CN202119585U - 一种便携式数字压力表 - Google Patents

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连光耀
张连武
张倩
闫鹏程
冯广斌
吕艳梅
韩守红
王韶光
王凯
梁伟杰
张勇
谢大兵
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Abstract

本实用新型公开了一种便携式数字压力表，包括单片机、压力传感器、键盘和LCD显示器，所述压力传感器与单片机的A/D转换模块连接，键盘与单片机的I/O驱动模块连接，LCD显示器与单片机的液晶驱动模块连接。本实用新型的有益效果是：通过采用内部集成CPU、存储器、多时钟源、A/D转换模块、I/O驱动模块以及液晶驱动模块的单片机和压力传感器，并在单片机内嵌入相应的软件系统，使得本实用新型提供的便携式数字压力表同时具备对液压系统的液压和液量的准确测试功能；另外，对于系统液量的测试不需要在油液内部添加传感器，使用起来更加方便有效。

Description

一种便携式数字压力表
技术领域
本实用新型涉及一种便携式数字压力表，适用于液压系统测试领域。
背景技术
许多大型工程设备，如大型起重机、重型卡车等，液压系统作为此类设备的重要组成，是设备正常工作的基础，也是保障设备正常维护的重要组成部分。液压系统的液量、液压是衡量其技术状态的重要指标，对其进行测试显得尤为重要。目前，对液压系统的液压和液量的测试分别有专门的测试设备，然而同时具备对液压和液量测试功能的设备还很少。
一般来说，液量测试主要通过标尺读数进行判别，然而对于许多设备，其内部结构复杂，密封性要求严格，不允许在油液内部添加传感器。对于此类设备，采用传统的方法无法对其液量进行有效测试。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种在无传感器条件下，同时具备对液压系统的液压和液量进行测试功能的一种便携式数字压力表。
为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种便携式数字压力表，包括单片机、压力传感器、键盘和LCD显示器，所述压力传感器与单片机的A/D转换模块连接，键盘与单片机的I/O驱动模块连接，LCD显示器与单片机的液晶驱动模块连接。
所述单片机采用MSP430系列单片机，所述压力传感器采用PTH501型压力传感器。
本实用新型的软件系统采用嵌入式系统IAR Embedded WorkbenchEW430开发，工作过程为：系统程序在启动完成初始化后进入休眠状态，等待按键信号触发中断，唤醒CPU进入活动状态处理键盘中断事件，处理完毕后CPU再次进入休眠状态模式。压力信号采集是由定时器中断服务程序完成的，定时间隔为1000ms，进入该中断服务程序后首先打开压力传感器供电电源，再采集输入信号进行处理，最后关闭电源退出活动模式，整个过程约100ms。由于系统大部分时间处于休眠状态，在线活动状态时间很短，系统能耗得到显著降低。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：通过采用内部集成CPU、存储器、多时钟源、A/D转换模块、I/O驱动模块以及液晶驱动模块的单片机和压力传感器，并在单片机内嵌入相应的软件系统，使得本实用新型提供的便携式数字压力表同时具备对液压系统的液压和液量的准确测试功能；另外，对于液量的测试不需要在油液内部添加传感器，使用起来更加方便有效。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型的硬件结构框图；
图2是本实用新型软件系统框图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型所述的一种便携式数字压力表，包括单片机、压力传感器、键盘和LCD显示器，所述压力传感器与单片机的A/D转换模块连接，键盘与单片机的I/O驱动模块连接，LCD显示器与单片机的液晶驱动模块连接。
上述单片机采用T1公司生产的MSP430系列单片机，该单片机在单一芯片内集成了CPU、RAM&FLASH存储器、多时钟源、A/D转换模块、I/O驱动模块和液晶驱动模块。
上述压力传感器采用PTH501型压力传感器，其稳定性好、耐用、寿命长，一般无人为损坏的情况下使用寿命可达10年，精度为0.1%FS（满量程），输出信号为4～20mA。
上述键盘每个I/O位可以独立编程，输入、输出、中断允许任意组合；上述LCD显示器为四位数码段式液晶，它提供低频交流电压驱动，完成液晶显示任务。
对于电源电压，在实际电路中应该尽可能地选择低电压。对MSP430而言，最低电压可达1.8V。系统设计了两路电源：一路是为CPU主系统供电的3V电源，另一路是为压力传感器供电的3.3V电源。电源带有使能控制，只有在采集信号时工作，其余外接32768Hz的晶振作为辅助低频时钟ACLK，用于一些低频率应用场合，同时在CPU内部使用数字控制振荡器DCO的锁频环技术，将ACLK倍频升高，作为系统的主时钟MCLK，满足高速任务要求。
如图2所示，本实用新型的软件系统的工作过程为：系统程序在启动完成初始化后进入休眠状态，等待按键信号触发中断，唤醒CPU进入活动状态处理键盘中断事件，处理完毕后CPU再次进入休眠状态模式。压力信号采集是由定时器中断服务程序完成的，定时间隔为1000ms，进入该中断服务程序后首先打开压力传感器供电电源，再采集输入信号进行处理，最后关闭电源退出活动模式，整个过程约100ms。
本实用新型的工作原理如下：
液压系统经过长期使用，液体可能渗漏，导致筒内气体初压力                                               
Figure 2011202164154100002DEST_PATH_IMAGE002
和初体积
Figure 2011202164154100002DEST_PATH_IMAGE004
发生改变，直接影响其正常使用。
气体初压力
Figure 266598DEST_PATH_IMAGE002
与初体积
Figure 183738DEST_PATH_IMAGE004
的变化规律为：
式中，
Figure 963476DEST_PATH_IMAGE002
表示气体初压力，
Figure 296368DEST_PATH_IMAGE004
表示气体初体积，表示向液压系统中注入液量后，液量高度的增加值，
Figure 2011202164154100002DEST_PATH_IMAGE010
表示液量高度增加时的气体压力，表示液量高度增加
Figure 120153DEST_PATH_IMAGE008
时的气体体积。
以上式子经过变形之后为：，其中，
Figure 2011202164154100002DEST_PATH_IMAGE016
表示筒内活塞的工作面积。
设表示筒内的总容积，表示筒内原有的液体体积，则有：
Figure 2011202164154100002DEST_PATH_IMAGE022
进一步得到：
Figure 2011202164154100002DEST_PATH_IMAGE024
令
Figure 2011202164154100002DEST_PATH_IMAGE026
，则若
Figure 511820DEST_PATH_IMAGE008
为定值，那么
Figure DEST_PATH_IMAGE028
为定值，也就是说注入或放出液压系统内一定量得液量，筒内气体的初压力和末压力是成严格线性关系的，即
Figure 648404DEST_PATH_IMAGE010
与
Figure 317282DEST_PATH_IMAGE002
为线性关系，斜率为
Figure DEST_PATH_IMAGE030
。
基于上述原理，液压系统的液量测试可采取向液压系统内注入定量的液体，根据本实用新型所述的便携式数字压力表所测得的筒内气体初压和末压求出值，进而得到相应的液压系统液量
Figure 450006DEST_PATH_IMAGE020
的表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE032
。由于向液压系统注入的液体体积已知，即
Figure 879851DEST_PATH_IMAGE028
已知，根据上式即可得到液压系统的初始液量
Figure 308427DEST_PATH_IMAGE020
的值。

Claims (2)

1.一种便携式数字压力表，其特征在于：它包括单片机、压力传感器、键盘和LCD显示器，所述压力传感器与单片机的A/D转换模块连接，键盘与单片机的I/O驱动模块连接，LCD显示器与单片机的液晶驱动模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种便携式数字压力表，其特征在于：所述单片机采用MSP430系列单片机，所述压力传感器采用PTH501型压力传感器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103983379A (zh) * 2014-04-11 2014-08-13 东莞市捷科自动化设备有限公司 多功能便携式弹力测试仪

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