CN201673006U - 压力传感器故障监测电路 - Google Patents

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Abstract

压力传感器故障监测电路，包括输出电压检测电路和微控制器，所述输出电压检测电路的输入端连接在压力传感器的信号端，输出电压检测电路的输出端连接微控制器的输入，微控制器的输出与喷涂机内电机驱动电路的控制端相连。所述输出电压检测电路包括差分放大器，所述差分放大器的输入端作为输出电压检测电路的输入端，在差分放大器的输入端还并联有一个滤波电容C1，差分放大器的输出端与滤波电路的输入相连，滤波电路的输出连接到微控制器的输入；在差分放大器的REG引脚上连接有放大倍数调整电阻R5，在差分放大器的VREF引脚连接有输出偏移电路。本实用新型可以实时监测传感器的工作状态并识别出传感器断线和压力严重漂移的故障状态。

Description

压力传感器故障监测电路
技术领域
本实用新型涉及压力传感器的压力检测及监测电路，具体涉及一种用于高压无气喷涂机内的压力传感器监测电路结构，属于电子技术领域。
背景技术
高压无气喷涂是一较先进的喷涂方法，其采用增压泵将涂料增至高压，通过很细的喷孔喷出，使涂料形成扇形雾状(常用压力60-300kg/cm2)。由于涂料里不混入空气，以及较高的涂料传递效率和生产效率，从而在墙体和金属表面形成致密的涂层，使无气喷吐表面质量明显的优于空气喷涂。因此，高压无气喷涂机的应用越来越普遍。但是，高压无气喷涂机对涂料的压力控制要求极为严格，需要设置压力传感器来检测和控制系统内部的压力状况，才能保持稳定的输出压力，防止设备出现故障。
现有技术中，高压无气喷涂机的控制系统是采集传感器输出电压，检测液压活塞泵的输出压力，然后反馈给控制器调整电机的驱动电流，实现压力的闭环控制，从而稳定输出压力。但是，现有的控制系统无法判断传感器信号的有效性，当传感器出现断线或严重漂移后，无法比较具体的判断液压系统的真实压力，从而可能造成液压压力飙升，超出管线的实际承受能力后，损坏设备或影响操作人员的安全。
实用新型内容
针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的在于提供一种能够监测压力传感器信号的有效性，判断液压系统的真实压力，防止设备损坏或影响操作的压力传感器故障监测电路。
本实用新型的技术方案：压力传感器故障监测电路，包括输出电压检测电路和微控制器(MCU)，所述输出电压检测电路的输入端连接在压力传感器的信号端，输出电压检测电路的输出端连接微控制器的输入，微控制器的输出与喷涂机内电机驱动电路的控制端相连。
进一步，所述输出电压检测电路包括差分放大器，所述差分放大器的输入端作为输出电压检测电路的输入端，在差分放大器的输入端还并联有一个滤波电容C1，差分放大器的输出端与滤波电路的输入相连，滤波电路的输出连接到微控制器的输入；在差分放大器的REG引脚上连接有放大倍数调整电阻R5，在差分放大器的VREF引脚连接有输出偏移电路。所述滤波电路是由电阻R6和电容C2组成，所述输出偏移电路是由电阻R7和二极管D1构成。
进一步，所述差分放大器为AD623芯片。
本实用新型的压力传感器故障监测电路解决了传统的检测电路对传感器的信号有效性难以判定的问题，在实现系统压力检测的同时，还可以监测传感器的故障状态，为系统压力控制提供了非常可靠的依据，满足了设备和人员的安全保护要求。
相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：
1、它采用应变式检测桥路、微信号仪表放大器和微控制器，在准确检测传感器压力信号的同时，还具有监测传感器的断线故障和输出信号严重漂移的故障的能力，通过将输出电压检测电路的信号与微控制器的控制程序流程相结合的方法，达到了较为准确的监测效果，使系统能够对传感器信号的有效性作出准确的判断。
2、结构简单，成本较低，有利于提高产品的市场竞争力。
3、电路可靠性好，不会因为传感器出现故障而导致监测电路损坏，从而延长了电路的使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型压力传感器故障监测电路原理图；
图2为本实用新型故障检测判断程序流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，本实用新型的压力传感器故障监测电路，主要用于监测高压无气喷涂机内压力传感器的工作状态，它包括输出电压检测电路和微控制器(微控制器即图中的MCU)；本实用新型中压力传感器是采用应变式检测桥路结构，它由电阻R1、R2、R3和R4组成，其中电阻R3为压力传感器敏感元件，应变式检测桥路电源端的正、负端分别接+5V电压和接地，压力传感器在0～22.7Mpa量程范围内；压力传感器的输出电压经滤波电容C1滤波后与差分放大器的输入端的+IN和-IN相连，在差分放大器的正、负REG引脚上连接有放大倍数调整电阻R5，R5用于调整放大器的输出电压；在差分放大器的VREF引脚连接有由电阻R7和二极管D1组成的输出电压偏移电路；其中，电阻R7的一端接+5V电压，二极管D1的反向端接地，二极管上的压降为0.5V；差分放大器的输出端接阻抗匹配电阻R6和滤波电容C2，输出0.5V～2.7V的单端对地信号；所述差分放大器为AD623芯片。
本实用新型中，差分放大器的放大倍数公式为：RG＝100K/(G-1)；RG为放大倍数调整电阻，即本图中的R5，G为放大倍数，本实施例中G为22；偏移电压为差分放大器5脚上的电压，即二级管压降，为0.5V电压。
由此计算出整个电路的输出电压：Vout＝差压信号×22+0.5V，(差压信号为0～100mV)即Vout为0.5V到2.7V之间。又根据检测得出，当R3或R2出现断线时，输出电压Vout≥4.5V，当R1或R4出现断线时，输出电压Vout＝0V。因此在判断时可以认定，当输出电压Vout＜0.3V时，表示传感器低电位断线，当输出电压Vout＞3.5V时，表示传感器高电位断线。
本电路的基本原理是把正常输出电压范围设计在一个窗口内，即0.5V≤Vout≤2.7V，如出现超出窗口范围的输出电压则可以认为有断线故障。
又由于压力传感器的输出电压与电机的输出力矩和喷涂流量有一定联系，可以认为保持某一恒定喷涂流量和压力输出，就会有对应一个电机力矩。在喷涂工作时，如压力恒定，随着涂料流量的增加，则电机输出力矩也会增加，但在停止喷涂的时候(即流量为0)，则必须保持一个最小的保持力矩才能维持恒定压力，否则整个贮压系统就会让电机反转。
因此，可以作出判断，当系统显示某一压力，而电机停止的时候，可以通过查表，对应的施加一个大于其保持力矩的启动力矩，此时电机应该启动，如1秒内电机不转动，则认为系统的真实压力大于显示的压力，电机启动力矩不够，故可以认为传感器严重上漂。相反如系统正常运行，在进行喷涂作业，如施加的工作力矩还小于此压力下，零流量时的保持力矩，同时电机1秒内不停下来，则可以认为传感器严重下漂，因为系统真实压力小于显示压力，电机的驱动力矩明显过头了。
参见图2，即为微控制器对压力传感器的综合判断流程：当系统保持某一压力，而电机停止的时候，微控制器先对检测的输微控制器号进行判断，若Vout＜0.3V，则通过显示终端输出传感器低电位断线的提示；若Vout≥0.5V，则启动电机上的PWM脉宽调制，对应的施加一个大于保持力矩的启动力矩，如1秒内电机不转动，则认为系统的真实压力大于显示的压力，电机启动力矩不够，故可以认为传感器严重下漂(即电路产生误差，输出值小于实际值)并通过显示终端输出结果；如系统正常运行，则继续检测输出电压，若Vout＞3.5V，则通过显示终端输出传感器高电位断线提示，若Vout≤3.5V，则表示电机正常运行；然后继续启动电机上的PWM脉宽调制，并使施加的工作力矩小于零流量时的保持力矩，若电机1秒内不停下来，则可以认为传感器严重上漂(即电路产生误差，输出值大于实际值)，显示终端输出检测结果，表示系统内部真实压力小于显示压力，电机的驱动力矩大于实际需求，若电机停止后，微控制器则完成一个检测循环，同时自动开始下一循环的检测判断，以此往复，达到实时监测的目的。
采用本实用新型，可以实现系统压力的检测的同时，还可以监测传感器的故障状态，为系统压力控制提供了非常可靠的依据，满足了设备和人员的安全保护要求。
本实用新型的故障监测电路还可以推广到其他一些需要实现精确压力控制的领域，比如比例电液阀等方面的应用，因此具有很好的市场推广价值。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.压力传感器故障监测电路，其特征在于，包括输出电压检测电路和微控制器，所述输出电压检测电路的输入端连接在压力传感器的信号端，输出电压检测电路的输出端连接微控制器的输入，微控制器的输出与喷涂机内电机驱动电路的控制端相连。
2.根据权利要求1所述的压力传感器故障监测电路，其特征在于，所述输出电压检测电路包括差分放大器，所述差分放大器的输入端作为输出电压检测电路的输入端，在差分放大器的输入端还并联有一个滤波电容C1，差分放大器的输出端与滤波电路的输入相连，滤波电路的输出连接到微控制器的输入；在差分放大器的REG引脚上连接有放大倍数调整电阻R5，在差分放大器的VREF引脚连接有输出偏移电路。
3.根据权利要求1所述的压力传感器故障监测电路，其特征在于，所述差分放大器为AD623芯片。
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