CN202533212U - 动态等效模式的电子式机油压力传感器 - Google Patents

Abstract

广适性与通配性强的动态等效模式的电子式机油压力传感器，壳体内设有电子线路板和压力检测元件；所述电子线路板上设有信号放大电路、温度检测电路、信号处理单元、PWM输出电路和报警电路；所述线路板上还设有电流检测电路和电压检测电路；当PWM发生变化时，信号处理单元通过接收电流检测电路测定的实时消耗电流I和电压检测电路测定的实时输入电压V，计算出等效电阻R等效＝V/I，如果R等效与当前需要的输出电阻值不同，就调整输出的PWM值，直到与需要的输出电阻值相同，从而动态找到和电阻式传感器匹配的PWM值，达到与传统电阻式传感器驱动十字线圈压力表一致的效果。本实用新型适合作机油压力传感器，用于机油压力测量仪器。

Description

动态等效模式的电子式机油压力传感器

技术领域

本实用新型涉及压力测量器件，特别是电子式压力传感器。

背景技术

机油压力传感器应用于多种领域与场合。如汽车等各种内燃机车辆的发动机都是靠机油来润滑的，一旦机油压力过低就会因缺油发生干摩擦，造成剧烈的磨损和发热，损坏发动机。因此，需要在汽车上安装机油压力测量装置，监测机油压力，防止油压过低而损坏发动机。机油压力传感器是机油压力测量装置的主要构成部分。电子式机油压力传感器相比于传统的电阻式机油压力传感器，具有寿命长、精度高、反应时间短、调试简单的特点。而由于每个仪表厂生产的十字线圈压力表都是按照规定电阻进行匹配生产和校准的，并且每家表厂生产表的内阻不一致，导致已有的电子压力传感器在驱动十字线圈压力表时，不能像电阻式传感器一样达到通配，只能适应一家表厂的要求。为了匹配每家表厂生产的压力表，就必须在同一系列下衍生出很多不同型号的传感器，这样十分不利于传感器的生产和市场推广。

发明内容

本实用新型要解决已有电子式机油压力传感器不能广适通配于各家仪表厂生产的压力表，为此提供本实用新型的一种动态等效模式的电子式机油压力传感器，这种电子式机油压力传感器能适配于各家表厂生产的压力表。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是在壳体内设有电子线路板和压力检测元件；所述电子线路板上设有信号放大电路、温度检测电路、信号处理单元、PWM输出电路和报警电路；

所述压力检测元件的硅膜片上所设的压阻等效电路的输出端与所述电子线路板上的信号放大电路连接；

所述信号放大电路是与所述压力检测元件的压阻等效电路输出端连接、对输出电压放大的电路；

所述温度检测电路是对所述压力检测元件环境温度作检测，并为压力检测元件输出电压提供温度补偿的电路；

所述信号处理单元是与所述信号放大电路输出端以及所述温度检测输出端连接，计算实时压力和温度并输出PWM信号的电路；

所述PWM输出电路是与所述信号处理单元一输出端连接的输出PWM信号驱动压力表的电路；

所述报警驱动电路是与所述信号处理单元又一输出端连接的输出报警信号的电路；

其特殊之处是：所述线路板上还设有电流检测电路和电压检测电路；

所述电流检测电路一端与所述信号处理单元连接，另一端与所述PWM输出电路的输出端和传感器供电电压VCC-IN端连接；该电流检测电路由检流电阻RS1、高端电流放大电路和滤波电路相继连接构成；

所述电压检测电路由滤波电路和分压电路组成，该电压检测电路一端接传感器供电电压VCC-IN端，另一端接所述信号处理单元，将所述供电电压滤波后分压，将分压值输入信号处理单元。

本实用新型中的电流检测电路中的检流电阻RS1两端与高端电流放大电路连接，检流电阻也与所述传感器电源连接，所述高端电流放大电路输出端与电流检测电路中的滤波电路连接。

所述PWM输出电路具有NPN三极管Q1，三极管Q1基极并接电阻R1和电阻R2，电阻R2另一端接所述信号处理单元，电阻R1另一端接地，三极管Q1发射极接地，三极管Q1集电极接所述检流电阻。

本实用新型由于设有电流检测电路和电压检测电路，当PWM发生变化时，信号处理单元通过接收电流检测电路测定的传感器实时消耗电流I和电压检测电路测定的实时输入电压V，计算出传感器传感器对外的等效电阻R等效＝V/I，如果R等效与当前需要的输出电阻值不同，就调整输出的PWM值，直到与需要的输出电阻值相同。从而动态找到和电阻式传感器匹配的PWM值，达到与传统电阻式传感器驱动十字线圈压力表一致的效果，使本实用新型能通配于各家厂商生产的压力表，从而具有十分广阔的推广前景。

下面结构附图进一步说明体实用新型。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图2是本实用新型中的压力检测元件结构示意图；

图3是图2压力检测元件中硅膜片上压阻等效电路图；

图4是本实用新型中电子线路板上电路及其所连压力检测元件和外接压力表、信号灯结构示意框图；

图5是本实用新型中信号放大电路结构示意图；

图6是本实用新型中温度检测电路结构示意图；

图7是本实用新型中信号处理单元程序流程框图；

图8是本实用新型中电流检测电路中的检流电阻和PWM输出电路连接结构示意图；

图9是本实用新型中电流检测电路中的高端电路放大电路结构示意图；

图10是本实用新型中的电压检测电路结构示意图；

具体实施方式

见图1，电子式机油压力传感器，由上部金属外壳5和下部金属外壳9构成的壳体内设有电子线路板7及其电子线路所连接的压力检测元件10，电子线路板7板体厚度3.0mm～3.5mm，直径40mm，板体上、下有上部灌封胶2、下部灌封胶3覆合，可以承受16KG的介质压力，壳体内设上部密封垫圈6和下部密封垫圈8；灌封胶和密封垫圈使用温度范围为-40～125℃；报警输出端1接报警灯，PWM信号输出端4接压力表。

见图2、图3，压力检测元件10为TO-5金属封装元件，用于将压力信号转换成电信号；它具有硅膜片11、盖帽12、底座14和用于封固的硅胶13，用集成电路工艺在所述硅膜片上设制扩散压敏电阻制成图3所示压阻等效电路，当硅膜片受压时，膜片的变形使扩散电阻的阻值发生变化，其中四个电阻构成惠斯顿电桥，在+5V端加5V电压后，在Vout+和Vout-端得到一个差动电压信号。要求硅膜片在压力满量程时，Vout+和Vout-的差动电压信号在80mV～120mV之间。

见图4，电子线路板7上的电子线路由信号放大电路、温度检测电路、信号处理单元、PWM输出电路、报警输出电路、电流检测电路、电压检测电路和电源电路组成。

图5为信号放大电路，它与所述压力检测元件的压阻等效电路输出端连接，对输出电压进行放大；由于压力检测元件10输出的差动电压信号只有毫伏级，无法直接提供给信号处理单元进行处理；信号放大电路将毫伏级差动电压转换成伏级电压信号，提供给信号处理单元。信号放大电路由两个部分组成，一是电压跟随，另一是电压放大。其中运放U3A和U3B用于电压跟随，压力检测元件输出的差分信号分别接到运放U3A和U3B的正相输入端，在U3B7脚输出一个与电阻R11、R12、R13、R14、R15和压力检测单元输出信号成比例的一个电压信号。

图6为温度检测电路，它对所述压力检测元件环境温度作检测，并为压力检测元件输出电压提供温度补偿。由于压力检测元件10的输出的差动电压会随着温度的变化而变化，为了提高压力测量的精度，使用温度检测电路测量压力检测元件10环境温度，为压力检测元件10的输出的差动电压提供温度补偿；图6中，R22为高精度低温漂电阻，Rt为负温度系数热敏电阻，在T_OUTPUT端得到的分压值Vt为：

Vt＝F(Rt)

Rt是一个温度变化量，这样就可以在T_OUTPUT得到一个与温度相关的电压值，从而可以算出当前的温度值。

图7为信号处理单元的程序流程框图。所述信号处理单元与所述信号放大电路输出端、所述温度检测输出端连接，计算实时压力和温度并输出PWM信号。信号处理单元采用PIC单片机为核心，采集信号放大电路和温度检测电路输出的电压信号，计算出当前压力和温度，输出PWM信号给PWM输出电路。当PWM发生变化时，信号处理单元通过接收电流检测电路测定的传感器实时消耗电流I和实时输入电压V，计算出传感器传感器对外的等效电阻R等效＝V/I，如果R等效与当前需要的输出电阻值不同，就调整输出的PWM值，直到与需要的输出电阻值相同。调整的PWM值存到EEPROM中，作为正常工作时PWM输出的标准值，以驱动十字线圈仪表。

图8为电流检测电路中的检流电阻RS1和所述PWM输出电路连接图。图中电阻R1、电阻R2和三极管Q1组成PWM输出电路。RS1两端VCC_IN、VCC_INL接到高端电流放大电路，RS1还接传感器电源。

图9为高端电路放大电路。电路中VCC_IN、VCC_INL端连接检流电阻相应端，VCC端连电源稳压模块输出端。I_PWM端为输出端，连接电流检测电路中的RC滤波电路。

图10为电压检测电路，它由RC滤波电路和分压电路组成；图中VCC_IN为传感器供电电压，V GET端接信号处理单元。R8和EC4组成RC滤波电路，用于对VCC_IN电压进行滤波，R7和R9构成分压电路，将滤波后的分压值送给信号处理单元进行处理。

Claims (3)

1.动态等效模式的电子式机油压力传感器，壳体内设有电子线路板(7)和压力检测元件(10)；所述电子线路板上设有信号放大电路、温度检测电路、信号处理单元、PWM输出电路和报警电路；

所述压力检测元件的硅膜片(11)上所设的压阻等效电路的输出端与所述电子线路板上的信号放大电路连接；

所述信号放大电路是与所述压力检测元件的压阻等效电路输出端连接、对输出电压放大的电路；

所述温度检测电路是对所述压力检测元件环境温度作检测，并为压力检测元件输出电压提供温度补偿的电路；

所述信号处理单元是与所述信号放大电路输出端以及所述温度检测输出端连接，计算实时压力和温度并输出PWM信号的电路；

所述PWM输出电路是与所述信号处理单元一输出端连接的输出PWM信号驱动压力表的电路；

所述报警驱动电路是与所述信号处理单元又一输出端连接的输出报警信号的电路；

其特征是：所述线路板上还设有电流检测电路和电压检测电路；

所述电流检测电路一端与所述信号处理单元连接，另一端与所述PWM输出电路的输出端和传感器供电电压VCC-IN端连接；该电流检测电路由检流电阻、高端电流放大电路和滤波电路相继连接构成；

所述电压检测电路由滤波电路和分压电路组成，该电压检测电路一端接传感器供电电压VCC-IN端，另一端接所述信号处理单元，将所述供电电压滤波后分压，将分压值输入信号处理单元。

2.如权利要求1所述的机油压力传感器，其特征是所述电流检测电路中的检流电阻两端与高端电流放大电路连接，检流电阻也与所述传感器电源连接，所述高端电流放大电路输出端与电流检测电路中的滤波电路连接。

3.如权利要求2所述的机油压力传感器，其特征是所述PWM输出电路具有NPN三极管Q1，三极管Q1基极并接电阻R1和电阻R2，电阻R2另一端接所述信号处理单元，电阻R1另一端接地，三极管Q1发射极接地，三极管Q1集电极接所述检流电阻。

Images