CN210604915U - 一种新型复合传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型复合传感器，包括电联接头、上盖、上壳体、密封垫、下壳体、信号处理电路板、液位传感器、能够同时检测密度和温度的二合一传感器；从根本上解决了温湿度、压力、物质的导电性等因素对测量过程的影响，具有极高的抗干扰性和可靠性；除了铅酸电池，也能够测量各类强腐蚀性的液体，如酸、碱、盐、污水等；可用温度范围‑40～600℃；可承受压力范围‑0.1～4.0Mpa；并可安装在环境极为恶劣的现场，特别适用于高温、振动、腐蚀等危险工业应用场合。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种传感器，具体涉及一种新型复合传感器，应用于大型船舶和军工舰船。
背景技术
现代工业离不开电，电力是推动社会发展的重要因素，电与我们的生活息息相关，紧密相连，得到电的方式有很多，水力发电、煤炭发电等等，但这些所需要的基础设施较为庞大，配套辅助设备也较为复杂，所以发明出了电池这种移动便携式储能装置，电池有大有小，低电压、储能小的电池危害不大，所应用环境也相对稳定，但在例如航空航天设备、大型户外设备、港口船舶上等所用电池较大的地方，电池一旦发生泄漏，带来的危害极大，这就需要相关的检测设备来对电池进行一个检测。但目前的检测设备多为单向检测，检测设备功能单一、且自动化程度不高，因为目前锂电池性能不稳定，容易发生膨胀。着火、爆炸等失控现象，在一些领域，尤其是大型船舶和军工舰船，目前所应用的储能电池仍为传统铅酸电池。
实用新型内容
针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种新型复合传感器，解决现有大型船舶和军工舰船上对铅酸电池的检测繁琐、不稳定等缺点。
本实用新型的技术方案是：一种新型复合传感器，包括上盖，上壳体和下壳体；所述上盖密封盖在上壳体顶部，上壳体和下壳体一体注塑成型，下壳体底口为开放式结构，上壳体的内腔与下壳体的内腔之间设置有隔离层，下壳体表面设置有若干个透液孔；
包括电联接头，所述电联接头设置于上盖上；
包括信号处理电路板，所述信号处理电路板设置于上壳体的内腔，信号处理电路板的电源输入端通过电联接头连接外部电源，信号处理电路板的输出端通过电联接头连接外部设备；
包括液位传感器，所述液位传感器与隔离层固定连接，液位传感器的检测端位于下壳体的内腔，液位传感器的信号输出端位于上壳体的内腔，且液位传感器的信号输出端连接信号处理电路板的信号输入端；
包括能够同时检测密度和温度的二合一传感器，所述二合一传感器与隔离层固定连接，二合一传感器的检测端位于下壳体的内腔，二合一传感器的信号输出端位于上壳体的内腔，且二合一传感器的信号输出端连接信号处理电路板的信号输入端。
进一步的，所述隔离层上设置有用于安装液位传感器的第一内螺纹，所述液位传感器外表面加工有与第一内螺纹配合的第一外螺纹，所述第一内螺纹与第一外螺纹配套连接。
进一步的，所述隔离层上设置有用于安装二合一传感器的第二内螺纹，所述二合一传感器外表面加工有与第二内螺纹配合的第二外螺纹，所述第二内螺纹与第二外螺纹配套连接。
进一步的，所述上壳体外径大于下壳体外径使得上壳体和下壳体之间形成一台阶面，所述下壳体顶部即台阶面下方设置有与外部设备固定连接的外螺纹。所述外螺纹为M50的标准外螺纹，壳体上有M50的标准外螺纹，只需要在电池外壳上面打一个M50的螺纹孔，就可以将复合传感器直接固定上去。
进一步的，所述上壳体和下壳体之间的台阶面上设置有密封垫。除了壳体本身紧密联结，还通过密封垫实现有效可靠的电池壳体密封，避免电池内酸性气体泄漏。
进一步的，所述上盖、上壳体和下壳体的材质均为PPE材质。采用PPE材质注塑而成， PPE拥有良好的机械性及热性能，阻燃性能较好，氧指数可达到29，化学性能稳定，重量轻，有很强抗腐蚀性能。现有的检测设备材料多应用不锈钢等金属材质，减震性能差，重量较大，耐腐蚀性较差。
进一步的，信号处理电路板的工作输入电压为3.3V。较以往同类产品，无需外加电源，节省成本，便于维护。
进一步的，所述复合传感器最大外径70mm，总长208mm。总长度根据铅酸电池长度所设计，可深入铅酸电池中的介质-硫酸溶液中进行相关检测。
进一步的，所述信号处理电路板包括TMS320F2808的数据处理芯片及外围电路。
本实用新型的有益效果是：
1、复合传感器下壳体要直接浸入硫酸溶液中，复合传感器上壳体和下壳体采用一体注塑成型，内部无接缝，PPE本身也有良好的密封性，有效杜绝了上壳体内部信号处理电路板被酸性气体腐蚀的隐患。
2、复合传感器下壳体对液位传感器和二合一传感器起保护作用，同时为了避免壳体对测量精度的影响，最大限度反映酸性溶液的实时性能，复合传感器采用开放式底口，并在下壳体周边设置了多个透液孔，在电池工作时，随温度变化，液体自然内循环，也会完全穿透下壳体，从而实时检测到真实变化的参数。
3、本复合传感器，体积小巧，工作范围宽。
4、本复合传感器从根本上解决了温湿度、压力、物质的导电性等因素对测量过程的影响，具有极高的抗干扰性和可靠性。除了铅酸电池，也能够测量各类强腐蚀性的液体，如酸、碱、盐、污水等。可用温度范围-40～600℃；可承受压力范围-0.1～4.0MPa。并可安装在环境极为恶劣的现场，特别适用于高温、振动、腐蚀等危险工业应用场合。
附图说明
图1是本复合传感器整体结构示意图；
图2是本复合传感器外部轮廓视图；
图3是本复合传感器下壳体底部视图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。
如图1所示，本复合传感器组成包括电联接头1、上盖2、上壳体3、密封垫4、下壳体5、信号处理电路板6、液位传感器8、能够同时检测密度和温度的二合一传感器7。信号处理电路板6设置于上壳体3的内腔，信号处理电路板6的电源输入端通过电联接头1连接外部电源，信号处理电路板6的输出端通过电联接头1连接外部设备。液位传感器8与隔离层通过螺纹固定连接，液位传感器8的检测端位于下壳体5的内腔，液位传感器8的信号输出端位于上壳体3的内腔，且液位传感器8的信号输出端连接信号处理电路板6的信号输入端。二合一传感器7与隔离层通过螺纹固定连接，二合一传感器7的检测端位于下壳体5的内腔，二合一传感器7的信号输出端位于上壳体3的内腔，且二合一传感器7的信号输出端连接信号处理电路板6的信号输入端。
本复合传感器外壳，包括上盖2、上壳体3、下壳体5均采用PPE材质注塑而成，PPE拥有良好的机械性及热性能，阻燃性能较好，氧指数可达到29，化学性能稳定，重量轻，有很强抗腐蚀性能。现有的检测设备材料多应用不锈钢等金属材质，减震性能差，重量较大，耐腐蚀性较差。
本复合传感器安装方便，如图2所示，壳体上有M50的标准外螺纹9，只需要在电池外壳上面打一个M50的螺纹孔，就可以将复合传感器直接固定上去。除了壳体本身紧密联结，还通过密封垫4实现有效可靠的电池壳体密封，避免电池内酸性气体泄漏。复合传感器下壳体5要直接浸入硫酸溶液中，传感器上壳体3和下壳体5采用一体注塑成型，内部无接缝， PPE本身也有良好的密封性，有效杜绝了上壳体3内部信号处理电路板6被酸性气体腐蚀的隐患。
复合传感器下壳体5对传感模块起保护作用，同时为了避免壳体对测量精度的影响，最大限度反映酸性溶液的实时性能，如图3所示，传感器采用开放式底口10，并在下壳体5周边设置了多个透液孔11，在电池工作时，随温度变化，液体自然内循环，也会完全穿透下壳体5，从而实时检测到真实变化的参数。
液位传感器8实际采用江苏宏恒电子科技发展有限公司的筒式电容传感器，型号JSHH-SC-700，是依据电容感应原理，当测量电极浸入被测介质的深度发生变化时，其内部电容会同比发生变化。具体工作原理：是将一根金属棒传感元件，一半插入电解质溶液内，液体内的介电常数ε1和液面上空气的介电常数ε2有明显不同。当液位升高时，ε1值增大，ε2值减小，内部电容量增大。反之当液位下降，ε差值减小，电容量也减小。所以，通过感应元件电容量的变化来反映液位的高低。二合一传感器7实际采用北京首科实华自动化设备有限公司的谐振音叉式密度传感器，型号DMF-1-CR，包括密度、温度二个传感单元，铅酸电池中硫酸溶液的密度和温度也是电池工作稳定性的重要指标。密度和温度的异常都会造成电池输出电压的不稳定。我们通过密度、温度两个传感单元，对这两个重要的性能指标进行检测。
信号处理电路板6包括TMS320F2808的数据处理芯片及外围电路。它将传感单元输出的电容、电压等信号统一转换成4-20mA的标准电流信号，并采用CAN总线技术modbus&485通讯协议通过5pin电联接头1进行输出。为了保证工作稳定性和数据有效性，本复合传感器还增加自我诊断功能。信号处理电路板6其中内置的电压传感单元，能够对输入电压进行实时监控，并通过数据处理芯片，根据电压值的波动对输出数据进行校正。从而保证数据有效性和具有很强的抗干扰性。
电联接头1一方面，为本复合传感器提供电源，另一方面，其输出信号可以远传至操作控制室，供二次仪表或计算机装置进行集中显示、报警或自动反馈控制。
本复合传感器，体积小巧，工作范围宽。工作输入电压要求只有3.3V，较以往同类产品，无需外加电源，节省成本，便于维护。产品最大外径70mm，总长208mm，总长度根据铅酸电池长度所设计，可深入铅酸电池中的介质-硫酸溶液中进行相关检测。除了铅酸电池检测，还具有很宽泛的使用范围，其良好的结构及安装方式可适用于高温、高压、强腐蚀，易结晶，防堵塞，防冷冻及固体粉状、粒状物料。它也可测量强腐蚀型介质、高温介质、密封容器等液位密度温度参数，测量精度与介质的粘度、密度、工作压力无关。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种新型复合传感器，其特征在于：包括上盖(2)，上壳体(3)和下壳体(5)；所述上盖(2)密封盖在上壳体(3)顶部，上壳体(3)和下壳体(5)一体注塑成型，下壳体底口(10)为开放式结构，上壳体(3)的内腔与下壳体(5)的内腔之间设置有隔离层，下壳体(5)表面设置有若干个透液孔(11)；
包括电联接头(1)，所述电联接头(1)设置于上盖(2)上；
包括信号处理电路板(6)，所述信号处理电路板(6)设置于上壳体(3)的内腔，信号处理电路板(6)的电源输入端通过电联接头(1)连接外部电源，信号处理电路板(6)的输出端通过电联接头(1)连接外部设备；
包括液位传感器(8)，所述液位传感器(8)与隔离层固定连接，液位传感器(8)的检测端位于下壳体(5)的内腔，液位传感器(8)的信号输出端位于上壳体(3)的内腔，且液位传感器(8)的信号输出端连接信号处理电路板(6)的信号输入端；
包括能够同时检测密度和温度的二合一传感器(7)，所述二合一传感器(7)与隔离层固定连接，二合一传感器(7)的检测端位于下壳体(5)的内腔，二合一传感器(7)的信号输出端位于上壳体(3)的内腔，且二合一传感器(7)的信号输出端连接信号处理电路板(6)的信号输入端。
2.根据权利要求1所述的一种新型复合传感器，其特征在于：所述隔离层上设置有用于安装液位传感器(8)的第一内螺纹，所述液位传感器(8)外表面加工有与第一内螺纹配合的第一外螺纹，所述第一内螺纹与第一外螺纹配套连接。
3.根据权利要求1所述的一种新型复合传感器，其特征在于：所述隔离层上设置有用于安装二合一传感器(7)的第二内螺纹，所述二合一传感器(7)外表面加工有与第二内螺纹配合的第二外螺纹，所述第二内螺纹与第二外螺纹配套连接。
4.根据权利要求1所述的一种新型复合传感器，其特征在于：所述上壳体(3)外径大于下壳体(5)外径使得上壳体(3)和下壳体(5)之间形成一台阶面，所述下壳体(5)顶部即台阶面下方设置有与外部设备固定连接的外螺纹(9)。
5.根据权利要求4所述的一种新型复合传感器，其特征在于：所述上壳体(3)和下壳体(5)之间的台阶面上设置有密封垫(4)。
6.根据权利要求1所述的一种新型复合传感器，其特征在于：所述上盖(2)、上壳体(3)和下壳体(5)的材质均为PPE材质。
7.根据权利要求1所述的一种新型复合传感器，其特征在于：信号处理电路板(6)的工作输入电压为3.3V。
8.根据权利要求1所述的一种新型复合传感器，其特征在于：所述复合传感器最大外径70mm，总长208mm。
9.根据权利要求1所述的一种新型复合传感器，其特征在于：所述信号处理电路板(6)包括TMS320F2808的数据处理芯片及外围电路。
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Denomination of utility model: A new type of composite sensor Granted publication date: 20200522 Pledgee: China Construction Bank Corporation Shanghai Fourth Branch Pledgor: SHANGHAI FOUND AUTOMATIC EQUIPMENT Co.,Ltd. Registration number: Y2024310000229 |