CN206085584U - 一种抗干扰型注塑机械薄膜压力传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种抗干扰型注塑机械薄膜压力传感器，包括一个装有电连接器接插组件的外壳和一个上部装入外壳内的压力接口座，压力接口座的机械接口为G1/4螺纹接口，在压力接口座上端焊有薄膜压力敏感芯体，在压力接口座底部设有连接至薄膜压力敏感芯体内腔的油孔，薄膜压力敏感芯体的表面采用离子磁控溅射方法制作有应变电阻，在外壳内设有信号调理电路板和信号转接电路板，其中信号转接电路板的输入信号端与薄膜压力敏感芯体表面的应变电阻连接，信号调理电路板的输出信号通过导线连接至接插组件。本实用新型的测量精度高，温度特性好、耐震动冲击、抗电磁干扰、频响特性优异，产品可广泛应用于注塑机、喷涂机等注塑机械行业。

Description

一种抗干扰型注塑机械薄膜压力传感器

技术领域

本实用新型属于电子感测衡器技术领域，涉及一种可广泛应用于注塑机、喷涂机等注塑机械行业的抗干扰型注塑机械薄膜压力传感器，本实用新型通常安装在注塑机械设备的模缸、射出、私服机构油路等位置处，主要用来监测和测量注塑液体和伺服系统油路的压力。

背景技术

传统的压力传感器可分为电阻应变片式和硅压阻式压力传感器，其中电阻应变片式压力传感器存在输出精度低、蠕变大、长期稳定性不好的不足，而硅压阻式压力传感器则存在有温度特性不好以及传感器的温漂过大的问题。注塑机械设备的伺服压力系统参与注塑成型过程控制，其对压力传感器的输出精度和频率响应速率要求特别高，而且注塑机械设备的工作环境温度变化较大，受到的电磁干扰较强且工作过程中的冲击震动较大，传统的压力传感器显然无法完全满足注塑机械设备的使用要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种结构合理、使用方便、测量精度高、温度特性好、耐震动冲击、抗电磁干扰、频响特性优异的抗干扰型注塑机械薄膜压力传感器。

为实现以上发明目的而采用的技术解决方案如下所述。

一种抗干扰型注塑机械薄膜压力传感器，包括一个上部连装有电连接器接插组件的外壳和一个上部插装入外壳内的压力接口座，压力接口座的机械接口为G1/4螺纹接口，在接口下侧部设有O型橡胶密封圈，在压力接口座上端焊有一个带内腔的薄膜压力敏感芯体，在压力接口座底部设有连接至薄膜压力敏感芯体内腔的油孔，薄膜压力敏感芯体的表面采用离子磁控溅射方法制作有应变电阻，在外壳内按上下位设置有一块信号调理电路板和一块信号转接电路板，其中信号转接电路板的输入信号端通过硅铝丝与薄膜压力敏感芯体表面的应变电阻连接，信号转接电路板的输出信号端与信号调理电路板的输入信号端连接，信号调理电路板的输出信号通过导线连接至接插组件。

上述抗干扰型注塑机械薄膜压力传感器中，薄膜压力敏感芯体是在不锈钢基底上采用离子磁控溅射技术形成一层金属膜电阻组成的电桥，薄膜压力敏感芯体通过硅铝丝连接到转接板上组成惠斯通电桥。

上述抗干扰型注塑机械薄膜压力传感器中，在外壳内同轴套装有一个塑料制电路板支架，信号调理电路板和信号转接电路板通过电路板支架设置在压力接口座上方。

上述抗干扰型注塑机械薄膜压力传感器中，外壳通过激光焊接在压力接口座上。

本实用新型的技术解决方案还包括：该传感器采用不锈钢金属制外壳，压力接口座、外壳、接插组件间也采用激光焊接，可屏蔽抵御大部分电磁干扰，传感器使用的电缆线使用纯铜网层进行屏蔽，编制密度为80％屏蔽层与电连接器金属壳体360度充分搭接。在传感器的内腔调理板与接插组件之间使用0.5mm厚的紫铜薄片进行电磁屏蔽。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

一、本实用新型所述抗干扰型注塑机械薄膜压力传感器的薄膜压力敏感芯体采用离子磁控溅射工艺制作，输出稳定、测量精度高(≤0.15％)、耐高温、抗振动冲击能力强、频率响应快、输出一致性好并且便于批量化生产；

二、本实用新型所述压力传感器使用的电子元器件均选用宽温区器件，因此传感器的工作温度范围宽(-45℃～+125℃)；

三、本实用新型压力传感器采用全不锈钢金属外壳设计，所有焊缝采用激光焊接，传感器内部腔体灌胶处理，接口处使用胶体密封，传感器防水特性好、传感器输出线使用铜网覆盖密度为80％屏蔽电缆，电缆与电连接器接口处采用360度充分搭接，传感器内电路板与接插组件之间使用超薄紫铜薄片进行电磁屏蔽，传感器信号调理电路电源输入端、芯体信号输出端、传感器输出端均设计有滤波电路，所以抗电磁干扰能力很强；

四、本实用新型的结构设计可靠性强，其关键焊缝采用激光焊接，传感器抗震动冲击能力强、安装方便、抗过载能力强。

附图说明

图1是本实用新型一个具体实例的结构示意图。

图2是本实用新型中压力传感器信号调理电路的原理图。

附图中各数字标记的名称分别是：1－油孔，2－O型橡胶密封圈，3－压力接口座,4－电路板支架,5－地线,6－信号转接电路板，7－薄膜压力敏感芯体，8－信号调理电路板，9－外壳，10－接插组件，11－电连接器。

具体实施方式

参见附图，本实用新型所述的抗干扰型注塑机械薄膜压力传感器由外壳9、压力接口座3、薄膜压力敏感芯体7、信号调理电路板8、信号转接电路板6、接插组件10等部分组成。外壳9上部通过电连接器接插组件10与电连接器11连接，电连接器11为插拔式机构，便于用户安装使用。压力接口座3的上部插装入外壳9内，压力接口座3的机械接口为为G1/4螺纹接口，便于安装，并通过O型橡胶密封圈密封，实现可靠安装以防压力泄漏。薄膜压力敏感芯体7焊接固定在压力接口座3上端，该薄膜压力敏感芯体7是在不锈钢基底上采用离子磁控溅射技术形成一层金属膜电阻组成的电桥(应变电阻)，这层金属膜电阻材料成分高度一致、温度特性高度稳定，具有抗震动冲击、温度特性好、测量精度高的特性。压力接口座3底部的油孔1连接至薄膜压力敏感芯体7的内腔用于感应压力。信号调理电路板8和信号转接电路板6按上下位设置在外壳9内，其中信号转接电路板6通过直径0.2mm的硅铝丝与薄膜压力敏感芯体7表面的应变电阻连接，信号转接电路板6的输出信号端与信号调理电路板8的输入信号端连接，信号调理电路板6的输出信号通过导线经接插组件10连接至电连接器11。实际工作中，信号转接电路板6用于实现薄膜压力敏感芯体7的信号转接、芯体输出零位调整功能，信号调理电路板8上的调理电路用于对薄膜压力敏感芯体7的输出信号进行输出校准和温度补偿(包括传感器温度零点与温度灵敏度补偿)。传感器的外壳9通过激光焊接在压力接口座3上，在外壳,9内同轴套装有一个电路板支架4，信号调理电路板8和信号转接电路板6通过电路板支架4设置在压力接口座3上方。

本实用新型的电路设计原理参见图2。采用离子磁控溅射技术形成的金属膜电阻层组成薄膜压力敏感芯体，使用硅铝丝将薄膜压力敏感芯体的焊盘转接至信号转接电路板组成惠斯通电桥，通过在惠斯通电桥的相邻桥臂串联镍电阻和锰铜电阻对芯体进行零位调整和温度零点初步补偿，通过在惠斯通电桥供电端串联金属膜电阻和黄铜电阻对薄膜压力敏感芯体进行灵敏度调整和温度灵敏度初步补偿，信号转接电路板输出的信号进入信号调理电路板先通过MAX4246运算放大器将薄膜压力敏感芯体输出信号初步放大10倍，再通过MAX1452信号调理电路进行二次放大，最后通过MC33171运算放大器进行三次放大使传感器输出0～10V，使用MAX1452芯片对薄膜压力敏感芯体和信号调理电路进行温度补偿，调理后的传感器输出信号通过电连接器输出。经过数字化调整和补偿后压力传感器输出稳定、温度特性优异。溅射薄膜芯体的动态性能很好通常频率响应速率大于1000KHz，经过信号调理后频响速率仍可以达到700KHz以上。

本实用新型结构中，传感器信号调理电路的供电端对输入电压进行稳压和滤波处理为后续电路提供干净的电源，在薄膜芯体信号输出端进行滤波处理分别滤除共模噪声和差模噪声以提高测量精度，在整个电路参考端与壳体之间并联电容和TVS管进行隔离，在传感器输出端进行高频隔离和低通滤波，最终可得到干净、稳定的输出信号。

【应用实例】

采用本实用新型所述抗干扰型注塑机械薄膜压力传感器测量注塑设备伺服系统压力的方法按以下步骤实现：

第一步，在传感器压力接口座的凹槽处放置橡胶密封圈，通过G1/4螺纹接口将传感器固定到伺服系统测压接口处；

第二步，通过电缆线将传感器连接至伺服系统数据采集装置，打开供电系统；

第三步，在空载情况下对传感器的输出进行采集，采集到的数据即为传感器的零点(对应电压0V)；

第四步，对伺服系统的压力源施加某个压力值，液压油通过油孔进入薄膜敏感芯体内腔，薄膜芯体产生形变使电桥输出差分电压信号，差分信号经过放大和补偿后输出与压力对应的伏级电压信号，并通过电缆线传送至伺服系统数据采集装置，由于传感器输出的电压与压力信号有对应关系(V_O＝kP，V_O为传感器的输出电压，P为压力敏感芯体所受到的压力，k为比例系数)，则后续信号处理系统就可以在采集传感器输出电压后根据这个对应关系换算出压力源的压力。

Claims (4)

1.一种抗干扰型注塑机械薄膜压力传感器，其特征在于：包括一个上部连装有电连接器接插组件(10)的外壳(9)和一个上部插装入外壳(9)内的压力接口座(3)，压力接口座(3)的机械接口为G1/4螺纹接口，在接口下侧部设有O型橡胶密封圈(2)，在压力接口座(3)上端焊有一个带内腔的薄膜压力敏感芯体(7)，在压力接口座(3)底部设有连接至薄膜压力敏感芯体(7)内腔的油孔(1)，薄膜压力敏感芯体(7)的表面采用离子磁控溅射方法制作有应变电阻，在外壳(9)内按上下位设置有一块信号调理电路板(8)和一块信号转接电路板(6)，其中信号转接电路板(6)的输入信号端通过硅铝丝与薄膜压力敏感芯体(7)表面的应变电阻连接，信号转接电路板(6)的输出信号端与信号调理电路板(8)的输入信号端连接，信号调理电路板(8)的输出信号通过导线连接至接插组件(10)。

2.根据权利要求1所述的抗干扰型注塑机械薄膜压力传感器，其特征在于：所述的薄膜压力敏感芯体(7)是在不锈钢基底上采用离子磁控溅射技术形成一层金属膜电阻组成的电桥，薄膜压力敏感芯体(7)通过硅铝丝连接到转接板上组成惠斯通电桥。

3.根据权利要求1所述的抗干扰型注塑机械薄膜压力传感器，其特征在于：在外壳(9)内同轴套装有一个塑料制电路板支架(4)，信号调理电路板(8)和信号转接电路板(6)通过电路板支架(4)设置在压力接口座(3)上方。

4.根据权利要求1所述的抗干扰型注塑机械薄膜压力传感器，其特征在于：外壳(9)通过激光焊接在压力接口座(3)上。