CN216917177U - 一种压力罐车用温压一体式传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种压力罐车用温压一体式传感器，包括压力敏感单元、温度敏感单元、信号调理电路板、微处理器电路板与金属连接器，所述压力敏感单元为环形结构，所述温度敏感单元内设有用于温度测量的铂电阻，所述金属连接器焊接在所述微处理器电路板上，所述压力敏感单元与温度敏感单元分别电连接所述信号调理电路板，所述信号调理电路板再电连接所述微处理器电路板。所述信号调理电路板设有两路信号调理电路，所述两路信号调理电路分别对应采集温度或压力的电阻信号并接入电路中。本实用新型具有体积小，功耗低，安装方便的优点，对电池供电的要求低，适合长管车等移动类高压容器的温度、压力测量的应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及传感器技术领域，具体为一种压力罐车用温压一体式传感器。
背景技术
长管车是一种移动式的高压容器，通常用来存储和运输天然气、氢气等压缩气体，在工业领域有着广泛的应用。长管车在使用过程中，需要测量管内气体的压力和温度，目前主要采用两个独立的温度和压力传感器，分别安装在管路上进行测量，温度和压力传感器有就地显示的指针式传感器，也有配合变送器使用的数字式温度和压力传感器，结合变送器使用时，温度和压力信号可以经由变送器采集处理，在本地LCD液晶屏幕上进行显示，同时可以使用移动蜂窝网络将数据传输至远端服务器。传感器结合变送器的方案可以实现传统的指针式传感器就地显示的功能，同时可以远程监控压力、温度、长管车位置等信息，满足危险气体运营过程中的安全监管需求，同时提高长管车的运营调度效率。但是存在的问题是：从防爆设计的要求出发，长管车整套系统只能使用一次性的干电池供电，这对传感器和变送器的工作电流提出了很高的要求，导致成本更高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种压力罐车用温压一体式传感器，具有体积小，功耗低，安装方便的优点，对电池供电的要求低，适合长管车等移动类高压容器的温度、压力测量的应用。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种压力罐车用温压一体式传感器，包括压力敏感单元、温度敏感单元、信号调理电路板、微处理器电路板与金属连接器，所述压力敏感单元为环形结构，所述温度敏感单元内设有用于温度测量的铂电阻，所述铂电阻紧贴于所述压力敏感单元的底部外壁上，所述金属连接器焊接在所述微处理器电路板上，所述压力敏感单元与温度敏感单元分别电连接所述信号调理电路板，所述信号调理电路板再电连接所述微处理器电路板；
所述压力敏感单元及温度敏感单元、信号调理电路板和微处理器电路板采用排针对接，并套装金属外壳。
所述信号调理电路板设有两路信号调理电路，包括一组相连的第一电阻桥电路及对应的第一放大与滤波电路，另一组相连的第二电阻桥电路及对应的第二放大与滤波电路；
所述微处理器电路板设置微处理器单元，所述微处理器单元采集调理后的压力模拟信号与温度模拟信号。
所述第一放大与滤波电路和第二放大与滤波电路分别由放大器、滤波器与多个电阻连接组成。
进一步，所述压力敏感单元底部设置螺纹，通过螺纹连接长管车的管道上。
所述压力敏感单元对接第一电阻桥电路，通过电阻变化使电路输出与压力对应的电压信号。其原理是：当外界压力改变时，电阻值发生变化。采用标准的电阻桥电路，将此电阻信号接入到电桥中。敏感芯体没有外加压力作用，电桥处于平衡状态，当受压后芯片电阻发生变化，电桥将失去平衡。给电桥加一个恒定电压，电桥将输出与压力对应的电压信号。
所述温度敏感单元对接第二电阻桥电路，采用铂电阻PT100来测量温度，通过电阻变化使电路输出与温度对应的电压信号，其作用原理与上述压力敏感单元类似。
进一步，所述信号调理电路板设有两路信号调理电路，所述两路信号调理电路分别对应采集温度或压力的电阻信号并接入电路中，然后进行差分放大和滤波，调理后的温度模拟信号与压力模拟信号，通过板间的排针传递给微处理器电路板。
所述微处理器电路板上设置微处理器单元，所述微处理器单元设置单片机，使用小体积封装，为了实现整机的小体积需求，所述微处理器单元使用单片机片上的时钟、AD、参考电压、以及UART资源。温度和压力的标定校准数据存储于单片机的片上FLASH中，通过UART接口，可实现FLASH的二次编程。
较佳的，所述金属连接器采用五芯的M12针端连接器，其直接焊接在微处理器电路板上，所述金属连接器可将传感器信号连接至变送器。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该传感器具有体积小，功耗低，安装方便的优点，适合长管车等移动类高压容器的温度、压力测量的应用。
采用温度、压力二合一的结构，小体积设计，简化了现场安装过程；数据输出速率为1Hz的情况下，平均电流小于100uA，适合电池供电场合；现场可编程配置数据传输速率，高压、低压，以及高温，低温报警阈值等。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型的原理示意图。
图3为对应的电路结构示意图。
图4为微处理器单元的编程流程示意图。
图中：1、压力敏感单元，2、温度敏感单元，21、铂电阻，3、信号调理电路板，4、微处理器电路板，41、微处理器单元，5、金属连接器，6、排针； N1：第一电阻桥电路，N2：第二电阻桥电路，N3：第一放大与滤波电路，N4：第二放大与滤波电路。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1至图4，本实用新型提供一种技术方案:
一种压力罐车用温压一体式传感器，包括压力敏感单元1、温度敏感单元 2、信号调理电路板3、微处理器电路板4与金属连接器5，所述压力敏感单元1为环形结构，所述温度敏感单元2内设有用于温度测量的铂电阻21，所述铂电阻21紧贴于所述压力敏感单元1的底部外壁上，所述金属连接器5焊接在所述微处理器电路板4上，所述压力敏感单元1与温度敏感单元2分别电连接所述信号调理电路板3，信号调理电路板3再电连接所述微处理器电路板4。
压力敏感单元1及温度敏感单元2、信号调理电路板3和微处理器电路板 4之间采用排针6对接，并套装金属外壳，最后采用激光焊接的方法完成整机的焊接。压力敏感单元1底部设置螺纹，通过螺纹连接长管车的管道上。
铂电阻21采用铂电阻PT100来测量温度的变化。
金属连接器5采用五芯的M12针端连接器，其直接焊接在微处理器电路板4上，所述金属连接器可将传感器信号连接至变送器。
参看图2及图3，信号调理电路板3设有两路信号调理电路，包括并联的第一电阻桥电路N1与第二电阻桥电路N2，再连接放大与滤波电路N3。
第一电阻桥电路N1与第二电阻桥电路N2分别对应采集压力或温度的电阻信号并接入电路中，然后进行差分放大和滤波，调理后的温度模拟信号与压力模拟信号，通过板间的排针6传递给微处理器电路板4。
压力敏感单元1内置第一电阻桥电路N1，通过电阻变化使电路输出与压力对应的电压信号，第一电阻桥电路N1由电阻R1、电阻R2、电阻R3与电阻 R4并联组成，其原理是：当外界压力改变时，电阻值发生变化。采用标准的电阻桥电路，将此电阻信号接入到电桥中。敏感芯体没有外加压力作用，电桥处于平衡状态，当受压后芯片电阻发生变化，电桥将失去平衡。给电桥加一个恒定电压，电桥将输出与压力对应的电压信号。
温度敏感单元2对接第二电阻桥电路N2，采用铂电阻PT100来测量温度，通过电阻变化使电路输出与温度对应的电压信号，第二电阻桥电路N2由电阻 R11、电阻R12、电阻R13与电阻R14并联组成，其作用原理与上述压力敏感单元1类似。
第一放大与滤波电路N3包括放大器、滤波器与多个电阻并联组成，对第一电阻桥电路N1采集的压力电阻信号进行差分放大与滤波，调理后的压力模拟信号再传递至微处理器电路板4。
第二放大与滤波电路N4同样包括放大器、滤波器与多个电阻并联组成，对第二电阻桥电路N2中采集的温度电阻信号进行差分放大与滤波，调理后的温度模拟信号再传递至微处理器电路板4。
微处理器电路板4上设置微处理器单元41，微处理器单元41采集上述经过差分放大和滤波后的压力模拟信号与温度模拟信号。
所述微处理器单元41设置单片机，选用L4系列单片机，使用小体积封装，为了实现整机的小体积需求，所述微处理器单元41使用单片机片上的时钟、AD转换器、参考电压、以及UART资源。温度和压力的标定校准数据存储于单片机的片上FLASH中，通过UART接口，可实现FLASH的二次编程。
参看图4，微处理器单元41设置的单片机根据温度和压力的标定校准数据，可进行二次编程：包括硬件初始化、启动AD转换器采集、数据计算处理，启动UART发送数据，硬件去初始化，设定唤醒定时器，休眠等，可满足客户的多样化需求。
本实用新型采用温度、压力二合一的结构，小体积设计，简化了现场安装过程；数据输出速率为1Hz的情况下，平均电流小于100uA，适合电池供电场合。
并且，现场还可编程配置数据传输速率，高压、低压，以及高温，低温报警阈值等。具有功耗低，安装方便的优点，适合压力罐车等移动类高压容器的温度、压力测量的应用。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种压力罐车用温压一体式传感器，其特征在于，包括压力敏感单元、温度敏感单元、信号调理电路板、微处理器电路板与金属连接器，所述压力敏感单元为环形结构，所述温度敏感单元内设有用于温度测量的铂电阻，所述铂电阻紧贴于所述压力敏感单元的底部外壁上，所述金属连接器焊接在所述微处理器电路板上，所述压力敏感单元与温度敏感单元分别电连接所述信号调理电路板，所述信号调理电路板再电连接所述微处理器电路板；
所述压力敏感单元及温度敏感单元、信号调理电路板和微处理器电路板采用排针对接，并套装金属外壳；
所述信号调理电路板设有两路信号调理电路，包括一组相连的第一电阻桥电路及对应的第一放大与滤波电路，另一组相连的第二电阻桥电路及对应的第二放大与滤波电路；
所述微处理器电路板设置微处理器单元，所述微处理器单元采集调理后的压力模拟信号与温度模拟信号。
2.根据权利要求1所述的一种压力罐车用温压一体式传感器，其特征在于：所述压力敏感单元底部设置螺纹，通过螺纹连接长管车的管道上。
3.根据权利要求1所述的一种压力罐车用温压一体式传感器，其特征在于：所述压力敏感单元对接所述第一电阻桥电路，通过电阻变化使电路输出与压力对应的电压信号。
4.根据权利要求1所述的一种压力罐车用温压一体式传感器，其特征在于，所述温度敏感单元对接所述第二电阻桥电路，采用铂电阻PT100来测量温度，通过电阻变化使电路输出与温度对应的电压信号。
5.根据权利要求1所述的一种压力罐车用温压一体式传感器，其特征在于，所述信号调理电路板设有两路信号调理电路，所述两路信号调理电路分别对应采集温度或压力的电阻信号并接入电路中，然后进行差分放大和滤波。
6.根据权利要求1所述的一种压力罐车用温压一体式传感器，其特征在于，所述微处理器电路板上设置微处理器单元，所述微处理器单元设置单片机。
7.根据权利要求1所述的一种压力罐车用温压一体式传感器，其特征在于，所述金属连接器采用五芯的M12针端连接器。
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| CN202220014086.3U CN216917177U (zh) | 2022-01-06 | 2022-01-06 | 一种压力罐车用温压一体式传感器 |
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Publications (1)
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ID=82257442
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| CN202220014086.3U Active CN216917177U (zh) | 2022-01-06 | 2022-01-06 | 一种压力罐车用温压一体式传感器 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115388938A (zh) * | 2022-07-13 | 2022-11-25 | 中列(武汉)科技有限公司 | 一种温压传感器 |
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2022
- 2022-01-06 CN CN202220014086.3U patent/CN216917177U/zh active Active
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