一種高準(zhǔn)確度壓力控制器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高準(zhǔn)度壓力控制器，包括機(jī)箱、電源開關(guān)、顯示器、鍵盤等操控部件以及流體壓力輸入輸出接口、供電模塊、通訊模塊、壓力標(biāo)準(zhǔn)模塊、流體壓力控制模塊、電信號(hào)檢測(cè)模塊和中央處理模塊，其中壓力標(biāo)準(zhǔn)模塊的安裝座設(shè)計(jì)為多個(gè)接口用于裝設(shè)多個(gè)不同量程的壓力標(biāo)準(zhǔn)傳感器，壓力控制模塊、壓力標(biāo)準(zhǔn)模塊、中央處理模塊、電信號(hào)檢測(cè)模塊以及被校準(zhǔn)儀表通過信號(hào)線連接，供電模塊為AC轉(zhuǎn)DC供電。本發(fā)明內(nèi)置壓力標(biāo)準(zhǔn)，可自動(dòng)輸出高準(zhǔn)確度的標(biāo)準(zhǔn)壓力，可供選擇的多量程壓力標(biāo)準(zhǔn)器適用于各種被校準(zhǔn)壓力儀表，同時(shí)還可對(duì)電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)與校準(zhǔn)，與計(jì)算機(jī)通訊可實(shí)現(xiàn)上位機(jī)控制與數(shù)據(jù)采集。
【專利說明】一種高準(zhǔn)確度壓力控制器
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明屬于壓力儀器儀表的計(jì)量校準(zhǔn)領(lǐng)域，主要涉及該領(lǐng)域的高效快速的自動(dòng)化儀表校準(zhǔn)，特別是涉及一種精準(zhǔn)控制的標(biāo)準(zhǔn)壓力值輸出儀器，對(duì)壓力儀表進(jìn)行壓力和輸出電信號(hào)兩方面校準(zhǔn)并可切換標(biāo)準(zhǔn)量程的自動(dòng)化校準(zhǔn)設(shè)備。
[0002]【背景技術(shù)】:
國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局強(qiáng)制性規(guī)定:工業(yè)生產(chǎn)、壓力測(cè)量等領(lǐng)域中所使用的壓力儀表，每半年都要對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)或檢定(精密壓力儀表檢定周期為一年)，以確定該壓力表是否準(zhǔn)確。
[0003]通常的壓力校準(zhǔn)采用的設(shè)備，是活塞壓力計(jì)或數(shù)字壓力計(jì)?；钊麎毫τ?jì)是在某一封閉的管路中，設(shè)有兩個(gè)輸出接口，一個(gè)輸出接口連接活塞組件，另一輸出接口連接被檢儀表，通過改變活塞組件上施加的砝碼質(zhì)量來改變壓力的大小，此種檢定壓力儀表的方法因?yàn)榘釀?dòng)砝碼勞動(dòng)強(qiáng)度大，活塞組件加工工藝復(fù)雜，制造成本高，且受重力加速度和環(huán)境溫濕度影響大，要求使用條件苛刻。
[0004]數(shù)字壓力計(jì)檢定壓力儀表是通過在某一封閉的管路中，設(shè)有加壓器和兩個(gè)輸出接口，一個(gè)輸出接口連接標(biāo)準(zhǔn)表即數(shù)字壓力計(jì)，另一輸出接口連接被檢儀表，通過對(duì)密閉管路中的流體手動(dòng)加壓產(chǎn)生壓力，再通過觀測(cè)比對(duì)讀取標(biāo)準(zhǔn)和被檢儀表示值。這種傳統(tǒng)的手動(dòng)加壓調(diào)節(jié)壓力的壓力校準(zhǔn)方式，很難精準(zhǔn)控制輸出壓力值，而且觀測(cè)受人為干擾因素影響較大，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，工作效率低下。
[0005]為了解決這一問題，提高壓力儀表檢定校準(zhǔn)的工作效率，近年來，國(guó)外公司對(duì)高準(zhǔn)確度壓力控制器也有所研究。
[0006]國(guó)外壓力控制器，一般采用內(nèi)置一支壓力傳感器作為壓力標(biāo)準(zhǔn)器，也有采用兩支壓力傳感器的情況，將一支作為壓力標(biāo)準(zhǔn)器，另一支用于參考大氣壓力測(cè)量。無論那種情況，量程都是單一的，壓力控制器的壓力測(cè)量范圍和控制范圍都不大。超出該壓力控制器的測(cè)量范圍，就需要采購(gòu)另外一臺(tái)對(duì)應(yīng)量程的壓力控制器。超范圍使用，測(cè)量準(zhǔn)確度會(huì)大大降低，同時(shí)控制器內(nèi)部器件也會(huì)因過載而損壞。因此，用戶需要購(gòu)置不同量程的壓力控制器，經(jīng)濟(jì)上增加了用戶的負(fù)擔(dān)。
[0007]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明為了解決這一問題，提高壓力儀表檢定校準(zhǔn)的工作效率，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種高準(zhǔn)確度壓力控制器，這種方法克服了人員觀測(cè)和手動(dòng)加壓調(diào)節(jié)壓力的缺點(diǎn)，能自動(dòng)監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)壓力，顯著提高了工作效率。
該壓力控制器與外接壓力源一同構(gòu)成了一個(gè)裝置系統(tǒng)。在封閉的壓力校準(zhǔn)管路中，按照設(shè)定壓力，由外接壓力源提供壓力，通過壓力傳感器的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和壓力控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制，提供某一設(shè)定壓力輸出，接入被校準(zhǔn)壓力儀表，用于對(duì)壓力儀表進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)。
[0008]同時(shí)對(duì)于壓力變送器等數(shù)字壓力儀表，由于其輸出電信號(hào)值的準(zhǔn)確與否，直接影響到其測(cè)量壓力。因此，對(duì)于此類數(shù)字壓力儀表，除了校準(zhǔn)儀表的壓力量值外，還要求對(duì)其電信號(hào)(電流、電壓及開關(guān)脈沖)進(jìn)行量值校準(zhǔn)。傳統(tǒng)的檢定方法是在壓力檢定的同時(shí)再配備一套電測(cè)儀表對(duì)電信號(hào)進(jìn)行檢定，工作非常繁瑣，高準(zhǔn)確度壓力控制器完美地將壓力檢定與電測(cè)校準(zhǔn)進(jìn)行了集成，解決了繁瑣這一難題。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:
一種壓力控制器，所述壓力控制器將壓力檢定與電測(cè)校準(zhǔn)進(jìn)行了集成，包括箱體、供電模塊、壓力控制模塊、壓力標(biāo)準(zhǔn)模塊、電測(cè)模塊以及中央處理模塊；
進(jìn)一步地，所述箱體前面板設(shè)置有顯示屏，鍵盤以及電信號(hào)輸出孔和電源開關(guān)，箱體后面板設(shè)置有輸入流體壓力接口、輸出流體壓力接口、RS232接口和外部電源接口，箱體內(nèi)部各組件通過管道或電源線/信號(hào)線連接；
進(jìn)一步地，所述供電模塊一端接AC220V電源插座，另一端分別與壓力控制模塊、中央處理模塊、電測(cè)模塊、壓力標(biāo)準(zhǔn)模塊相接，其中中央處理模塊還分別與壓力控制模塊、電測(cè)模塊、壓力標(biāo)準(zhǔn)模塊、計(jì)算機(jī)相接，電測(cè)模塊與被測(cè)儀表相接；壓力控制模塊一端通過壓力管路與壓力源相接、另一端通過壓力管路與壓力標(biāo)準(zhǔn)模塊相接，壓力標(biāo)準(zhǔn)模塊則通過壓力管路與被測(cè)儀表相接；
進(jìn)一步地，所述供電模塊包括變壓器、整流濾波電路、短路保護(hù)電路、開關(guān)去抖電路、電源開關(guān)、三個(gè)電壓轉(zhuǎn)換芯片，其中變壓器、整流濾波電路、短路保護(hù)電路、開關(guān)去抖電路、電源開關(guān)依次相連；電源開關(guān)設(shè)置在箱體的前面板處且與電壓轉(zhuǎn)換芯片相連，第一電壓轉(zhuǎn)換芯片與壓力控制模塊相連，第二電壓轉(zhuǎn)換芯片與中央處理模塊相連，第三電壓轉(zhuǎn)換芯片與壓力標(biāo)準(zhǔn)模塊和電測(cè)模塊連接；
進(jìn)一步地，所述壓力控制模塊包括輸入閥、蓄能器、微調(diào)機(jī)構(gòu)、排污閥、輸出閥、以及一個(gè)用于連接壓力標(biāo)準(zhǔn)模塊和被檢表輸出接口的三通接頭，所述的輸入閥、蓄能器、微調(diào)機(jī)構(gòu)、排污閥、輸出閥均通過壓力管路連接且安裝在一集成的閥塊上，所述閥塊的一端開有一接口通過管路與后面板輸入端口相連，接口處設(shè)置輸入閥；蓄能器設(shè)置在輸入閥的后端；排污閥與蓄能器相通；輸出閥一端與蓄能器相通，另一端與大氣或油箱相通；微調(diào)機(jī)構(gòu)為一電動(dòng)推桿，與蓄能器相連通；所述閥塊上設(shè)置有另一接口，所述另一接口一端通蓄能器和輸出閥，另一端連接三通接頭，所述三通接頭的其中一端接壓力標(biāo)準(zhǔn)模塊，還有一端接機(jī)箱后面板輸出接口和被檢儀表相連；
進(jìn)一步地，所述壓力控制模塊的電氣控制部分包括壓力控制驅(qū)動(dòng)電路、量程切換電路和中央處理模塊，其中中央處理模塊分別與壓力控制驅(qū)動(dòng)電路、量程切換電路相連，壓力控制驅(qū)動(dòng)電路另一端分別與輸入閥、微調(diào)機(jī)構(gòu)、排污閥、輸出閥相連；量程切換電路與壓力標(biāo)準(zhǔn)模塊相連；
進(jìn)一步地，所述壓力標(biāo)準(zhǔn)模塊上有一標(biāo)準(zhǔn)安裝塊，其設(shè)置了至少包括兩種量程的壓力標(biāo)準(zhǔn)傳感器、所述傳感器對(duì)應(yīng)的兩個(gè)切換閥，所述標(biāo)準(zhǔn)安裝塊的一端與所述三通接頭相連，標(biāo)準(zhǔn)安裝塊的中間加工一通孔通過壓力管路與兩個(gè)切換閥相通，其中第一壓力標(biāo)準(zhǔn)傳感器通過壓力管路與第一切換閥相連，第二壓力標(biāo)準(zhǔn)傳感器通過壓力管路與第二切換閥相連；第一、第二壓力標(biāo)準(zhǔn)傳感器與中央處理模塊相連，中央處理模塊連接至量程切換電路一端，量程切換電路還與兩個(gè)切換閥相連；
進(jìn)一步地，所述壓力標(biāo)準(zhǔn)模塊的信號(hào)處理單元包括恒流源、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路A、微處理器、RS232通訊芯片、存儲(chǔ)芯片和溫度測(cè)量芯片，其中第一壓力標(biāo)準(zhǔn)傳感器與恒流源、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路A相連，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路A另一端與微處理器相連，微處理器與RS232通訊芯片、存數(shù)芯片和溫度測(cè)量芯片相連，RS232通訊芯片另一端接回中央處理模塊；
進(jìn)一步地，所述電測(cè)模塊包括電測(cè)管理電路、信號(hào)去抖電路、兩個(gè)輸入保護(hù)電路、兩個(gè)靜電防護(hù)電路、TVS陣列限幅電路、信號(hào)濾波電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路B ;電測(cè)管理電路一端與中央處理模塊相連，另一端分兩路，每一路組件都為串聯(lián)連接，其中一路串聯(lián)順序?yàn)樾盘?hào)去抖電路、第一輸入保護(hù)電路、第一靜電防護(hù)電路，信號(hào)入口為被檢開關(guān)信號(hào)輸入，另一路串聯(lián)順序?yàn)閿?shù)模轉(zhuǎn)換電路B、信號(hào)濾波電路、TVS陣列限幅電路、第二輸入保護(hù)電路、第二靜電防護(hù)電路，信號(hào)入口為被檢電信號(hào)輸入；
進(jìn)一步地，所述中央處理模塊包括MCU STM32 F103、鍵盤電路、RS232接口、溫度采集電路、時(shí)鐘電路、電信號(hào)測(cè)量電路、顯示器、壓力控制電路、壓力標(biāo)準(zhǔn)切換電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、報(bào)警電路，供電模塊與MCU STM32 F103中央處理芯片相連，MCU STM32 F103分別與鍵盤電路、RS232接口、溫度采集電路、時(shí)鐘電路、電信號(hào)測(cè)量電路、顯示器、壓力控制電路、壓力標(biāo)準(zhǔn)切換電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、報(bào)警電路相連。
[0010]本發(fā)明采取以上方案設(shè)計(jì)，具有以下特點(diǎn):
(I)控壓迅速穩(wěn)定，工作輕松高效:
本發(fā)明通過對(duì)外部接入流體壓力的自動(dòng)測(cè)量與控制調(diào)節(jié)，快速地在壓力輸出端口輸出某一準(zhǔn)確的流體壓力，將其作為標(biāo)準(zhǔn)壓力，提供給被校準(zhǔn)壓力儀表，通常氣體穩(wěn)定時(shí)間是15秒，液體穩(wěn)定時(shí)間是20秒，比傳統(tǒng)的壓力校準(zhǔn)設(shè)備單點(diǎn)校準(zhǔn)時(shí)間至少縮短1/3，且無需人工搬運(yùn)砝碼或人工手動(dòng)加壓，降低勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)縮短了工作時(shí)間，因此大大提高了工作效率。
[0011](2)高準(zhǔn)確度測(cè)量，測(cè)量范圍寬泛，經(jīng)濟(jì)性高:
本發(fā)明內(nèi)置了多個(gè)不同量程的高精度壓力傳感器作為壓力標(biāo)準(zhǔn)，可對(duì)不同量程的被檢壓力儀表進(jìn)行相對(duì)應(yīng)量程標(biāo)準(zhǔn)的切換，便于滿足不同用戶的配置；使用內(nèi)置壓力標(biāo)準(zhǔn)，便于攜帶，壓力標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)切換，也可方便對(duì)不同量程被檢表的校準(zhǔn)。本發(fā)明配置了多只壓力標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)量范圍寬泛，覆蓋被檢壓力儀表范圍大，用戶無需配置多臺(tái)設(shè)備，大大降低了用戶的成本,經(jīng)濟(jì)性高。
[0012](3)可針對(duì)不同種類和多種量程的壓力儀表進(jìn)行壓力和電信號(hào)自動(dòng)校準(zhǔn):
本發(fā)明還組合了電信號(hào)檢測(cè)電路，在對(duì)壓力儀表進(jìn)行壓力校準(zhǔn)的同時(shí)，并對(duì)其輸出電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)校準(zhǔn)，實(shí)施壓力和電信號(hào)的集成校準(zhǔn)，用戶不必另外配置電測(cè)儀表，檢測(cè)校準(zhǔn)工作更加輕松省力，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。
[0013](4)小巧便攜，低碳環(huán)保:
本發(fā)明相比較傳統(tǒng)的壓力校準(zhǔn)檢測(cè)設(shè)備大大縮小了控制器自身重量和體積，節(jié)約了原材料；儀器本身也不產(chǎn)生任何污染和工業(yè)廢品，便于攜帶現(xiàn)場(chǎng)，低碳環(huán)保。
[0014]本發(fā)明采用以上設(shè)計(jì)，不僅實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化校準(zhǔn)，還通過壓力和電信號(hào)的組合校準(zhǔn)提高了精準(zhǔn)性，顯著提高工作效率，同時(shí)多量程標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)切換技術(shù)，進(jìn)一步提升了產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性。
[0015]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1為本發(fā)明高準(zhǔn)確度壓力控制器結(jié)構(gòu)圖；
圖2為本發(fā)明內(nèi)部構(gòu)造框圖；
圖3為本發(fā)明內(nèi)部構(gòu)造中的供電模塊電路框圖； 圖4為本發(fā)明內(nèi)部構(gòu)造中的壓力控制模塊構(gòu)成及與其它模塊連接關(guān)系圖；
圖5為本發(fā)明內(nèi)部構(gòu)造中壓力標(biāo)準(zhǔn)模塊及壓力標(biāo)準(zhǔn)原理框圖；
圖6為本發(fā)明內(nèi)部構(gòu)造中的電信號(hào)檢測(cè)電路；
圖7為本發(fā)明內(nèi)部構(gòu)造中的中央處理器模塊原理框圖。
[0016]【具體實(shí)施方式】:
以下內(nèi)容將結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容詳細(xì)說明:
參見圖1，圖2，為本發(fā)明所提供的高準(zhǔn)確度壓力控制器，包括一箱體70以及分別組裝在箱體內(nèi)的供電模塊1、壓力控制模塊2、壓力標(biāo)準(zhǔn)模塊3、電測(cè)模塊4以及中央處理模塊5，置于箱體70前面板的顯示屏52、鍵盤47以及電信號(hào)輸出孔和電源開關(guān)，箱體后面板設(shè)置有輸入流體壓力的接口、輸出流體壓力的接口(被檢儀表連接口)、RS232接口和外部電源接口等；箱體內(nèi)部各組件有通過管道連接(圖示中為粗線)，有通過電源線或信號(hào)線連接(圖示中為細(xì)實(shí)線)，其主要關(guān)系如下所述:
供電模塊1，主要為儀器各電器元件持續(xù)供電。如圖3所示:本發(fā)明箱體70后面板設(shè)置一 AC220V電源插座，所述供電模塊I包括變壓器6、整流濾波電路7、短路保護(hù)電路8、開關(guān)去抖電路9以及電源開關(guān)電路10，上述部分依次相接，其中變壓器6與電源插座相連，變壓器的輸出端進(jìn)入整流濾波電路7 (采用二極管整流橋電路)，將電源變壓器的交流電整流為直流電壓，再經(jīng)過高頻濾波，低頻濾波，得到了干凈的直流電。短路保護(hù)電路8利用晶體管采樣輸出電壓，根據(jù)輸出電壓短路前后的狀態(tài)變化判斷是否發(fā)生短路，并切斷輸出。消除短路后，重新啟動(dòng)電源，電路可正常工作。開關(guān)去抖電路9使用積分電路去抖，輸出躍變發(fā)生在積分器積分到門轉(zhuǎn)折電壓時(shí)刻。開關(guān)抖動(dòng)由于時(shí)間很短，無法使積分電路達(dá)到轉(zhuǎn)折電壓，這樣就可以克服開關(guān)抖動(dòng)引入的抖動(dòng)脈沖。電源開關(guān)電路10設(shè)置在箱體70的前面板處，使用帶顯示燈的按鈕開關(guān)，這樣可以直接明了的看到開關(guān)機(jī)狀態(tài)，通過電壓轉(zhuǎn)換芯片11，12，13 (采用經(jīng)典穩(wěn)定的78系列電壓轉(zhuǎn)換芯片)為壓力控制模塊2、中央處理模塊5、壓力標(biāo)準(zhǔn)模塊3等用電器件提供穩(wěn)定的直流電源。
[0017]壓力控制模塊2，是通過電磁閥和中央處理模塊5的控制電路實(shí)現(xiàn)對(duì)流體壓力的控制。如圖4所示(粗線條表示壓力管路，細(xì)線條表示電路和信號(hào)線路)，壓力控制模塊2的管路部分包括輸入閥14、蓄能器15、微調(diào)機(jī)構(gòu)16、排污閥17、輸出閥18、以及一個(gè)用于連接壓力標(biāo)準(zhǔn)模塊3和被檢表輸出接口的三通接頭，所述被檢表輸出接口與被檢儀表相連。壓力控制模塊2的電氣控制部分包括壓力控制驅(qū)動(dòng)電路20和中央處理模塊5，包括加載有壓力控制算法的芯片，控制芯片寫入了無模型自適應(yīng)算法的基本公式，根據(jù)不同變量的變化來控制輸入閥14和輸出閥18開啟或關(guān)閉，以達(dá)到輸出設(shè)定的壓力值。所述的輸入閥14、蓄能器15、微調(diào)機(jī)構(gòu)16、排污閥17、輸出閥18均安裝在一集成的閥塊上，閥塊的一端開有一接口通過管路與后面板輸入端口相連，接口處設(shè)置輸入閥14，用來關(guān)閉或打開外接壓力源；蓄能器15設(shè)置在輸入閥14后端，用以穩(wěn)定，均衡控制系統(tǒng)的壓力；排污閥17與蓄能器15相通，其目的是必要時(shí)打開排除控制器內(nèi)污物；微調(diào)機(jī)構(gòu)16為一電動(dòng)推桿，與蓄能器15相連通，是微量調(diào)節(jié)壓力變化的裝置；輸出閥18 —端與蓄能器15相通，另一端與大氣或油箱相通，受控制芯片控制，通過打開或關(guān)閉來改變壓力變化；集成閥塊上設(shè)置有另一接口，接口一端通蓄能器15和輸出閥18，另一端連接三通接頭，三通的一端接壓力標(biāo)準(zhǔn)模塊3，一端接機(jī)箱后面板輸出接口和被檢儀表相連。
[0018]壓力標(biāo)準(zhǔn)模塊3，如圖5所示(粗線條表示壓力管路，細(xì)線條表示電路和信號(hào)線路)，壓力標(biāo)準(zhǔn)模塊3是提供高準(zhǔn)確度的壓力標(biāo)準(zhǔn)和量程切換組件，其在一標(biāo)準(zhǔn)安裝塊25上設(shè)置了至少包括兩種量程(可擴(kuò)展)的壓力標(biāo)準(zhǔn)傳感器26，27，標(biāo)準(zhǔn)傳感器對(duì)應(yīng)的切換閥23，24，標(biāo)準(zhǔn)安裝塊25的一端與上述三通相連，標(biāo)準(zhǔn)安裝塊25的中間加工一通孔與切換閥23，切換閥24相通，壓力標(biāo)準(zhǔn)傳感器26與切換閥23相連，當(dāng)切換閥23打開時(shí)壓力標(biāo)準(zhǔn)傳感器26與標(biāo)準(zhǔn)安裝塊25中間孔相通，壓力標(biāo)準(zhǔn)傳感器27與切換閥24相連，當(dāng)切換閥24打開時(shí)壓力標(biāo)準(zhǔn)傳感器27與標(biāo)準(zhǔn)安裝塊25中間孔相通。
[0019]作為壓力標(biāo)準(zhǔn)傳感器26，27，其組成結(jié)構(gòu)為感壓器件傳感器本體，處理電路(虛線框內(nèi))包括恒流源電路28、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路A29、微處理器30、RS232通訊芯片31、存儲(chǔ)芯片32、溫度測(cè)量芯片33，其中恒流源電路28 —端與供電模塊I連接，另一端與壓力標(biāo)準(zhǔn)傳感器26連接，恒流源電路28采用高精度，低漂移電壓基準(zhǔn)芯片ADR421，與無溫漂的運(yùn)放op777組成高精度恒流源，基本去除溫度和時(shí)間對(duì)其精度的影響。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路A29分別與壓力標(biāo)準(zhǔn)傳感器26和微處理器30連接，使用24位超低噪聲PGIA模數(shù)轉(zhuǎn)換器CS5532，運(yùn)用電荷平衡技術(shù)，高動(dòng)態(tài)范圍，可編程輸出字速率，靈活的電源配置，都使其成為壓力儀器和過程控制的理想芯片。CS5532通過采樣被恒流源電路28激勵(lì)的壓力標(biāo)準(zhǔn)傳感器26而輸出低電壓信號(hào)，轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，然后通過兼容的SPI接口，傳送給微處理器30。微處理器30分別與RS232通訊芯片31、存儲(chǔ)芯片32、溫度測(cè)量芯片33連接，其中存儲(chǔ)芯片32使用鐵電64K位的非易失性鐵電隨機(jī)存儲(chǔ)器，結(jié)構(gòu)容量為8，192X8位，無限次的讀寫次數(shù)，掉電數(shù)據(jù)保持10年，寫數(shù)據(jù)無延時(shí)，高可靠性鐵電制造工藝，總線速度可以達(dá)到1MHZ.。這些特性非常適合作為微處理器30的掉電參數(shù)存儲(chǔ)器。溫度測(cè)量芯片33采用12位高精度溫度傳感器DS18B20，單總線，低功耗，±0.5°C的測(cè)量精度，保證了對(duì)溫度的有效測(cè)量，完成對(duì)壓力標(biāo)準(zhǔn)傳感器26的精確溫度補(bǔ)償。RS232通訊芯片31使用SP3232EEN，包含一個(gè)線驅(qū)動(dòng)器，一個(gè)線接收器和一個(gè)帶有土 15-kV ESD保護(hù)的雙電荷汞，該器件可滿足TIA/EIA-232-F要求，并在一個(gè)異步通信控制器和串行端口連接器之間提供接口，電荷汞和四個(gè)小型外接電容器可在單路3V至5.5V電源電壓下工作，這些器件在數(shù)據(jù)信號(hào)率達(dá)到250 kbit/s且最大的30-V/s驅(qū)動(dòng)輸出回轉(zhuǎn)率時(shí)工作。該芯片使微處理器30與中央處理模塊5可以即時(shí)有效地通訊。
[0020]電測(cè)模塊4，如圖6所示，電測(cè)模塊4是電信號(hào)測(cè)量校準(zhǔn)電路。電測(cè)模塊4包括電測(cè)管理電路34、信號(hào)去抖電路35、輸入保護(hù)電路36，42、靜電防護(hù)電路37，43、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路B39、信號(hào)濾波電路40、TVS陣列限幅電路41，電測(cè)管理電路34對(duì)各類測(cè)量信號(hào)進(jìn)行分類管理，實(shí)現(xiàn)不同測(cè)量通道控制；信號(hào)去抖電路35使用積分電路去抖，這樣就可以阻攔開關(guān)抖動(dòng)引入的虛假脈沖；輸入保護(hù)電路36，42采用匹配的電阻，限制輸入信號(hào)的電流電壓幅度和躍變對(duì)電路芯片的傷害；靜電防護(hù)電路37，43采用可防護(hù)15KV的PolySURG(TM)0603ESDA-TR ESD，吸收來自各方面的靜電，防止擊穿電路；TVS陣列限幅電路41采用硅管陣列和高精度低漂移運(yùn)放，組成限幅自保護(hù)電路，完成最后一道保護(hù)工作；信號(hào)濾波電路40采用雙RC濾波，對(duì)共模信號(hào)進(jìn)行處理，然后輸送到數(shù)模轉(zhuǎn)換電路B39 ;數(shù)模轉(zhuǎn)換電路B39使用24位超低噪聲PGIA模數(shù)轉(zhuǎn)換器CS5532，運(yùn)用電荷平衡技術(shù)，高動(dòng)態(tài)范圍，可編程輸出字速率，靈活的電源配置，使其成為壓力儀器和過程控制的理想芯片，CS5532通過采樣輸入的電測(cè)信號(hào)，轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。工作過程是當(dāng)壓力控制模塊的標(biāo)準(zhǔn)壓力施加給被檢表時(shí)，會(huì)在其壓力開關(guān)信號(hào)輸入端子和電信號(hào)輸入輸出端產(chǎn)生電信號(hào)(被檢儀表的信號(hào)端子圖不沒有標(biāo)明)，壓力開關(guān)信號(hào)輸入端子和電信號(hào)輸入端子分別連接信號(hào)放大器，將產(chǎn)生的電信號(hào)輸入給電測(cè)管理電路34，電信號(hào)經(jīng)信號(hào)放大處理后，輸入給與其相連接的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路B39，再經(jīng)過轉(zhuǎn)換將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過電測(cè)管理電路34得出檢測(cè)的電信號(hào)數(shù)值，或得到壓力開關(guān)通斷的狀態(tài)信息，并通過顯示器52顯示(圖示未標(biāo)出)。此時(shí)，電信號(hào)檢測(cè)數(shù)值，即可作為壓力儀表輸出的電信號(hào)顯不值，同時(shí)也作為對(duì)壓力儀表輸出電信號(hào)的校準(zhǔn)值，用于判斷壓力儀表輸出電信號(hào)值與標(biāo)準(zhǔn)值相差的準(zhǔn)確程度，或用于判斷壓力儀表輸出電信號(hào)值與規(guī)定數(shù)值是否相符。
[0021]中央處理模塊5，如圖7所示，中央處理模塊5是由單片機(jī)系統(tǒng)組成，主要功能是執(zhí)行系統(tǒng)工作所需要的計(jì)算，控制信號(hào)的產(chǎn)生，各部分通訊等核心功能。其主要組成:MCU (STM32F103)46中央處理芯片，采用意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics)推出的基于Cortex內(nèi)核的微處理器，內(nèi)部高度集成,且提供高質(zhì)量的固件庫(kù)方便開發(fā)，內(nèi)部模塊齊全，性能強(qiáng)大，由供電模塊I供電，接收壓力標(biāo)準(zhǔn)模塊3的信號(hào)，將壓力標(biāo)準(zhǔn)傳感器26或27的壓力數(shù)值通過數(shù)字通訊接口返回壓力控制模塊2，通過與芯片中預(yù)先設(shè)定的壓力值進(jìn)行比較，壓力控制算法根據(jù)設(shè)定值與標(biāo)準(zhǔn)實(shí)測(cè)值的差值進(jìn)行控制量計(jì)算，并將計(jì)算的控制量再輸送給壓力控制電路53，由壓力控制電路53實(shí)現(xiàn)對(duì)上述輸入閥14、輸出閥18和微調(diào)機(jī)構(gòu)16的控制，實(shí)現(xiàn)壓力精準(zhǔn)的閉環(huán)控制；壓力控制電路53與壓力標(biāo)準(zhǔn)切換電路54、RS232接口 48、中央處理器系統(tǒng)、顯示器52及鍵盤電路47組成了壓力測(cè)控系統(tǒng)，由鍵盤電路47輸入設(shè)定壓力，由顯示器52顯示壓力控制結(jié)果。MCU (STM32F103)46還與電信號(hào)測(cè)量電路51連接，實(shí)施對(duì)被檢表輸出電信號(hào)的檢測(cè)與校準(zhǔn)。RS232接口 48可與其它外接設(shè)備如外接計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等連接。
[0022]鍵盤電路47采用陣列式鍵盤，高速有效地檢測(cè)操作者動(dòng)作，完成人機(jī)輸入功能。RS232接口 48完成各個(gè)模塊通訊時(shí)的電平轉(zhuǎn)換，保證通訊的正確和實(shí)時(shí)。溫度采集電路49使用高精度表貼傳感器BMP085，完成對(duì)大氣壓和工作溫度的監(jiān)測(cè)。電信號(hào)測(cè)量電路51對(duì)需要測(cè)量的信號(hào)進(jìn)行處理，然后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送入MCU(STM32F103)46。報(bào)警電路56通過三極管驅(qū)動(dòng)一個(gè)蜂鳴器來實(shí)現(xiàn)報(bào)警提示。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路55使用鐵電非易失性鐵電隨機(jī)存儲(chǔ)器，無限次的讀寫次數(shù)，掉電數(shù)據(jù)保持10年，寫數(shù)據(jù)無延時(shí)，高可靠性鐵電制造工藝，總線速度可以達(dá)到1MHZ。這些特性非常適合作為掉電參數(shù)存儲(chǔ)器。壓力控制電路53通過控制實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)電磁閥的控制，最終實(shí)現(xiàn)壓力控制的目的。顯示器52為人機(jī)交互間界面。
[0023]綜上所述，本發(fā)明是在密閉的壓力管路中，用戶設(shè)定目標(biāo)壓力值，高準(zhǔn)確度壓力控制器通過多路流體壓力控制調(diào)節(jié)閥及微壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的精細(xì)調(diào)控，對(duì)流體壓力進(jìn)行設(shè)定控制，在壓力輸出端口輸出準(zhǔn)確的流體壓力。通過和被檢儀表的壓力比對(duì)來快速實(shí)現(xiàn)對(duì)被檢儀表的校準(zhǔn)。
[0024]以上各模塊相互聯(lián)系并組裝于箱體內(nèi)，各模塊間的安裝位置和模塊間的連接型式均無特別限制，圖1所示僅為一種范例，具體安裝方式以無干涉和方便使用為原則。
【權(quán)利要求】
1.一種高準(zhǔn)確度壓力控制器，其特征在于，所述壓力控制器將壓力檢定與電測(cè)校準(zhǔn)進(jìn)行了集成，所述控制器包括箱體(70)、供電模塊(I)、壓力控制模塊(2)、壓力標(biāo)準(zhǔn)模塊(3)、電測(cè)模塊(4 )以及中央處理模塊(5 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力控制器，其特征在于:箱體(70)前面板設(shè)置有顯示屏(52)，鍵盤(47)以及電信號(hào)輸出孔和電源開關(guān)，箱體后面板設(shè)置有輸入流體壓力接口、輸出流體壓力接口、RS232接口和外部電源接口，箱體內(nèi)部各組件通過管道或電源線/信號(hào)線連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力控制器，其特征在于:所述供電模塊(I)一端接AC220V電源插座，另一端分別與壓力控制模塊(2)、中央處理模塊(5)、電測(cè)模塊(4)、壓力標(biāo)準(zhǔn)模塊(3)相接，其中中央處理模塊(5)還分別與壓力控制模塊(2)、電測(cè)模塊(4)、壓力標(biāo)準(zhǔn)模塊(3)、計(jì)算機(jī)相接，電測(cè)模塊(4)與被測(cè)儀表相接；壓力控制模塊(2)—端通過壓力管路與壓力源相接、另一端通過壓力管路與壓力標(biāo)準(zhǔn)模塊(3)相接，壓力標(biāo)準(zhǔn)模塊(3)則通過壓力管路與被測(cè)儀表相接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力控制器，其特征在于:所述供電模塊(I)包括變壓器(6)、整流濾波電路(7)、短路保護(hù)電路(8)、開關(guān)去抖電路(9)、電源開關(guān)(10)、三個(gè)電壓轉(zhuǎn)換芯片(11，12，13)，其中變壓器(6)、整流濾波電路(7)、短路保護(hù)電路(8)、開關(guān)去抖電路(9)、電源開關(guān)(10)依次相連；電源開關(guān)(10)設(shè)置在箱體(70)的前面板處且與電壓轉(zhuǎn)換芯片(11，12，13)相連，第一電壓轉(zhuǎn)換芯片(11)與壓力控制模塊(2)相連，第二電壓轉(zhuǎn)換芯片(12)與中央處理模塊(5)相連,第三電壓轉(zhuǎn)換芯片(13)與壓力標(biāo)準(zhǔn)模塊(3)和電測(cè)模塊(4)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力控制器，其特征在于:所述壓力控制模塊(2)包括輸入閥(14)、蓄能器(15)、微調(diào)機(jī)構(gòu)(16)、排污閥(17)、輸出閥(18)、以及一個(gè)用于連接壓力標(biāo)準(zhǔn)模塊(3)和被檢表輸出接口的三通接頭，所述的輸入閥(14)、蓄能器(15)、微調(diào)機(jī)構(gòu)(16)、排污閥(17)、輸出閥(18)均通過壓力管路連接且安裝在一集成的閥塊上，所述閥塊的一端開有一接口通過管路與后面板輸入端口相連，接口處設(shè)置輸入閥(14)，蓄能器(15)設(shè)置在輸入閥(14)的后端；排污閥(17)與蓄能器(15)相通；輸出閥(18)—端與蓄能器(15)相通，另一端與大氣或油箱相通；微調(diào)機(jī)構(gòu)(16)為一電動(dòng)推桿，與蓄能器(15)相連通；所述閥塊上設(shè)置有另一接口，所述另一接口 一端通蓄能器(15)和輸出閥(18)，另一端連接三通接頭，所述三通接頭的其中一端接壓力標(biāo)準(zhǔn)模塊(3 )，還有一端接機(jī)箱后面板輸出接口和被檢儀表相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力控制器，其特征在于:所述壓力控制模塊(2)的電氣控制部分包括壓力控制驅(qū)動(dòng)電路(20)、量程切換電路(21)和中央處理模塊(5)，其中中央處理模塊(5)分別與壓力控制驅(qū)動(dòng)電路(20)、量程切換電路(21)相連，壓力控制驅(qū)動(dòng)電路(20)另一端分別與輸入閥(14)、微調(diào)機(jī)構(gòu)(16)、排污閥(17)、輸出閥(18)相連；量程切換電路(21)與壓力標(biāo)準(zhǔn)模塊(3)相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓力控制器，其特征在于:所述壓力標(biāo)準(zhǔn)模塊(3)上有一標(biāo)準(zhǔn)安裝塊(25)，其設(shè)置了至少包括兩種量程的壓力標(biāo)準(zhǔn)傳感器(26，27)、所述傳感器對(duì)應(yīng)的兩個(gè)切換閥(23，24)，所述標(biāo)準(zhǔn)安裝塊(25)的一端與所述三通接頭相連，標(biāo)準(zhǔn)安裝塊(25)的中間加工一通孔通過壓力管路與兩個(gè)切換閥(23，24)相通，其中第一壓力標(biāo)準(zhǔn)傳感器(26)通過壓力管路與第一切換閥(23)相連，第二壓力標(biāo)準(zhǔn)傳感器(27)通過壓力管路與第二切換閥(24)相連；第一、第二壓力標(biāo)準(zhǔn)傳感器(26，27)還與中央處理模塊(5)相連，中央處理模塊(5)連接至量程切換電路(21)，量程切換電路(21)還與兩個(gè)切換閥(23，24)相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的壓力控制器，其特征在于:所述壓力標(biāo)準(zhǔn)模塊(3)的信號(hào)處理單元包括恒流源(28)、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路A (29)、微處理器(30)、RS232通訊芯片(31)、存儲(chǔ)芯片(32)和溫度測(cè)量芯片(33)，其中第一壓力標(biāo)準(zhǔn)傳感器(26)與恒流源(28)、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路A (29)相連，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路A(29)另一端與微處理器(30)相連，微處理器(30)與RS232通訊芯片(31)、存儲(chǔ)芯片(32)和溫度測(cè)量芯片(33)相連，RS232通訊芯片(31)另一端接回中央處理模塊(5 )。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力控制器，其特征在于:所述電測(cè)模塊(4)包括電測(cè)管理電路(34)、信號(hào)去抖電路(35)、兩個(gè)輸入保護(hù)電路(36、42)、兩個(gè)靜電防護(hù)電路(37、43)、TVS陣列限幅電路(41)、信號(hào)濾波電路(40)、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路B (39);電測(cè)管理電路(34)—端與中央處理模塊(5)相連，另一端分兩路，每一路組件都為串聯(lián)連接，其中一路串聯(lián)順序?yàn)樾盘?hào)去抖電路(35)、第一輸入保護(hù)電路(36)、第一靜電防護(hù)電路(37),信號(hào)入口為被檢開關(guān)信號(hào)輸入(38)，另一路串聯(lián)順序?yàn)閿?shù)模轉(zhuǎn)換電路B (39)、信號(hào)濾波電路(40)、TVS陣列限幅電路(41 )、第二輸入保護(hù)電路(42)、第二靜電防護(hù)電路(43),信號(hào)入口為被檢電信號(hào)輸入(44)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力控制器，其特征在于:所述中央處理模塊(5)包括MCUSTM32 F103 (46)、鍵盤電路(47)、RS232接口(48)、溫度采集電路(49)、時(shí)鐘電路(50)、電信號(hào)測(cè)量電路(51)、顯示器(52)、壓力控制電路(53)、壓力標(biāo)準(zhǔn)切換電路(54)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路(55)、報(bào)警電路(56)，供電模塊(I)與MCU STM32 F103 (46)中央處理芯片相連，MCUSTM32 F103 (46)分別與鍵盤電路(47)、RS232接口(48)、溫度采集電路(49)、時(shí)鐘電路(50)、電信號(hào)測(cè)量電路(51)、顯示器(52)、壓力控制電路(53)、壓力標(biāo)準(zhǔn)切換電路(54)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路(55)、報(bào)警電路(56)相連。
【文檔編號(hào)】G01L27/00GK104165728SQ201410440097
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年9月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月1日
【發(fā)明者】趙金橋 申請(qǐng)人:北京斯貝克科技有限責(zé)任公司