CN218496294U - 压力检测装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种压力检测装置。所述装置包括：压力传感模组，包括至少一压力传感电路，各所述压力传感电路用于检测待检测对象的压力信号；其中，各所述压力传感电路的待检测对象不完全相同；控制模组，与所述压力传感模组连接，用于对接收的所述压力信号进行放大、补偿和转换处理，以生成数字信号；处理器，与所述控制模组连接，用于采集所述数字信号并将所述数字信号与预设阈值进行比较，以判断所述数字信号对应的所述待检测对象的压力是否异常。采用本装置能够自动检测待检测对象的压力是否异常，避免人工通过观察压力表判断压力异常情况造成的时间误差和数值误差。

Description

压力检测装置

技术领域

本申请涉及压力检测技术领域，特别是涉及一种压力检测装置。

背景技术

压力信号是工业控制系统的一种重要参数，对压力的正确测量和控制是保证工业系统正常运行的必要条件之一。设备在运行状态下产生瞬间压力变化且偶发状态将会影响设备加工工件的质量和稳定性，故需要实时监测设备的压力值。

传统压力检测方法只能通过目视观察压力表的实时压力数值来判断设备的压力是否异常。但是工作人员无法24小时实时监测设备的压力表，在工作人员没有监视压力表时可能会导致设备压力出现异常而工作人员未发现从而导致设备损坏。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够实时检测设备压力是否异常的压力检测装置。

为了实现上述目的及其他目的，本申请提供了一种压力检测装置，所述装置包括：

压力传感模组，包括至少一压力传感电路，各所述压力传感电路用于检测待检测对象的压力信号；其中，各所述压力传感电路的待检测对象不完全相同；

控制模组，与所述压力传感模组连接，用于对接收的所述压力信号进行放大、补偿和转换处理，以生成数字信号；

处理器，与所述控制模组连接，用于采集所述数字信号并将所述数字信号与预设阈值进行比较，以判断所述数字信号对应的所述待检测对象的压力是否异常。

在其中一个实施例中，所述控制模组包括：

采集电路，与所述压力传感模组连接，用于对接收的所述压力信号进行放大、补偿处理，以生成放大信号；

模数转换电路，与所述采集电路连接，用于将所述放大信号转换为数字信号。

在其中一个实施例中，所述采集电路包括：

第一放大组件，与所述压力传感模组连接，用于采集所述压力信号并对所述压力信号进行放大生成第一放大信号；

补偿组件，与所述第一放大组件连接，用于补偿第一放大组件放大所述压力信号时产生的误差；

第二放大组件，与所述补偿单元连接，用于对所述第一放大信号进行放大生成所述放大信号。

在其中一个实施例中，所述补偿组件包括积分单元和差分单元；其中，

所述积分单元的第一端与所述第一放大组件连接，所述积分单元的第二端与所述差分单元的第一端连接，所述积分单元的第三端经所述第二放大组件与所述差分单元的第二端连接。

在其中一个实施例中，所述第二放大组件包括PNP型三级管和电容；其中，

所述PNP型三极管的第一端与所述积分单元的第三端连接，所述PNP型三极管的第二端分别与所述电容的第一端和所述差分单元的第二端连接；

所述电容的第二端接地。

在其中一个实施例中，所述控制模组配置有至少一第一接口，所述第一接口与所述压力传感电路连接。

在其中一个实施例中，所述压力传感模组包括多个所述压力传感电路，所述控制模组配置有多个所述第一接口，多个所述第一接口分别与多个所述压力传感电路一一对应连接；其中，

所述控制模组还用于同时对各所述压力传感电路对应输出的压力信号进行放大、补偿和转换处理。

在其中一个实施例中，所述控制模组还用于根据所述第一接口的标识信息和各所述压力传感电路对应输出的所述压力信号，确定目标压力传感电路，其中，所述目标压力传感电路对应的所述待检测对象的压力异常。

在其中一个实施例中，所述控制模组还包括：至少一瞬态二极管，各所述瞬态二极管的阳极接地设置，各所述瞬态二极管的阴极与各所述接口一一对应连接。

在其中一个实施例中，所述处理器还用于在检测到所述待检测对象的压力异常时生成的报警信号，所述装置还包括：

报警模块，与所述处理器连接，用于根据接收到的所述报警信号输出报警提示信息。

于上述压力检测装置中，通过压力传感模组检测待检测对象的压力值并生成压力信号，再通过控制模组将压力传感模组采集到的微弱压力信号进行放大和补偿后再通过模数转换将模拟信号压力信号转换成数字信号，最后处理器在通过将数字信号与预设阈值作比较从而判断待检测对象的压力是否异常，通过控制模组和处理器的设置可以避免工作人员通过目视观察压力表判断待检测对象的压力是否异常的情况发生，可以自动检测待检测对象的压力情况。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例中提供的压力检测装置的框架示意图；

图2为本申请另一实施例中提供的压力检测装置的框架示意图；

图3为本申请又一实施例中提供的压力检测装置的框架示意图；

图4为本申请再一实施例中提供的压力检测装置的框架示意图。

附图标记说明：

10、压力检测装置；11、压力传感模组；111、压力传感电路；12、控制模组；13、处理器；121、采集电路；122、模数转换电路；1211、第一放大组件；1212、补偿组件；1213、第二放大组件；12121、积分单元；12122、差分单元；12131、PNP型三级管；12132、电容；123、第一接口；124、瞬态二极管；14、报警模块；15、电源模块。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、组件、部分或它们的组合的可能性。

如图1所示，在本申请的一个实施例中提供了一种压力检测装置10，装置包括压力传感模组11、控制模组12和处理器13。压力传感模组11，包括至少一压力传感电路111，各压力传感电路111用于检测待检测对象的压力信号。其中，各压力传感电路111的待检测对象不完全相同。压力传感模组11为可以实时采集待检测对象压力值并将压力数值转换为模拟信号(可以为电信号或其他所需形式的信息)进行输出的模组，待检测对象为需要检测压力大小的对象，待检测对象可以为气体或液体。压力传感电路111包括压力传感器，当待检测对象为气体时，压力传感器可以为气压传感器，用于测量储存或输送气体的容器(例如气路管道)中气体的压强大小并转换为压力信号；当待检测对象为液体时，压力传感器可以为液压传感器，用于测量或储存或输送液体的容器(例如液体管道)中液体的压力大小并转换为压力信号。

控制模组12与压力传感模组11连接，用于对接收的压力信号进行放大、补偿和转换处理，以生成数字信号。其中，控制模组可以为单片机，压力信号可以为电流信号。由于压力传感器采集到的压力信号微弱，故采用控制模组12对微弱压力信号进行放大处理，并且在压力传感器采集压力值的过程中以及控制模组12放大压力信号过程中都可能会产生误差导致最后得到的数字信号不准确，故采用控制模组12对过程中产生的误差进行补偿以消除误差提高采集精确度。最后将经过放大和补偿处理后的压力信号由模拟信号转换为数字信号传输给处理器13进行预设阈值的比较。

处理器13与控制模组12连接，用于采集数字信号并将数字信号与预设阈值进行比较，以判断数字信号对应的待检测对象的压力是否异常。其中，预设阈值可以为工作人员根据当前时间以前待检测对象异常时的瞬时压力值计算得出数值。若数字信号大于等于预设阈值，则表明当前待检测对象压力异常、需要进行检修。

上述压力检测装置10，通过压力传感模组11检测待检测对象的压力值并生成压力信号，再通过控制模组12将压力传感模组11采集到的微弱压力信号进行放大和补偿后再通过模数转换将模拟信号压力信号转换成数字信号，最后处理器13在通过将数字信号与预设阈值作比较从而判断待检测对象的压力是否异常，通过控制模组12和处理器13的设置可以避免工作人员通过目视观察压力表判断待检测对象的压力是否异常，可以自动检测待检测对象的压力情况。

如图2所示，在一个实施例中，控制模组12包括采集电路121和模数转换电路122。采集电路121与压力传感模组11连接，用于对接收的压力信号进行放大、补偿处理，以生成放大信号。模数转换电路122，与采集电路121连接，用于将放大信号转换为数字信号。

其中，采集电路121包括第一放大组件1211、补偿组件1212和第二放大组件1213。第一放大组件1211与压力传感模组11连接，用于采集压力信号并对压力信号进行放大生成第一放大信号。第一放大组件1211可以为放大电路，放大电路包括运算放大器。由于压力传感器采集到的压力信号非常微弱，故需要通过放大电路增加信号输出功率的同时控制输出信号的波形与输入信号一致，通过功率的计算公式P＝U*I可知，需要通过增加电压的方式提高输出功率，P为功率，U为电压，I为电流。

补偿组件1212与第一放大组件1211连接，用于补偿第一放大组件1211放大压力信号时产生的误差。具体地，补偿组件1212包括积分单元12121和差分单元12122；其中，积分单元12121的第一端与第一放大组件1211连接，积分单元12121的第二端与差分单元12122的第一端连接，积分单元12121的第三端经第二放大组件1213与差分单元12122的第二端连接。积分单元12121包括积分放大器，差分单元12122包括差分放大器。由于第一放大组件1211通过增加电压在对压力信号进行放大，故放大过程中可能会出现电压失调的现象，需要通过设置积分单元12121来消除第一放大组件1211中的失调电压，并在采集压力信号的过程中可能会产生误差，需通过设置差分单元12122在压力信号输入时消除采集误差。

第二放大组件1213与补偿单元连接，用于对第一放大信号进行放大生成放大信号。第二放大组件1213包括PNP型三级管和电容12132；其中，PNP型三极管12131的第一端与积分单元12121的第三端连接，PNP型三极管12131的第二端分别与电容12132的第一端和差分单元12122的第二端连接；电容12132的第二端接地。PNP型三极管12131用于对经过第一放大组件1211放大后的压力信号进行第二次放大生成放大信号，电容12132用于使电流的输出均匀化。

上述压力检测装置10，压力传感模组11采集到待检测对象的压力值后输出压力信号，第一放大组件1211采集压力信号并对其进行第一次放大后生成第一放大信号，然后第一放大信号经过积分单元12121后传输至PNP型三极管12131进行第二次放大得到最终的放大信号，放大信号再通过差分单元12122传输至积分单元12121中积分放大器的同相输入端，从而构成闭环控制系统，并通过积分单元12121消除反馈控制中的积分补偿，最后通过电容12132将放大信号均匀传输至模数转换电路122进行模数转换。

如图3所示，在一个实施例中，压力传感模组11包括多个压力传感电路111，控制模组12配置有多个第一接口123，多个第一接口123分别与多个压力传感电路111一一对应连接；其中，控制模组12还用于同时对各压力传感电路111对应输出的压力信号进行放大、补偿和转换处理。当控制模组为单片机时，第一接口123为I/O接口，当有多个待检测对象时，每一个待检测对象对应设置一压力传感电路111用于采集对应待检测对象的实时压力值并转换为对应压力信号。每一个压力传感电路111分别通过不同的第一接口123与控制模组12连接，控制模组12通过不同的第一接口123区分当前处理的压力信号属于那一个第一接口123对应的待检测对象。

控制模组12还用于根据第一接口123的标识信息和各压力传感电路111对应输出的压力信号，确定目标压力传感电路111，其中，目标压力传感电路111对应的待检测对象的压力异常。控制模组12根据压力信号生成数字信号传输至处理器13，处理器13将数字信号与预设阈值对比后，发现该数字信号对应的待检测对象压力异常，故输出异常信号至控制组件，控制组件根据异常信号和标识信息找到异常待检测对象对应的第一接口123，并确定当前第一接口123连接的压力传感电路111为目标压力传感电路111，目标压力传感电路111采集的待检测对象为压力异常对象。

控制模组12还包括至少一瞬态二极管124，各瞬态二极管124的阳极接地设置，各瞬态二极管124的阴极与各接口一一对应连接。瞬态二极管124用于保护第一接口123与压力传感电路111的连接安全。

上述压力检测装置10，通过多路压力传感电路111可以采集多个不同待检测对象的压力信号传输给控制模组12进行放大、补偿和转换生成数字信号，控制通过压力传感电路111连接的第一接口123判断当前处理的压力信号属于那个对应的待检测对象，并通过处理器13生成的异常信号与第一接口123的标识信息准确找出异常待检测对象，以便于同时监测多个待检测对象的压力数值是否异常。一般设备有多路压力系统且互相影响，在单路出现压力升降延时等问题后传统方式无法判断哪一条管路的问题和压力影响的范围通常是把所有部件整体更换的，通过设置多路压力传感电路111也可以避免部件整体更换情况发生。

如图4所示，在一个实施例中，处理器13还用于在检测到待检测对象的压力异常时生成的报警信号，装置还包括报警模块14，报警模块14与处理器13连接，用于根据接收到的报警信号输出报警提示信息。

可选的，压力检测装置10还包括电源模块15，电源模块15分别与压力传感模组11、控制模组12、处理器13和报警模块14均连接。电源模块15用于为压力传感模组11、控制模组12、处理器13和报警模块14供电。

上述压力检测装置10，通过压力传感模组11采集待检测对象的压力值并转换为压力信号，再通过控制模块对压力信号进行放大、补偿和转换处理生成数字信号，然后通过处理器13将数字信号与预设阈值作比较，若判断出该数字信号异常，则生成报警信号给报警模块14，报警模块14再根据报警信号输出报警提示信息给工作人员，提醒工作人员该异常数字信号对应的待检测对象压力异常需要检修。

为了便于理解，以6个待检测对象为例进行说明。采用12V电源进行整体供电，当待检测对象为气路管道时，将6个气压传感器分别放置于6个气路管道中，采集不同气路管道中的压力信号，再将6个气压传感器分别与单片机的6个不同的I/O接口连接，传感器供电馈线从单片机12V供电，传感器把0-1.6MPA气压换算成4-20MA，通过I/O接口将4-20MA电流信号传输至单片机进行处理，每一个I/O接口均连接一个瞬态二极管124作为接口保护。单片机上集成有采集电路121和模数转换电路122，通过采集电路121中第一放大组件1211将传感器采集到的微弱信号进行放大，再由电容12132、积分单元12121和差分单元12122消除采集产生的误差从而达到高精准的数据采集。放大电路放大压力信号后到达积分单元12121，积分单元12121对放大后的压力信号进行积分后传输到PNP型三级管12131，经过PNP型三级管12131第二次放大后再通过差分单元12122连接积分单元12121的一个同相输入端，构成一个闭环控制网络，电容12132一端接地，电容12132另一端分别与差分单元12122、PNP型管连接且控制输出电流。输出电流经过模数转换器进行模数转换后生成数字信号，处理器13采用2.048V基准电压作为采样基准，采用12位的AD采样采集数字信号，数字采样区间在0-4095，对应外部电压0-2.048V，处理器13内部在经过比例换算成0-1.6MPA气压。当处理器13发现数字信号大于预设阈值时，通过单片机内部的不同引脚上来区分处理的数字信号是6个气路管道哪一路的信号，从而找到电压异常的气路管道。可选的，处理器13还可以采集完气压后通过串口上报给上位机，串口通信波特率采用115200，足以满足高速采样需要，上位机软件执行打点即可完成曲线输出，从而直观反映出来各个气路存在的问题。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征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描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种压力检测装置，其特征在于，所述装置包括：

压力传感模组，包括至少一压力传感电路，各所述压力传感电路用于检测待检测对象的压力信号；其中，各所述压力传感电路的待检测对象不完全相同；

控制模组，与所述压力传感模组连接，用于对接收的所述压力信号进行放大、补偿和转换处理，以生成数字信号；

处理器，与所述控制模组连接，用于采集所述数字信号并将所述数字信号与预设阈值进行比较，以判断所述数字信号对应的所述待检测对象的压力是否异常。

2.根据权利要求1所述的压力检测装置，其特征在于，所述控制模组包括：

采集电路，与所述压力传感模组连接，用于对接收的所述压力信号进行放大、补偿处理，以生成放大信号；

模数转换电路，与所述采集电路连接，用于将所述放大信号转换为数字信号。

3.根据权利要求2所述的压力检测装置，其特征在于，所述采集电路包括：

第一放大组件，与所述压力传感模组连接，用于采集所述压力信号并对所述压力信号进行放大生成第一放大信号；

补偿组件，与所述第一放大单元连接，用于补偿第一放大单元放大所述压力信号时产生的误差；

第二放大组件，与所述补偿组件连接，用于对所述第一放大信号进行放大生成所述放大信号。

4.根据权利要求3所述的压力检测装置，其特征在于，所述补偿组件包括积分单元和差分单元；其中，

所述积分单元的第一端与所述第一放大组件连接，所述积分单元的第二端与所述差分单元的第一端连接，所述积分单元的第三端经所述第二放大组件与所述差分单元的第二端连接。

5.根据权利要求4所述的压力检测装置，其特征在于，所述第二放大组件包括PNP型三级管和电容；其中，

所述PNP型三极管的第一端与所述积分单元的第三端连接，所述PNP型三极管的第二端分别与所述电容的第一端和所述差分单元的第二端连接；

所述电容的第二端接地。

6.根据权利要求1所述的压力检测装置，其特征在于，所述控制模组配置有至少一第一接口，所述第一接口与所述压力传感电路连接。

7.根据权利要求6所述的压力检测装置，其特征在于，所述压力传感模组包括多个所述压力传感电路，所述控制模组配置有多个所述第一接口，多个所述第一接口分别与多个所述压力传感电路一一对应连接；其中，

所述控制模组还用于同时对各所述压力传感电路对应输出的压力信号进行放大、补偿和转换处理。

8.根据权利要求7所述的压力检测装置，其特征在于，所述控制模组还用于根据所述第一接口的标识信息和各所述压力传感电路对应输出的所述压力信号，确定目标压力传感电路，其中，所述目标压力传感电路对应的所述待检测对象的压力异常。

9.根据权利要求6所述的压力检测装置，其特征在于，所述控制模组还包括：至少一瞬态二极管，各所述瞬态二极管的阳极接地设置，各所述瞬态二极管的阴极与各所述接口一一对应连接。

10.根据权利要求1所述的压力检测装置，其特征在于，所述处理器还用于在检测到所述待检测对象的压力异常时生成的报警信号，所述装置还包括：

报警模块，与所述处理器连接，用于根据接收到的所述报警信号输出报警提示信息。

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