CN213119540U - 一种风压传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及热水器的风压传感器技术领域，更具体地，涉及一种风压传感器，其包括正导气管、负导气管、芯片电路基板、气腔外壳、气压传感器芯片和信号转换电路基板；芯片电路基板电连接于信号转换电路基板上；气腔外壳的一端密封地连接于芯片电路基板上；气压传感器芯片电连接于芯片电路基板上；正导气管与气腔外壳的一端密封连接，与气压传感器芯片的上感测面相对；负导气管穿过信号转换电路基板并密封地连接于芯片电路基板，芯片电路基板上开设有连通气压传感器芯片的下感测面与负导气管的通孔。本实用新型采用气压传感器芯片作为敏感元件，可以有效地进行温度补偿、气压差补偿，可大幅度地提高精确度与测量范围、以及耐压值。

Description

一种风压传感器

技术领域

本实用新型涉及热水器的风压传感器技术领域，更具体地，涉及一种风压传感器。

背景技术

强制排气式热水器一般设有风压传感器或者风压开关，在排烟管烟道被堵塞或排烟阻力过大时能安全关闭燃气供给。

风压传感器或者风压开关采用硅橡胶膜片作为敏感元件，膜片一般为圆形，它的两侧分别与外壳的不同部分构成正负两个腔室，每个腔室各有一个检测口。当外界气体压力直接作用在传感器的膜片上时，膜片产生与气体压力成特定关系的弹性形变，使传感器的某个参数例如电感或者电阻等发生变化，用电子线路检测这一变化，并在转换后输出一个对应于这个压力的信号。

中国专利CN198638877U，公开日为19171014，公开了一种风压传感器，采用压力膜即硅橡胶膜片作为敏感元件，虽然能够有效检测到压力信号，但是，硅橡胶膜片的弹性形变对温度敏感，引起传感器的精确度大幅度降低，进行温度补偿所面临的问题，例如膜片的温度难以保持恒定，温度在膜片的不同位置而不同，难以解决；另外，硅橡胶膜片的弹性形变对压力差敏感，引起传感器的精确度大幅度降低，进行压力差补偿所面临的问题，例如膜片中央部位的最大行程很小，杂波较多，对行程的精密检测困难等，膜片的弹性形变行程有限，测量范围非常有限，耐压不高。

实用新型内容

本实用新型为克服上述现有技术中的至少一个缺陷，提供一种风压传感器，有效避免了因温度和风压所带来的误差，提高了测量精度。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种风压传感器，包括壳体以及位于所述壳体内的正导气管、负导气管、芯片电路基板、气腔外壳、气压传感器芯片和信号转换电路基板；所述芯片电路基板电连接于所述信号转换电路基板上；所述气腔外壳的两端贯通，气腔外壳的一端密封地连接于所述芯片电路基板上；所述气压传感器芯片电连接于芯片电路基板上并位于气腔外壳内；正导气管与气腔外壳的一端密封连接，与气压传感器芯片的上感测面相对；负导气管穿过信号转换电路基板并密封地连接于芯片电路基板，芯片电路基板上开设有用于连通气压传感器芯片下感测面与负导气管的通孔。来自不同气源的气体，其中一路通过正导气管进入气腔外壳中，作用于气压传感器芯片的上感测面；另一路通过负导气管作用于气压传感器芯片的下感测面；当气压传感器芯片的两侧压力相同时，输出信号为0；当气压传感器芯片两侧的压力不相等时，输出与压力差呈特定关系的信号；输出的信号通过信号转换电路基板输出。

与现有技术相比，有益效果是：在本实用新型中，采用气压传感器芯片作为敏感元件，可以有效地进行温度补偿、气压差补偿，可大幅度地提高测量精度。另外，为了保证气压传感器芯片的检测精度又控制成本，设置了芯片电路基板和信号转换电路基板两层基板结构，该结构能实现采用不同材料的基板，芯片电路基板可以采用对检测精度影响较小的基板，例如，氧化铝基板、氧化铍基板；信号转换电路基板不与气源接触，材质要求不高，可以采用其他成本较低的材质；通过增加气腔外壳，能避让芯片电路基板上的其他元件，易于实现正导气管、气腔外壳、芯片电路基板之间的密封，从而实现气压传感器芯片与正导气管良好对接，进一步巩固检测精度。

当应用到热水器整机中时，为整机控制器提供更加精确的测量数据，在排烟管道被堵塞或排烟阻力过大时能够安全关闭燃气供给，从而提升热水器整机的安全性。

在其中一个实施例中，还包括防腐蚀涂层，在所述气腔外壳所围合的范围内，所述防腐蚀涂层覆盖于气腔外壳的内壁、所述芯片电路基板以及气压传感器芯片的上感测面。采用防腐蚀涂层来隔绝外界气体与气压传感器芯片、芯片电路基板上安装的线路的元器件，对芯片电路基板上的元器件和气压传感器芯片不易被外界气体腐蚀，起到良好的保护作用，进一步提高了检测精度。

在其中一个实施例中，所述的气压传感器芯片为半导体气压传感器芯片。

在其中一个实施例中，所述的壳体包括上盖和下盖，所述的上盖与下盖通过卡扣连接。

在其中一个实施例中，所述的上盖上设有正检测通道，正检测通道的一端设有正检测口，另一端与正导气管连通。气体从正检测口进入正检测通道，然后经过正导气管进入正腔室中，最后作用于气压传感器芯片的上侧。

在其中一个实施例中，所述的下盖上设有负检测通道，负检测通道的一端设有负检测口，另一端与负导气管连通。气体从负检测口进入负检测通道，然后经过负导气管进入负腔室中，最后作用于气压传感器芯片的下侧。

在其中一个实施例中，所述的正导气管与正检测通道之间通过密封圈密封连接；所述的负导气管与负检测通道之间通过密封圈密封连接。正导气管与正检测通道之间、负导气管与负检测通道之间分别通过密封圈密封连接，装配简单且成本低。

在其中一个实施例中，所述的信号转换电路基板上设有单片机、以及用于连接电缆的电缆连接器。通过单片机将气压差信号转换为所需要的信号种类，即与压力差呈特定关系的信号；电缆与电缆连接器连接，通过电缆将信号输出。

在其中一个实施例中，所述的上盖上设有母扣，所述的下盖上设有公扣；或，所述的上盖上设有公扣，所述的下盖上设有母扣；所述的上盖与下盖通过公扣和母扣卡接。上盖与下盖通过公扣和母扣卡接，连接方式简单，便于拆卸和组装。

在其中一个实施例中，所述的下盖或上盖上还设有用于安装风压传感器的定位通孔和螺丝通孔。风压传感器安装于热水器中时，通过定位通孔和螺丝通孔进行安装固定。

在其中一个实施例中，所述的正检测通道包括正气道水平段和正气道竖直段，所述的正气道水平段的一端设有正检测口，另一端与正气道竖直段的一端连通，正气道竖直段的另一端与正导气管连通；所述的负检测通道包括负气道水平段和负气道竖直段，所述的负气道水平段的一端设有负检测口，另一端与负气道竖直段连通，负气道竖直段的另一端与负导气管连通；所述的正气道水平段与负气道水平段平行设于壳体内部的同一侧。正气道水平段与负气道水平段设于平行设于壳体的同一侧，这样，正检测口和负检测口处于同一侧，便于与检测气体连通。

附图说明

图1是本实用新型结构爆炸示意图。

图2是本实用新型整体结构示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。

如图1和图2所示，一种风压传感器，壳体以及位于所述壳体内的正导气管1、负导气管2、芯片电路基板3、气腔外壳4、气压传感器芯片5和信号转换电路基板6；所述芯片电路基板3电连接于所述信号转换电路基板6上；所述气腔外壳4的两端贯通，气腔外壳4的一端密封地连接于所述芯片电路基板3上；所述气压传感器芯片5电连接于芯片电路基板3上并位于气腔外壳4内；正导气管1与气腔外壳4的一端密封连接，与气压传感器芯片5的上感测面相对；负导气管2穿过信号转换电路基板6并密封地连接于芯片电路基板3，芯片电路基板3上开设有用于连通气压传感器芯片5下感测面与负导气管2的通孔。

在实际应用中，信号转换电路基板6上还会设有单片机、以及用于连接电缆的电缆连接器13。通过单片机将气压差信号转换为所需要的信号种类，即与压力差呈特定关系的信号；电缆与电缆连接器13连接，通过电缆将信号输出。这些特征并非解决本技术问题的必要特征，因此，只在说明书中结合应用方面引入说明下。

在本实施例中，来自不同气源的气体，其中一路通过正导气管1进入正腔室7中，作用于气压传感器芯片5的上侧；另一路通过负导气管2进入负腔室中，作用于气压传感器芯片5的下侧；当气压传感器芯片5的两侧压力相同时，输出信号为0；当气压传感器芯片5两侧的压力不相等时，输出与压力差呈特定关系的信号；输出的信号通过单片机将气压差信号转换为所需要的信号种类，即与压力差呈特定关系的信号；电缆与电缆连接器13连接，通过电缆将信号输出。

在本实用新型中，采用气压传感器芯片5作为敏感元件，可以有效地进行温度补偿、气压差补偿，可大幅度地提高测量精度。另外，为了保证气压传感器芯片的检测精度又控制成本，设置了芯片电路基板和信号转换电路基板两层基板结构，该结构能实现采用不同材料的基板，芯片电路基板可以采用对检测精度影响较小的基板，例如，氧化铝基板、氧化铍基板；信号转换电路基板不与气源接触，材质要求不高，可以采用其他成本较低的材质；通过增加气腔外壳，能避让芯片电路基板上的其他元件，易于实现正导气管、气腔外壳、芯片电路基板之间的密封，从而实现气压传感器芯片与正导气管良好对接，进一步巩固检测精度。当应用到热水器整机中时，为整机控制器提供更加精确的测量数据，在排烟管道被堵塞或排烟阻力过大时能够安全关闭燃气供给，从而提升热水器整机的安全性。

在一些实施例中，还包括防腐蚀涂层；在所述气腔外壳4所围合的范围内，所述防腐蚀涂层覆盖于气腔外壳4的内壁、所述芯片电路基板3以及气压传感器芯片5的上感测面。采用防腐蚀涂层来隔绝外界气体与气压传感器芯片、芯片电路基板上安装的线路的元器件，对芯片电路基板上的元器件和气压传感器芯片不易被外界气体腐蚀，起到良好的保护作用，进一步提高了检测精度。

在其中一个实施例中，气压传感器芯片5为半导体气压传感器芯片。

在另一个实施例中，壳体包括上盖8和下盖9，上盖8上设有母扣14，下盖9上设有公扣15；或，上盖8上设有公扣15，下盖9上设有母扣14；上盖8与下盖9通过公扣15和母扣14卡接。上盖8与下盖9通过公扣15和母扣14卡接，连接方式简单，便于拆卸和组装。

在其中一个实施例中，上盖8上设有正检测通道，正检测通道的一端设有正检测口10，另一端与正导气管1连通。气体从正检测口10进入正检测通道，然后经过正导气管1进入正腔室7中，最后作用于气压传感器芯片5的上侧。下盖9上设有负检测通道，负检测通道的一端设有负检测口11，另一端与负导气管2连通。气体从负检测口11进入负检测通道，然后经过负导气管2进入负腔室中，最后作用于气压传感器芯片5的下侧。

在另一个实施例中，正导气管1与正检测通道之间通过密封圈12密封连接；负导气管2与负检测通道之间通过密封圈12密封连接。正导气管1与正检测通道之间、负导气管2与负检测通道之间分别通过密封圈12密封连接，装配简单且成本低。

在一些实施例中，信号转换电路基板6上设有单片机、以及用于连接电缆的电缆连接器13。通过单片机将气压差信号转换为所需要的信号种类，及与压力差呈特定关系的信号；电缆与电缆连接器13连接，通过电缆将信号输出。

在其中一个实施例中，下盖9或上盖8上还设有用于安装风压传感器的定位通孔16和螺丝通孔17。风压传感器安装于热水器中时，通过定位通孔16和螺丝通孔17进行安装固定。

在另一个实施例中，正检测通道包括正气道水平段18和正气道竖直段19，正气道水平段18的一端设有正检测口10，另一端与正气道竖直段19的一端连通，正气道竖直段19的另一端与正导气管1连通；负检测通道包括负气道水平段20和负气道竖直段21，负气道水平段20的一端设有负检测口11，另一端与负气道竖直段21连通，负气道竖直段21的另一端与负导气管2连通；正气道水平段18与负气道水平段20平行设于壳体内部的同一侧。正气道水平段18与负气道水平段20设于平行设于壳体的同一侧，这样，正检测口10和负检测口11处于同一侧，便于与检测气体连通。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种风压传感器，其特征在于，包括壳体以及位于所述壳体内的正导气管(1)、负导气管(2)、芯片电路基板(3)、气腔外壳(4)、气压传感器芯片(5)和信号转换电路基板(6)；所述芯片电路基板(3)电连接于所述信号转换电路基板(6)上；所述气腔外壳(4)的两端贯通，气腔外壳(4)的一端密封地连接于所述芯片电路基板(3)上；所述气压传感器芯片(5)电连接于芯片电路基板(3)上并位于气腔外壳(4)内；正导气管(1)与气腔外壳(4)的一端密封连接，与气压传感器芯片(5)的上感测面相对；负导气管(2)穿过信号转换电路基板(6)并密封地连接于芯片电路基板(3)，芯片电路基板(3)上开设有用于连通气压传感器芯片(5)下感测面与负导气管(2)的通孔。

2.根据权利要求1所述的风压传感器，其特征在于，还包括防腐蚀涂层；在所述气腔外壳(4)所围合的范围内，所述防腐蚀涂层覆盖于气腔外壳(4)的内壁、所述芯片电路基板(3)以及气压传感器芯片(5)的上感测面。

3.根据权利要求1所述的风压传感器，其特征在于，所述的壳体包括上盖(8)和下盖(9)，所述的上盖(8)与下盖(9)通过卡扣连接。

4.根据权利要求3所述的风压传感器，其特征在于，所述的上盖(8)上设有正检测通道，正检测通道的一端设有正检测口(10)，另一端与所述正导气管(1)连通。

5.根据权利要求4所述的风压传感器，其特征在于，所述的下盖(9)上设有负检测通道，负检测通道的一端设有负检测口(11)，另一端与负导气管(2)连通。

6.根据权利要求5所述的风压传感器，其特征在于，所述的正导气管(1)与正检测通道之间通过密封圈(12)密封连接；所述的负导气管(2)与负检测通道之间通过密封圈(12)密封连接。

7.根据权利要求5所述的风压传感器，其特征在于，所述的信号转换电路基板(6)上设有单片机、以及用于连接电缆的电缆连接器(13)。

8.根据权利要求5所述的风压传感器，其特征在于，所述的上盖(8)上设有母扣(14)，所述的下盖(9)上设有公扣(15)；或，所述的上盖(8)上设有公扣(15)，所述的下盖(9)上设有母扣(14)；所述的上盖(8)与下盖(9)通过公扣(15)和母扣(14)卡接。

9.根据权利要求5所述的风压传感器，其特征在于，所述的下盖(9)或上盖(8)上还设有用于安装风压传感器的定位通孔(16)和螺丝通孔(17)。

10.根据权利要求5至8任一项所述的风压传感器，其特征在于，所述的正检测通道包括正气道水平段(18)和正气道竖直段(19)，所述的正气道水平段(18)的一端设有正检测口(10)，另一端与正气道竖直段(19)的一端连通，正气道竖直段(19)的另一端与正导气管(1)连通；所述的负检测通道包括负气道水平段(20)和负气道竖直段(21)，所述的负气道水平段(20)的一端设有负检测口(11)，另一端与负气道竖直段(21)连通，负气道竖直段(21)的另一端与负导气管(2)连通；所述的正气道水平段(18)与负气道水平段(20)平行设于壳体内部的同一侧。

Images