CN207147700U - 电阻真空变送器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了电阻真空变送器，包括信号处理单元，所述信号处理单元包括处理采集电路信号的微处理器、采集电路和电源处理器，电源处理器与采集电路连接，还包括喷塑机箱外壳和传感器，传感器与信号处理单元上的采集电路输入端连接，传感器和信号处理单元均位于喷塑机箱外壳内，在喷塑机箱外壳的正面上还设置人机交互按键和模拟信号输出口，人机交互按键和模拟信号输出口均与微处理器连接。本实用新型通过上述结构，具有体积小，成本低，适用于半导体系统,以及前级真空管道中。

Description

电阻真空变送器

技术领域

本实用新型涉及变送器领域，具体涉及电阻真空变送器。

背景技术

电阻真空变送器是一种真空测量仪器，在其测量范围内具有稳定性高，测量准确，能连续测量，使用寿命长等优点，广泛应用于航空、航天、核能、电子和电气设备制造等领域。真空规管就是测量真空度的传感器。真空规管测量出来的信号传输到真空计上经过放大处理就可以显示出被测真空环境的真空度，主要应用于真空环境的真空度测量领域，如真空镀膜，太阳能集热管制作，真空冶炼等。电阻真空规管和压阻真空规管是应用非常广泛的真空规管，其测量范围主要在低真空、中真空的真空区域，得到用户的广泛欢迎。真空变送器将真空容器的气体压强，转换为对应的数字或模拟电信号输出。目前，公知的电阻计体积大，由传感器和真空计是分体式，使用不方便的特点。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是让传感器和真空计合为一体，缩小体积，降低成本，目的在于提供电阻真空变送器，具有体积小，成本低，适用于半导体系统,以及前级真空管道中。

本实用新型通过下述技术方案实现：

电阻真空变送器，包括信号处理单元，所述信号处理单元包括处理采集电路信号的微处理器、采集电路和电源处理器，电源处理器与采集电路连接，还包括喷塑机箱外壳和传感器，传感器与信号处理单元上的采集电路输入端连接，传感器和信号处理单元均位于喷塑机箱外壳内，在喷塑机箱外壳的正面上还设置人机交互按键和模拟信号输出口，人机交互按键和模拟信号输出口均与微处理器连接。

优选的，所述电源处理器包括依次连接的24V转换为12V电路、12V电路转换为5V电路和5V转化为3.3V电路，24V转换为12V电路包括电源转换芯片Q3，在电源转换芯片Q3的输入端Vin接入24V电压，在电源转换芯片Q3的输入端Vin和输出端V之间还依次串联连接二极管D5的正极、二极管D5的负极、电容C15的负极、电容C15的正极和电感L1，在电源转换芯片Q3的接地端GND和端口Cb之间还依次串联连接二极管D6的负极、二极管D6的正极和电容C16，电容C15的正极还同时连接12V电源和电源转换芯片Q3的端口Fb，二极管D5负极、电容C14负极、二极管D6负极和电容C15负极均接地；所述12V电路转换为5V电路包括电源转换芯片Q2，电源转换芯片的输入端VIN连接12V电源，输出端VOUT连接5V的VDD，在电源转换芯片Q2的输入端VIN和输出端VOUT之间依次串联电容C17和C18，电源转换芯片Q2的GND端、电容C17和电容C18均接地；所述5V转化为3.3V电路包括电源转换芯片U10，在电源转换芯片U10的输入端Vin和端口EN均连接5V的VDD，在电源管理芯片U10的输入端Vin和输出端Vo之间依次串联连接电容C43和电容C45，在电容C45的两端并联电容C44，在C44的电容两端并联电容C49，电源管理芯片U10的输入端Vo还连接3.3V电源，电源管理芯片U10的GND端、电容C43、C44、C45和C49均接地。电压转换快速准确。

本方案将传感器和信号处理单元融为一体，封装在坚固耐用的小型喷塑机箱外壳内，温度补偿提供快速与最稳定的真空测量并消除了对大气压强反应慢的问题。坚固耐用的不锈钢传感器方便更换。本方案具有测量范围宽,响应快,重复性好,测量稳定可靠,抗干扰能力强等优点,特别适合于粗低真空的测量。本方案避免传感器和真空计为分体式，使用不方便的缺陷。本方案在实际运用环境中具有体积小，成本低，非常适用于半导体系统,以及前级真空管道中，增强了真空变送器的实用性，人性化。电阻变送器外观大小为:42*82.5mm,重量不足500g。外壳为豪华喷塑机箱,抗振能力强,外型美观大方。采用微处理器进行非线性补偿和误差修正,并对被测压强进行实时输出，具有较高的测量精度和抗干扰能力，面板的人机交互按键保证仪器使用的准确度和调节方便等特点。

优选的，所述人机交互按键通过控制数字电位器AD8400来校准传感器的满度和零点。测量更精准。

优选的，微处理器为嵌入式arm内核32位微控制器，微控制器型号为STM32F103VCT6，STM32F103VCT6的ADC转换器接收到通过前面的采集电路的采集信号进行处理，然后通过DAC转换器输出信号。

优选的，所述模拟信号输出口输出电压为微处理器DAC转换后的模拟输出信号经过模拟输出电压电路放大后的输出电压。

优选的，模拟信号输出电压放大电路包括运算放大器U3，运算放大器U3的正向输入端连接电阻R16一端，电阻R16另一端为电压输出端口，运算放大器u3的反相输入端和输出端之间依次串联电阻R15、滑动变阻器W1的两不动端和电阻R11，电阻R17和滑动变阻器W1的公共连接端还与微处理器的DAC输出信号连接，DAC输出信号端还依次连接二极管D7的正端和二极管D7的负端，二极管D7的负端接地，在运算放大器反相输入端上还连接下拉电阻R14。

优选的，所述采集电路为恒温电路。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本方案将传感器和信号处理单元融为一体，封装在坚固耐用的小型喷塑机箱外壳内，具有体积小，成本低，测量范围宽,响应快,重复性好,测量稳定可靠,抗干扰能力强等优点,适用于半导体系统,以及前级真空管道中。

2、本方案的外壳为豪华喷塑机箱,抗振能力强,外型美观大方。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型结构示意图；

图2为24V转换为12V电路图；

图3为12V转换为5V电路图；

图4为5V转换为3.3V电路图；

图5为模拟信号输出电压放大电路。

附图中标记及对应的零部件名称：1、喷塑机箱外壳；2、信号处理单元；3、传感器。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1：

如图1-4所示，本实用新型包括电阻真空变送器，包括信号处理单元2，所述信号处理单元2包括处理采集电路信号的微处理器、采集电路和电源处理器，电源处理器与采集电路连接，还包括喷塑机箱外壳1和传感器3，传感器3与信号处理单元2上的采集电路输入端连接，传感器3和信号处理单元2均位于喷塑机箱外壳1内，在喷塑机箱外壳1的正面上还设置人机交互按键和模拟信号输出口，人机交互按键和模拟信号输出口均与微处理器连接。

本方案通过采集传感器信号然后MCU微处理器处理控制输出模拟信号，体积小，一键轻松校准，使用者可以灵活的测量真空。

本方案将传感器和信号处理单元融为一体，封装在坚固耐用的小型喷塑机箱外壳内，温度补偿提供快速与最稳定的真空测量并消除了对大气压强反应慢的问题。坚固耐用的不锈钢传感器方便更换。本方案具有测量范围宽,响应快,重复性好,测量稳定可靠,抗干扰能力强等优点,特别适合于粗低真空的测量。本方案避免传感器和真空计为分体式，使用不方便的缺陷。本方案在实际运用环境中具有体积小，成本低，非常适用于半导体系统,以及前级真空管道中，增强了真空变送器的实用性，人性化。电阻变送器外观大小为:42*82.5mm,重量不足500g。外壳为豪华喷塑机箱,抗振能力强,外型美观大方。采用微处理器进行非线性补偿和误差修正,并对被测压强进行实时输出，具有较高的测量精度和抗干扰能力，面板的人机交互按键保证仪器使用的准确度和调节方便等特点。

实施例2：

本实施例在上述实施例的基础上优选如下：电源处理器包括依次连接的24V转换为12V电路、12V电路转换为5V电路和5V转化为3.3V电路，24V转换为12V电路包括型号为lm2671的电源转换芯片Q3，在电源转换芯片Q3的输入端Vin接入24V电压，在电源转换芯片Q3的输入端Vin和输出端V之间还依次串联连接型号为SMBJ33A的二极管D5的正极、二极管D5的负极、10uF/35V的电容C15的负极、电容C15的正极和220uH的电感L1，在电源转换芯片Q3的接地端GND和端口Cb之间还依次串联连接二极管D6的负极、二极管D6的正极和0.1uF的电容C16，电容C15的正极还同时连接12V电源和电源转换芯片Q3的端口Fb，二极管D5负极、22uF/50V的电容C14负极、型号为SS26的二极管D6负极和电容C15负极均接地；所述12V电路转换为5V电路包括型号为LM1117的电源转换芯片Q2，电源转换芯片的输入端VIN连接12V电源，输出端VOUT连接5V的VDD，在电源转换芯片Q2的输入端VIN和输出端VOUT之间依次串联0.1uF的电容C17和C18，电源转换芯片Q2的GND端、电容C17和电容C18均接地；所述5V转化为3.3V电路包括型号为TLV71333的电源转换芯片U10，在电源转换芯片U10的输入端Vin和端口EN均连接5V的VDD，在电源管理芯片U10的输入端Vin和输出端Vo之间依次串联连接电容C43和电容C45，在电容C45的两端并联电容C44，在C44的电容两端并联电容C49，电源管理芯片U10的输入端Vo还连接3.3V电源，电源管理芯片U10的GND端、0.1uF的电容C43、0.1uF的C44、0.1uF的C45和0.1uF的C49均接地。电压转换快速准确。

人机交互按键通过控制数字电位器AD8400来校准传感器的满度和零点。测量更精准。

微处理器为嵌入式arm内核32位微控制器，微控制器型号为STM32F103VCT6，STM32F103VCT6的ADC转换器接收到通过前面的采集电路的采集信号进行处理，然后通过DAC转换器输出信号。该微处理器为大容量存储器，丰富的外设配置满足测量需求。

所述模拟信号输出口输出电压为微处理器DAC转换后的模拟输出信号经过模拟输出电压电路放大后的输出电压。模拟信号输出口为RJ45接口。

模拟信号输出电压放大电路包括型号为LM258的运算放大器U3，运算放大器U3的正向输入端连接5.1千欧的电阻R16一端，电阻R16另一端为电压输出端口，运算放大器u3的反相输入端和输出端之间依次串联10k的电阻R15、滑动变阻器W1的两不动端和电阻R11，510R的电阻R17和型号为3224J的2k的滑动变阻器W1的公共连接端还与微处理器的DAC输出信号连接，DAC输出信号端还依次连接型号为SMBJ15CA的二极管D7的正端和二极管D7的负端，二极管D7的负端接地，在运算放大器反相输入端上还连接4.7K的下拉电阻R14。电压经过放大后输出，结果更准确。

采集电路为恒温电路，利用此电路的特点通过传感单元的信号在大气到0.1Pa输出5.8V到0.85V的模拟信号，再经放大电压跟随器2.46v--0.36v的采集信号。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.电阻真空变送器，包括信号处理单元(2)，所述信号处理单元(2)包括处理采集电路信号的微处理器、采集电路和电源处理器，电源处理器与采集电路连接，其特征在于，还包括喷塑机箱外壳(1)和传感器(3)，传感器(3)与信号处理单元(2)上的采集电路输入端连接，传感器(3)和信号处理单元(2)均位于喷塑机箱外壳(1)内，在喷塑机箱外壳(1)的正面上还设置人机交互按键和模拟信号输出口，人机交互按键和模拟信号输出口均与微处理器连接。

2.根据权利要求1所述的电阻真空变送器，其特征在于，所述电源处理器包括依次连接的24V转换为12V电路、12V电路转换为5V电路和5V转化为3.3V电路，24V转换为12V电路包括电源转换芯片Q3，在电源转换芯片Q3的输入端Vin接入24V电压，在电源转换芯片Q3的输入端Vin和输出端V之间还依次串联连接二极管D5的正极、二极管D5的负极、电容C15的负极、电容C15的正极和电感L1，在电源转换芯片Q3的接地端GND和端口Cb之间还依次串联连接二极管D6的负极、二极管D6的正极和电容C16，电容C15的正极还同时连接12V电源和电源转换芯片Q3的端口Fb，二极管D5负极、电容C14负极、二极管D6负极和电容C15负极均接地；所述12V电路转换为5V电路包括电源转换芯片Q2，电源转换芯片的输入端VIN连接12V电源，输出端VOUT连接5V的VDD，在电源转换芯片Q2的输入端VIN和输出端VOUT之间依次串联电容C17和C18，电源转换芯片Q2的GND端、电容C17和电容C18均接地；所述5V转化为3.3V电路包括电源转换芯片U10，在电源转换芯片U10的输入端Vin和端口EN均连接5V的VDD，在电源管理芯片U10的输入端Vin和输出端Vo之间依次串联连接电容C43和电容C45，在电容C45的两端并联电容C44，在C44的电容两端并联电容C49，电源管理芯片U10的输入端Vo还连接3.3V电源，电源管理芯片U10的GND端、电容C43、C44、C45和C49均接地。

3.根据权利要求1所述的电阻真空变送器，其特征在于，所述人机交互按键通过控制数字电位器AD8400来校准传感器的满度和零点。

4.根据权利要求1所述的电阻真空变送器，其特征在于，微处理器为嵌入式arm内核32位微控制器，微控制器型号为STM32F103VCT6，STM32F103VCT6的ADC转换器接收到通过前面的采集电路的采集信号进行处理，然后通过DAC转换器输出信号。

5.根据权利要求1所述的电阻真空变送器，其特征在于，所述模拟信号输出口输出电压为微处理器DAC转换后的模拟输出信号经过模拟输出电压电路放大后的输出电压。

6.根据权利要求5所述的电阻真空变送器，其特征在于，模拟信号输出电压放大电路包括运算放大器U3，运算放大器U3的正向输入端连接电阻R16一端，电阻R16另一端为电压输出端口，运算放大器u3的反相输入端和输出端之间依次串联电阻R15、滑动变阻器W1的两不动端和电阻R11，电阻R17和滑动变阻器W1的公共连接端还与微处理器的DAC输出信号连接，DAC输出信号端还依次连接二极管D7的正端和二极管D7的负端，二极管D7的负端接地，在运算放大器反相输入端上还连接下拉电阻R14。

7.根据权利要求1所述的电阻真空变送器，其特征在于，所述采集电路为恒温电路。