频率，在调节的过程中主控电脑不停的接收压力传感器3输出的频率，直到和参考频率相同停止。而后气缸13回位，旋转调节机构回到起始位置并与产品脱离。此时调试工作完成。

进一步的，主控电脑还可以根据压力值校准螺栓5旋转一圈，压力传感器3所输出的频率变化值，计算出压力传感器3的频率和参考频率的差值需要压力值校准螺栓5旋转多少角度可以调正。更快速的旋转到位，避免旋转过头，进一步的减少调节时间。

压力传感器调节好后，壳体21进一步下行至几个固定液位，复查压力传感器3的频率输出曲线和参考频率曲线是否相同；正常情况下，压力传感器3的输出频率和液位的深度是成一定比例的线性关系，因为f=1/2π√LC，其中f为压力传感器3的输出频率，LC为振荡电路的电感和电容，压力传感器3在液位下受到的压力不同，其橡胶模片即应变片随着压力移动的距离不同，电感和磁芯的相对位置发生变化，进而压力传感器3的输出频率也不同，故压力传感器3在不同液位下的输出频率是固定的，且液位和输出频率是成一定的线性比例的。同理，压力传感器3在检测液位时的输出频率调增到参考频率后，其复查时的液位对应的输出频率也应相同，否则，该压力传感器3不合格。表1为本实施例中压力传感器3在测试和复查时其在各相应液位深度的频率输出参考值，图8为根据表1绘制成的线性图。

表1

本发明通过壳体21深入水中，使壳体21内的空气受到水压作用形成气压传导给压力传感器3，壳体21在该水深传导出的气压值即为压力传感器3在相应水深时受到的水压力值，避免了压力传感器3放入实际水压中检测的麻烦。壳体21通过气管和压力传感器3连通，气管内本身也存在空气，壳体21内的空气受水压压出后几乎不会在气管段出现衰减，且能够实时的传导到压力传感器3。壳体21停留在固定水位，其被水压压出的空气固定，传导给压力传感器3的气压固定也稳定，壳体21在水里的位置不变，传导给压力传感器3的气压不变，压力传感器3的输出频率稳定，调节压力传感器3的频率时更加精确。压力传感器3的调节通过旋转调节机构自动旋转调节，相比手工调节效率更快，精度更高，误差更小，压力传感器3的频率特性一致性更高、更稳定。

文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (13)

1.一种压力传感器自动调整设备，其特征在于：包括调整装置和模拟水压控制箱，所述调整装置包括底座（1），所述底座（1）上设置有放置压力传感器（3）的限位工装（2），限位工装（2）上设有通气管（6），该通气管（6）和压力传感器（3）的压力检测端（4）连通；所述限位工装（2）的正上方设置有能上下滑动的调整压力传感器（3）上的压力值校准螺栓（5）的旋转调节机构；

所述模拟水压控制箱包括箱体，所述箱体内设置有水桶（25），水桶（25）内设有液位传感器，水桶（25）的正上方设置有水位压力产生机构，所述水位压力产生机构包括可沿水桶（25）竖直方向上下移动的容纳空气的壳体（21），所述壳体（21）的一端和限位工装（2）的通气管（6）通过气管密封连接。

2.根据权利要求1所述的压力传感器自动调整设备，其特征在于：所述旋转调节机构包括内部中空的旋转管（15），该旋转管（15）安装驱动电机（12）的一端封闭，旋转管（15）内设有连接轴（16），连接轴（16）的一端套设有弹簧（17），弹簧（17）的一端固定在旋转管（15）的封闭端，连接轴（16）的另一端安装有旋拧压力值校准螺栓（5）的调节头（18），调节头（18）穿出旋转管（15）。

3.根据权利要求2所述的压力传感器自动调整设备，其特征在于：连接轴（16）靠近弹簧（17）的轴身上固定设有垂直穿过连接轴（16）的扭力销（19），扭力销（19）的两端穿出至旋转管（15）外，旋转管（15）上设有供扭力销（19）上下移动的限位导向孔（20）。

4.根据权利要求2所述的压力传感器自动调整设备，其特征在于：所述导向孔的宽度和扭力销（19）的外直径相等。

5.根据权利要求1所述的压力传感器自动调整设备，其特征在于：所述气压产生器（21）为内部中空的筒状结构，该壳体（21）面水桶（25）的一端开口，另一端密封安装有气管对接阀（22）。

6.根据权利要求1所述的压力传感器自动调整设备，其特征在于：所述限位工装（2）上的通气管（6）设置在限位工装（2）的外侧壁上，限位工装（2）内设有放置压力传感器（3）的限位腔（27），限位腔（27）的底部设有压力传感器（3）的压力检测端（4）插入的连接管（7），连接管（7）和通气管（6）密封连通。

7.根据权利要求1所述的压力传感器自动调整设备，其特征在于：模拟水压控制箱的表面上设有弹簧接线柱（23）。

8.一种利用权利要求1~7任一项所述的压力传感器自动调整设备进行自动调整的方法，其特征在于：包含以下步骤：

壳体（21）下行深入装满液体的水桶（25）内一定距离，壳体（21）内的空气受液体的压力挤压形成一定气压，该气压导向待检测的压力传感器（3）的压力检测端；

压力传感器（3）受压力发出的频率和该液位压力的参考频率对比并调整至参考频率相同值。

9.根据权利要求8所述的调整方法，其特征在于：所述壳体（21）进入装满水的水桶（25）后先通过液位传感器找水平面，然后再下降一定的距离。

10.根据权利要求8所述的调整方法，其特征在于：所述压力传感器（3）频率输出值通过旋转压力值校准螺栓（5）进行调整，直至输出频率和参考频率相同。

11.根据权利要求10所述的调整方法，其特征在于：所述压力值校准螺栓（5）的旋转角度可根据压力传感器（3）的输出频率和参考频率的差值/压力传感器（3）以压力值校准螺栓（5）每旋转一圈所输出的频率变化值得出。

12.根据权利要求8所述的调整方法，其特征在于：所述压力传感器（3）的频率调整到参考频率后，壳体（21）进一步下行至若干个固定液位，复查压力传感器（3）的频率输出曲线和参考频率曲线是否相同。

13.根据权利要求8所述的调整方法，其特征在于：所述压力传感器（3）的频率曲线符合函数f_(x)=-0.014x+42.3，其中，x为液位深度，f_(x)为压力传感器（3）的输出频率。

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