CN114323329A - 温压传感器和用于温压传感器通信的信号帧 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种温压传感器和用于温压传感器通信的信号帧，涉及汽车零部件技术领域，温压传感器包括电路板总成、压力感应模块和温度感应模块，压力感应模块通过插头总成连接至电路板总成，插头总成和压力感应模块分别设置于电路板总成的两个面；温度感应模块通过金属弹片与压力感应模块连接；其中，温度感应模块居中设置于温压传感器的轴心位置，并采用半暴露的方式采集被测介质的温度信号；压力感应模块用于测量压力信号；电路板总成用于对温度信号和压力信号进行校准处理及输出。本申请避免增加线束的同时提升了介质测量的及时性和准确性，还可以实时的对信号进行校准处理，提升了设备的功能性。

Description

温压传感器和用于温压传感器通信的信号帧

技术领域

本发明涉及汽车零部件技术领域，具体而言，涉及一种温压传感器和用于温压传感器通信的信号帧。

背景技术

随着汽车智能化、节能化的发展，需要车用压力传感器和温度传感器采用集成的方式进行温度和压力信号的采集。

相关技术中，温压传感器基本是温度和压力单独进行采集传输的方案，例如，在单温度信号的基础上，增加一路温度信号，温度信号借用压力传感器的地线，除此之外，温度测量和压力测量再无“交集”。

然而，这种方式导致传感器的插接件需要从3针变成4针，线束也需要同步增加，并且目前的方案只是单独的分别对温度信号压力信号进行采集，无法对温度的漂移进行补偿，也无法实现温度的诊断等功能，导致用户体验不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种温压传感器和用于温压传感器通信的信号帧，避免增加线束的同时提升了介质测量的及时性和准确性，还可以实时的对信号进行校准处理，提升了设备的功能性。

第一方面，本发明提供一种温压传感器，所述温压传感器包括电路板总成、压力感应模块和温度感应模块，所述压力感应模块通过插头总成连接至所述电路板总成，所述插头总成和所述压力感应模块分别设置于所述电路板总成的两个面；所述温度感应模块通过金属弹片与所述压力感应模块连接；

其中，

所述温度感应模块居中设置于所述温压传感器的轴心位置，并采用半暴露的方式采集被测介质的温度信号；

所述压力感应模块用于测量压力信号；

所述电路板总成用于对所述温度信号和压力信号进行校准处理及输出。

在可选的实施方式中，还包括：采用半封闭的方式对所述电路板总成、压力感应模块和温度感应模块进行固定的外壳；所述外壳的底部设置有螺纹孔；

所述温度感应模块为热敏电阻支架总成；所述热敏电阻支架总成从所述外壳内部插入所述外壳底部的螺纹孔；所述热敏电阻支架总成包括所述金属弹片、塑料支架、热敏电阻以及热敏电阻保护套筒；

其中，所述塑料支架和金属弹片固定连接，连接所述塑料支架的所述金属弹片的第一端穿过所述塑料支架与所述热敏电阻连接；所述金属弹片的第二端为折弯结构，所述折弯结构的末端包括指定形状的接触点，所述接触点与压力感应模块的连接电极相连。

在可选的实施方式中，所述塑料支架包括接触所述压力感应模块的第一面和接触所述温度感应模块的第二面；

所述第一面上设置有凹槽，所述凹槽用于安装弹性垫片，所述第二面上设置有凸台，所述凸台上设置有球形凹陷；

相应的，所述热敏电阻保护套筒的第一端设置有导流槽；所述导流槽的槽深基于热敏电阻的感温头的位置设置；所述热敏电阻保护套筒的第二端设置有球形凸起，与所述塑料支架的第二面的球形凹陷接合。

在可选的实施方式中，所述热敏电阻保护套筒外源设置有指定数量的筋结构，所述筋结构为具有指定拔模斜度的筋结构。

在可选的实施方式中，所述压力感应模块为陶瓷电容；所述陶瓷电容包括依次连接的膜片、金属电极、电容基座和指定数量的PIN针；

其中，所述金属电极包括测量电极和连接电极，所述金属电极通过导电环氧银胶与所述PIN针连接；

所述电容基座上设置有与所述PIN针的数量相同的漏斗形的贯穿孔，通过在所述贯穿孔中注射环氧银胶与PIN针连接。

在可选的实施方式中，还包括环绕所述测量电极的保护电极；其中，所述保护电极圆环内径与测量电容的间隙不大于1mm，且所述保护电极圆环外径不大于密封空气腔的半径。

在可选的实施方式中，所述电路板总成为单层柔性电路板总成；所述单层柔性电路板总成包括信号采集模块、信号处理模块和外围防护模块；

其中，

所述信号采集模块通过设置在所述单层柔性电路板总成的导线和焊盘与所述陶瓷电容连接的所述PIN针进行连接，其中，通过3个PIN针采集所述陶瓷电容的电容值，并由所述信号处理模块计算压力值；通过另外2个PIN针检测热敏电阻的阻值，并通过所述信号处理模块基于所述阻值计算温度值；

所述外围防护模块至少包括防反接二极管、限流电阻、组合电容滤波器、TVS，用于电气及EMC防护。

在可选的实施方式中，所述电路板总成还包括校准微处理器，所述校准微处理器用于对温度信号和压力信号进行校准处理，其中，所述校准处理包括零点漂移校准，非线性校准、灵敏度校准和温度补偿校准的一种或多种。

第二方面，本发明提供一种用于温压传感器通信的信号帧，所述信号帧包括帧头和响应；所述帧头包括间隔场、同步场和PID场，所述响应包括4个字节，所述4个字节用于通过指定bit的划分进行压力测量、温度测量、压力异常诊断、温度异常诊断、校验和异常诊断、位异常诊断及升级操作。

在可选的实施方式中，所述信号帧包括第一字节、第二字节、第三字节和第四字节，每个字节包括8个bit；其中，

第一字节的bit_0至第二字节的bit_2用于进行压力测量；所述压力测量的范围为0bar～100bar；

第二字节的bit_3至第三字节的bit_3用于进行温度测量；所述温度测量的范围为-50℃～180℃；

第三字节的bit_4用于压力异常诊断；

第三字节的bit_5用于温度异常诊断；

第三字节的bit_6用于校验和异常诊断；

第三字节的bit_7用于位异常诊断；

第四字节用于通过指定bit的设置进行硬件版本升级和软件版本升级。

本发明实施例提供的温压传感器和用于温压传感器通信的信号帧，该温压传感器包括电路板总成、压力感应模块和温度感应模块，压力感应模块通过插头总成连接至电路板总成，插头总成和压力感应模块分别设置于电路板总成的两个面；温度感应模块通过金属弹片与压力感应模块连接；其中，温度感应模块居中设置于温压传感器的轴心位置，并采用半暴露的方式采集被测介质的温度信号；压力感应模块用于测量压力信号；电路板总成用于对温度信号和压力信号进行校准处理及输出。该方式通过半暴露的方式采集被测介质的温度信号，可以使温度感应模块直接和被测介质接触，提升对介质测量的及时性，同时由于温度传感器位于整个温压传感器的轴心上，提升了测量精度；通过插头总成将压力感应模块连接至电路板总成，避免了增加线束的问题，同时通过设置电路板总成，还可以实时的对信号进行校准处理，提升了设备的功能性。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。

图1为本发明实施例提供的一种温压传感器的结构图；

图2为本发明实施例提供的另一种温压传感器的结构图；

图3为本发明实施例提供的一种温度感应模块的结构图；

图4为本发明实施例提供的一种压力感应模块的结构图；

图5为本发明实施例提供的一种电路板总成的结构图；

图6为本发明实施例提供的一种温压传感器的结构图。

图7为本发明实施例提供的一种通信帧结构的示意图。

图标：1-电路板总成；2-压力感应模块；3-温度感应模块；4-插头总成；5-金属弹片；6-外壳；7-螺纹孔；8-塑料支架；9-热敏电阻；10-热敏电阻保护套筒；11-膜片；12-电容基座；13-连接电极；14-基座电极；15-膜片电极；16-导电环氧银胶；17-PIN针；18-陶瓷电容；19-热敏电阻支架总成；20-密封圈；21-弹性垫片；22-外围防护模块；23-柔性电路一；24-柔性电路二；25-热敏电阻连接焊盘；26-插头总成连接焊盘；27-陶瓷电容连接焊盘。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，市场上常见的温度压力传感器设计方案中，压力测量方案有MEMS、陶瓷电阻、陶瓷电容、玻璃微熔、溅射薄膜等。MEMS方案无法达到2倍过载压力和3倍爆破压力或更高的要求；陶瓷电阻方案温漂大，一致性很难保证，很难实现绝压测量，所以也难以实现低成本的大批量生产；玻璃微熔、溅射薄膜对低压不敏感，且工艺复杂，无法实现绝压测量等缺点，尤其是在中低压段(＜10MPa)不是优选方案；陶瓷电容由于介质兼容性好、成本低廉、扛过载爆破压力优良等优点成为中低压测量的首选方案，但是如何“穿过”陶瓷电容将温度信号传输至调理电路，是一个行业难题。

当前行业温度测量方案多数选择NTC热敏电阻方案，相对于PT铂电阻方案，NTC电阻价格“物美价廉”，由于温压传感器密封的要求，行业内选择的方案为热敏电阻和保护壳注塑的方案，这种方案的优点是可以将热敏电阻进行密封保护，同时易于实现温压传感器总成的密封要求，但是这种方案也带来了一个问题，即温度传感器的响应时间会很长，难以满足对测量响应时间短的要求，如使用塑料包覆的热敏电阻t63可能达到15s，即使使用导热性良好的黄铜外壳，注导热硅脂的方案也要5s的时间，如果可以暴露热敏电阻，则响应时间可提升至2s，暴露热敏电阻虽然提升了响应时间，但是也带来了问题，如何保护热敏电阻不被外力损坏，如何实现传感器总成的密封都成为新的难题。

相对于传统单温度和单压力的传感器，温度压力集成的方案还需要解决温度信号和压力信号集成传输的问题，相关技术中已经有温度和压力单独传输的方案，这种方案相当于在单温度信号的基础上，增加一路温度信号，温度信号借用压力传感器的地线，除此之外，温度测量和压力测量再无“交集”，这种方案原理简单，但是也带来了问题，首先插接件需要从3针变成4针，线束也需要同步增加，无法对温度的漂移进行补偿，也无法实现温度的诊断等功能，所以如何实现信号的集成、处理、诊断也是温压传感器亟需解决的问题。基于此，本发明实施例提供的一种温压传感器和用于温压传感器通信的信号帧，以至少部分地解决相关技术方案中存在的不足。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种温压传感器进行详细介绍，参见图1所示，温压传感器包括电路板总成1、压力感应模块2和温度感应模块3，其中，压力感应模块2通过插头总成4连接至电路板总成1，插头总成4和压力感应模块2分别设置于电路板总成1的两个面，该插头总成为具有PIN针的插头总成；温度感应模块3通过金属弹片5与压力感应模块2连接。

上述温度感应模块3居中设置于温压传感器的轴心位置，并采用半暴露的方式采集被测介质的温度信号。该半暴露的方式也即温度传感器下方的部分伸出外壳6，直接与被测介质接触，参见图2所示，图2中6为采用半封闭的方式对电路板总成1、压力感应模块2和温度感应模块3进行固定的外壳6，外壳6的底部设置有螺纹孔7。由于设置有该螺纹孔7，因此温度感应模块3采用半暴露的方式与测量环境接触。在一种实施方式中，螺纹孔7可以居中设置，这样也保证了温度感应模块3的居中特性。

上述压力感应模块2用于测量压力信号，并由于与电路板总成1连接，将测得的压力信号传输至电路板总成1。

上述电路板总成1用于对温度信号和压力信号进行校准处理及输出。

下面，对该温压传感器的具体结构进行详细说明。

在一种实施方式中，上述温度感应模块3为热敏电阻9支架总成，该热敏电阻9支架总成从外壳6内部插入外壳6底部的螺纹孔7，参见图3所示，热敏电阻9支架总成包括金属弹片5、塑料支架8、热敏电阻9以及热敏电阻保护套筒10。

上述塑料支架8和金属弹片5固定连接，诸如，可以将塑料支架8和金属弹片5通过注塑工艺注塑到一起。连接塑料支架8的金属弹片5的第一端穿过塑料支架8与热敏电阻9连接，金属弹片5连接热敏电阻9的该第一端设置有热敏电阻9定位结构和焊接结构，在实际生产中，可以先将热敏电阻9安放于定位结构中，再将热敏电阻9的引脚通过钎焊或电阻焊连接至热金属弹片5焊接结构上。金属弹片5的第二端为折弯结构，折弯结构的末端包括指定形状的(诸如圆形、方形等)接触点，接触点与压力感应模块2的连接电极13相连。

针对上述塑料支架8中，在一种实施方式中，金属弹片5的两端可以对称设置有两个椭圆形导流孔，从而可以实现介质快速进出。

在可选的实施方式中，塑料支架8包括接触压力感应模块2的第一面和接触温度感应模块3的第二面；

第一面上设置有凹槽，凹槽用于安装弹性垫片21，第二面上设置有凸台，凸台上设置有球形凹陷；上述方式通过在第二面设置有延伸凸台，凸台设置有球形凹陷，第一面中设置有弹性垫片凹槽，用来安装弹性垫片，安装到位的弹性垫片位于金属弹片5下方，当铆接完成后，弹性垫片可以牢牢支撑热敏金属弹片5，保证和陶瓷电容电极的连接可靠性。

相应的，热敏电阻保护套筒10的第一端设置有导流槽；导流槽的槽深基于热敏电阻9的感温头的位置设置；热敏电阻保护套筒10的第二端设置有球形凸起，与塑料支架8的第二面的球形凹陷接合。在一种实施方式中，热敏电阻9保护套一端(也即上述第一端)设置有“十”字型的导流槽，槽深在安装到位后应刚好漏出热敏电阻9的感温头，另一端(也即上述第二端)使用“一”字型开槽，内部设置有球形凸起，用来和塑料支架8的面1延伸凸起的球形凹陷配合。

优选的，热敏电阻保护套筒10外源设置有指定数量的筋结构，筋结构为具有指定拔模斜度的筋结构。在实际应用时，热敏电阻保护套筒10外圆上可以设置4条“筋”结构，“筋”结构具有一定的拔模斜度，当其装入到外壳6的螺纹孔7时，其逐渐被加紧，当装配到位时，热敏电阻9保护套就能和塑料支架8固定了。

参见图4所示，上述压力感应模块2为陶瓷电容，陶瓷电容包括依次连接的膜片11、金属电极、电容基座12和指定数量的PIN针17；其中，金属电极包括测量电极和连接电极13，测量电极包括基座电极14和膜片电极15。其中，金属电极(也即连接电极13、基座电极14和膜片电极15)通过导电环氧银胶16与PIN针17连接，连接电极13为印刷烧结在陶瓷电容基座12上的导电电极，其通过环氧导电银胶与陶瓷电容的PIN针17相连，并且该连接电极13还可以和热敏电阻9支架总成的金属弹片5相连，从而通过该连接电极13获取热敏电阻9的信号。

在具体实施时，电容基座12的厚度应保证施加满量程压力后无变形，其厚度为2～6mm。使用丝网印刷或真空溅射工艺制作极板金属电极及其焊盘，最终的电极其厚度＜1.5μm。

当施加压力P于陶瓷电容时，测量陶瓷电容的容值为C₁＝C₀+ΔC，其中C₀为初始容值，即

ΔC为施加压力P的电容变化量，其计算公式为

其中

公式中L密封空气腔的半径，P为施加的压力，u为膜片泊松比，E为膜片杨氏模量，h为膜片厚度。a为测量电极半径，d为测量电容电极初始间距，ε₀为真空介电常数，ε_r为空气相对介电常数。

测量电极尺寸的设置要考虑电容的变化量和变化率，测量电极的半径a一般设置为0.5～0.6L(L是密封空气腔的半径)。

保护电容C2设置值约等于测量电容初始值C0，即C₂≈C₀。

保护电极和参考电极一般选用金浆料印刷烧结制成，其厚度均匀，一般要求小于1.5um。

电容式传感器的电容极板之间存在静电场，由于极板边缘效应的存在，使边缘处的电场分布不均匀，造成电容的边缘效应。这相当于在传感器的电容里并联了一个附加电容。边缘效应不仅使电容式传感器的灵敏度降低，而且产生非线性，为了减小和消除电容边缘效应的影响，在一可选的实施方式中，还包括环绕测量电极的保护电极，也即在结构上增设了等电位环，其中，保护电极圆环内径与测量电容的半径接近，且保护电极圆环内径与测量电容的间隙不大于1mm，且保护电极圆环外径不大于密封空气腔的半径。防护电极与被防护电极取相同的电位，这样可以使工作极板全部面积处于均匀电场的范围。

陶瓷电容的膜片、基座材质选择为96％氧化铝陶瓷，玻璃胶为含有玻璃棒的浆料，电极一般采用金材料，PIN针采用铜锡合金或铜锌合金，表面镀镍、再镀锡或银或铜。

电容的膜片的形状为圆形，包含圆形缺口的定位结构，用于保证电极印刷精度及合片烧结的定位精度，厚度根据满量程电容变化量ΔC来确定，保证在此厚度下施加满量程压力后膜片产生的变形量Δd对应的电容变化量ΔC满足匹配芯片的输入要求。膜片厚度一般为0.4～0.7mm。使用丝网印刷或真空溅射工艺制作极板金属电极及其焊盘，最终的电极其厚度＜1.5μm。同时膜片设置有两处椭圆形的开口，起作用为裸露出两个连接电极，连接电极可以和热敏电阻支架总成的金属弹片相连。

在一种实施方式中，上述指定个数的PIN针可以为5根，其中3根PIN针用于连接检测压力测量电极(含环绕在测量电极外的保护电极)，另外两个为连接电极，用于连接底端的热敏电阻电极。

进一步，上述电容基座上可以设置有与PIN针的数量相同的漏斗形的贯穿孔，通过在贯穿孔中注射环氧银胶与PIN针连接，通过在孔中注射环氧银胶，然后再插入PIN针，可以实现金属导电化。

电容基座的形状为圆形，同样包含圆形缺口定位结构，用于保证电极、玻璃胶印刷精度及合片烧结的定位精度，基座上拥有5个贯穿漏斗形的孔，孔中可以注射环氧银胶，然后再插入PIN针，实现金属导电化，基座的厚度应保证施加满量程压力后无变形，其厚度为2～6mm。使用丝网印刷或真空溅射工艺制作极板金属电极及其焊盘，最终的电极其厚度＜1.5μm。

玻璃胶的形状为圆环形，环形周边包含镂空结构，用于容纳多余玻璃浆料，同时在热敏电阻连接电极处进行镂空密封，当和热敏电阻支架总成的金属弹片连接后，防止介质进入陶瓷电容的电容侧两端，避免陶瓷电容失效，厚度根据初始电容的容值C0确定，保证在此厚度下初始电容的容值C0满足匹配芯片的输入要求，其厚度为15～50μm。

本实施例提供了一种陶瓷电容的生产工艺过程，包括：膜片、基座制作清洗，电极印刷、电极烧结，电极研磨、清洁，玻璃胶印刷烧结、合片烧结，PIN针点胶及烧结，测试、检漏。

膜片、基座制作清洗工序用流延工艺制作膜片、基座，然后清洗保证产品的清洁度，避免引入杂质导致的缺陷。

电极印刷烧结工序应保证电极的印刷尺寸精度符合设置要求。

研磨、清洁工序保证产品的粗糙度及平面度符合设置要求，避免后续工艺的缺陷。

玻璃胶印刷烧结工序需要保证玻璃厚度、重量符合要求，且印刷位置正确无偏斜等缺陷。

合片烧结工序通过定位设置来保证膜片基座相对位置的定位、定向精度，其间隙通过玻璃浆料中的玻璃衬垫保证，该衬垫的软化温度高于烧结温度，烧结温度为800℃-900℃，使用水冷方式降温。

PIN针点胶及烧结工序应保证插针与电极之间的可靠的电气连接。

测试、检漏工序用于保证产品性能符合要求，且无电容漂移等缺陷。

进一步，参见图5所示，上述电路板总成为单层柔性电路板总成，包括柔性电路一23和柔性电路二24，可以降低寄生电容效应，并且具有柔性可弯折的特性，通过SMT技术将电子元件焊接的柔性电路板上。单层柔性电路板总成包括信号采集模块、信号处理模块和外围防护模块。信号采集模块通过设置在单层柔性电路板总成的导线和焊盘与陶瓷电容18连接的PIN针进行连接，其中，通过3个PIN针采集陶瓷电容的电容值，并由信号处理模块计算压力值；通过另外2个PIN针检测热敏电阻的阻值，并通过信号处理模块基于阻值计算温度值。

电路板总成上的焊盘包括热敏电阻连接焊盘25，插头总成连接焊盘26和陶瓷电容连接焊盘27，参见图5所示。

在可选的实施方式中，电路板总成还包括校准微处理器，校准微处理器用于对温度信号和压力信号进行校准处理，其中，校准处理包括零点漂移校准，非线性校准、灵敏度校准和温度补偿校准的一种或多种。

在一具体的实施方式中，信号采集模块通过柔性电路板导线和焊盘连接至陶瓷电容的5个PIN针上，其中3个PIN用于检测电容的变化来测量压力，另外2个PIN用于检测热敏电阻的阻值变化来测量温度变化。信号处理模块包括压力处理通道和温度处理通道两部分，压力处理通道包括电容激励发生器、电容检测及转化为电压的转化电路、24位模数转换器组成；温度通道包含数据选择器和24位模数转换器组成，模数转换后的数字温度和压力信号进入校准微处理器中，校准微处理器对温度和压力信号进行零点漂移校准，非线性校准、灵敏度校准、温度补偿校准，同时还可以根据客户需求调整零点以及进行量程缩放等。

此外，校准后的数据被发送至LIN收发器，LIN收发器根据LIN协议进行信号的输出，同时信号处理模块还包括必要的电源管理模块、储存模块、振荡电路以及诊断模块。

上述外围防护模块22至少包括防反接二极管、限流电阻、组合电容滤波器、TVS，用于电气及EMC防护。

本实施例提供的温压传感器，参见图6所示，外部6是金属结构的外壳，其材质一般选择为铝合金、带有镀层的铁合金或铜合金，为了降低重量和成本，除特殊的介质要求外目前多数时候选择铝合金，如6005-T5或6061-T6等铝合金，金属外壳外部为HEX24的六方设置，可配合安装扳手安装，底部设置有安装螺纹，实现客户的安装座螺纹连接，该安装座诸如可以包括设置于空调冷媒、管路、泵或阀上的安装座，通过对应的螺纹拧上就可以进行安装。由于本传感器紧凑型设置，螺纹可使用M12螺纹，减小了安装座的体积，让其可以安装在管路等空间较小的位置；热敏电阻支架总成从外壳内部插入到金属外壳的螺纹孔中，由于螺纹孔是通孔，热敏电阻支架总成19也就暴露于测量环境中了，螺纹孔是居中的，这样也保证了热敏电阻的居中特性，热敏电阻支架总成通过金属弹片连接到其上端的陶瓷电容的连接电极上，连接电极为印刷烧结在陶瓷电容基座上的导电电极，其通过环氧导电银胶与陶瓷电容的PIN针相连，陶瓷电容除具有热敏电阻的连接电极外，其膜片和基座还印刷烧结有一对压力测量电极，其组成了压力测量通道，最终所有的电极均通过陶瓷PIN针焊接至电路板总成上，电路板总成上具有专用调理芯片，调理芯片外围还设置有电气防护和EMC防护的外围电路，电路板总成的另一端通过焊盘焊接到插头总成上，除此之外，在外壳和陶瓷电容之间设置有密封圈20，密封圈根据介质的不同可选用不同的材质，其主要作用是将传感器内部与介质隔离，防止介质泄露和传感器电气失效，陶瓷电容设置有定位缺口，插头总成设置有定位凸起，总成装配时，插头总成与陶瓷电容定位配合后，装入到安装了密封圈和温度传感器支架总成的外壳中，通过铆接金属外壳的方式成为一个整体，在铆接的翻边处涂敷密封硅胶，防止传感器内部与外界环境接触，避免电气失效。因此该温压传感器的温度响应时间更快，结构更紧凑，通信更便捷(LIN总线单线传输温度与压力信号)。

当采用上述结构对温度信号和压力信号进行采集后，还可以进一步通过与LIN接收器通讯进行信号的传输。本实施例提供了一种用于温压传感器通信的信号帧，信号帧包括帧头和响应；帧头包括间隔场、同步场和PID场，符合LIN标准规范。响应包括4个字节，4个字节用于通过指定bit的划分进行压力测量、温度测量、压力异常诊断、温度异常诊断、校验和异常诊断、位异常诊断及升级操作。

在一可选的实施方式中，参见图7所示，上述信号帧包括第一字节Byte1、第二字节Byte2、第三字节Byte3和第四字节Byte4，每个字节包括8个bit(bit0～bit7)。其中：

第一字节的bit_0至第二字节的bit_2用于进行压力测量，压力测量的范围为0bar～100bar。

第二字节的bit_3至第三字节的bit_3用于进行温度测量；温度测量的范围为-50℃～180℃。

第三字节的bit_4用于压力异常诊断；第三字节的bit_5用于温度异常诊断；第三字节的bit_6用于校验和异常诊断；第三字节的bit_7用于位异常诊断；该4位(也即第三字节的bit4～bit7)诊断共同组合后构建了LIN传感器的第一种诊断方式，即信号帧的诊断比特诊断。

第四字节用于通过指定bit的设置进行硬件版本升级和软件版本升级，硬件版本可以从Byte_4，bit_0开始，共4位，可实现硬件版本从0～15的升级，软件版本可以从Byte_4，bit_4开始，共4位，可实现软件版本从0～15的升级。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“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。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的描述中，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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种温压传感器，其特征在于，所述温压传感器包括电路板总成、压力感应模块和温度感应模块，所述压力感应模块通过插头总成连接至所述电路板总成，所述插头总成和所述压力感应模块分别设置于所述电路板总成的两个面；所述温度感应模块通过金属弹片与所述压力感应模块连接；

其中，

所述温度感应模块居中设置于所述温压传感器的轴心位置，并采用半暴露的方式采集被测介质的温度信号；

所述压力感应模块用于测量压力信号；

所述电路板总成用于对温度信号和压力信号进行校准处理及输出。

2.根据权利要求1所述的温压传感器，其特征在于，还包括：采用半封闭的方式对所述电路板总成、压力感应模块和温度感应模块进行固定的外壳；所述外壳的底部设置有螺纹孔；

所述温度感应模块为热敏电阻支架总成；所述热敏电阻支架总成从所述外壳内部插入所述外壳底部的螺纹孔；所述热敏电阻支架总成包括所述金属弹片、塑料支架、热敏电阻以及热敏电阻保护套筒；

其中，所述塑料支架和金属弹片固定连接，连接所述塑料支架的所述金属弹片的第一端穿过所述塑料支架与所述热敏电阻连接；所述金属弹片的第二端为折弯结构，所述折弯结构的末端包括指定形状的接触点，所述接触点与压力感应模块的连接电极相连。

3.根据权利要求2所述的温压传感器，其特征在于，所述塑料支架包括接触所述压力感应模块的第一面和接触所述温度感应模块的第二面；

所述第一面上设置有凹槽，所述凹槽用于安装弹性垫片，所述第二面上设置有凸台，所述凸台上设置有球形凹陷；

相应的，所述热敏电阻保护套筒的第一端设置有导流槽；所述导流槽的槽深基于热敏电阻的感温头的位置设置；所述热敏电阻保护套筒的第二端设置有球形凸起，与所述塑料支架的第二面的球形凹陷接合。

4.根据权利要求3所述的温压传感器，其特征在于，所述热敏电阻保护套筒外源设置有指定数量的筋结构，所述筋结构为具有指定拔模斜度的筋结构。

5.根据权利要求1所述的温压传感器，其特征在于，所述压力感应模块为陶瓷电容；所述陶瓷电容包括依次连接的膜片、金属电极、电容基座和指定数据的PIN针；

其中，所述金属电极包括测量电极和连接电极，所述金属电极通过导电环氧银胶与所述PIN针连接；

所述电容基座上设置有与所述PIN针的数量相同的漏斗形的贯穿孔，通过在所述贯穿孔中注射环氧银胶与PIN针连接。

6.根据权利要求5所述的温压传感器，其特征在于，还包括环绕所述测量电极的保护电极；其中，所述保护电极圆环内径与测量电容的间隙不大于1mm，且所述保护电极圆环外径不大于密封空气腔的半径。

7.根据权利要求5所述的温压传感器，其特征在于，所述电路板总成为单层柔性电路板总成；所述单层柔性电路板总成包括信号采集模块、信号处理模块和外围防护模块；

其中，

所述信号采集模块通过设置在所述单层柔性电路板总成的导线和焊盘与所述陶瓷电容连接的所述PIN针进行连接，其中，通过3个PIN针采集所述陶瓷电容的电容值，并由所述信号处理模块计算压力值；通过另外2个PIN针检测热敏电阻的阻值，并通过所述信号处理模块基于所述阻值计算温度值；

所述外围防护模块至少包括防反接二极管、限流电阻、组合电容滤波器、TVS，用于电气及EMC防护。

8.根据权利要求7所述的温压传感器，其特征在于，所述电路板总成还包括校准微处理器，所述校准微处理器用于对温度信号和压力信号进行校准处理，其中，所述校准处理包括零点漂移校准，非线性校准、灵敏度校准和温度补偿校准的一种或多种。

9.一种用于温压传感器通信的信号帧，其特征在于，所述信号帧包括帧头和响应；所述帧头包括间隔场、同步场和PID场，所述响应包括4个字节，所述4个字节用于通过指定bit的划分进行压力测量、温度测量、压力异常诊断、温度异常诊断、校验和异常诊断、位异常诊断及升级操作。

10.根据权利要求9所述的用于温压传感器通信的信号帧，其特征在于，所述信号帧包括第一字节、第二字节、第三字节和第四字节，每个字节包括8个bit；其中，

第一字节的bit_0至第二字节的bit_2用于进行压力测量；所述压力测量的范围为0bar～100bar；

第二字节的bit_3至第三字节的bit_3用于进行温度测量；所述温度测量的范围为-50℃～180℃；

第三字节的bit_4用于压力异常诊断；

第三字节的bit_5用于温度异常诊断；

第三字节的bit_6用于校验和异常诊断；

第三字节的bit_7用于位异常诊断；

第四字节用于通过指定bit的设置进行硬件版本升级和软件版本升级。

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