双限位数字压力表制造技术

一种双限位数字压力表，由外壳、弹簧管部分、双限位数字压力表机芯三部分组成，其要点在于：所述的双限位数字压力表机芯部件包括PCB板以及压力表机芯上盖和压力表机芯下盖所叠合的圆形壳体内封装的部件，包括位移转动盘、拉手、位移转动盘支撑轴、永磁体、上轴承和下轴承、衬板、实测压力指针驱动用步进电机组件、上限/下限压力指针驱动用步进电机组件，支持三指针数字指示，所述的PCB板上贴装有支持ZigBee协议栈的无线单片机、步进电机驱动芯片、磁位移检测芯片，同时支持无线通信局域网络的ZigBee协议和高速同步串行通信总线SPI协议，无电触点，使用寿命长，维护性能好，是一款全新的数字压力表表型。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种双限位数字压力表，主要用于石油、化工、冶金、电站和二次供水领域，实时测量液体、蒸汽或气体等介质的压力，可通过ZigBee无线通信协议实现无线组网和远距离监控。
技术介绍
传统的电接点压力表被广泛应用于石油、化工、冶金、电站等工业领域，测量无爆炸危险的各种气体、流体介质的压力。以控制空气压缩机为例，当储气灌压力到达下限自动开启压缩机，到达上限时自动关停压缩机。以二次供水来控制水泵高楼恒压送水设备为例，在管网压力的下限时启动水泵，在管网压力的上限时关闭水泵，如此往复，达到自动控制的目的。传统的电接点压力表由测量系统、指示系统、磁助电接点装置、外壳、调整装置和接线盒（插头座）等组成。其仪表的工作原理是，当对钢及铜合金不起腐蚀作用的液体、蒸汽或气体等被测介质通过管道接口部件进入弹性敏感元件即弹簧管内腔后，弹簧管在被测介质压力的作用下利用其所具有的弹性特性，可以方便地将压力转变为弹簧管自由端产生的相应弹性位移，其位移量通过扇形齿轮传动放大机构和杆机构转换为对应的转角位移，并传导至与转角位移同步的模拟仪表指针，引起指针转动来显示压力，并在示数装置的度盘刻线上指示出被测介质的当前压力，与此同时，仪表指针带动动触头与设定指针上的上限或下限定触头相接通或切断，致使控制系统中的电路得以断开或接通，以达到自动控制和上下限发信报警的目的。
技术实现思路
技术问题传统的电接点压力表是一种模拟的压力检测仪表，主要由三大部分组成，一是壳体，二是弹性敏感检测元件弹簧管，三是由游丝、齿轮、连杆和指针组成的模拟指示装置及滑线电阻式发送器构成的模拟机芯组合。这种传统的电接点压力表几十年一贯制，基本上没什么改变。其内部的结构是，在圆形的外壳内，有一根用无缝铜管或无缝钢管制成的弹簧管，弯成C形，弹簧管横截面呈椭圆形，其椭圆的长轴与表针的中心轴相平行，弹簧管一端与管道相通成为固定端，另一端是封闭的自由端并与连杆的一端连接，连杆的另一端是扇形齿轮，扇形齿轮与中心轴上的小齿轮相衔接。当特制的弹簧管内受到介质的压力时，将形成一定的环应力，此环应力会使弹簧管向外延伸，由于弹簧管自由端没有固定，就会产生变形，其变形的大小取决于测量介质的压力大小，弹簧管的变形经过连杆带动扇形齿轮与小齿轮转动，使指针向顺时针方向转动一定角度，介质的压力越大，指针转动角度也越大。当压力降低时，弹簧弯管会向里收缩，使指针返回到相应的位置，当压力消失后，弹簧弯管恢复到原来的形状，借助游丝的作用，指针回到起始点零位。从上可知，弹簧管的变形通过模拟机芯间接地由指针显示测量介质的压力，通过中心滑动触头在电位器的位置，把被测压力值以电量值的变化传至远离测量装置的二次仪表上，由于传输的是模拟信号，因此抗干扰能力和传输距离均受到限制。值得注意的是，由于工作介质的脉动特性，其压力曲线振幅较大，压力表工作时指针的震动较大，这对压力表是非常有害的，而且读数不准，如何克服现有压力表的缺陷，将远传模拟压力表改造成双限位数字压力表，正是本专利技术着力要解决的问题。技术方案为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种双限位数字压力表，其实质性改进在于，通过一种双限位数字压力表机芯同时将三指针数字化指示技术、磁传感位移检测技术、数字通信技术结合起来，同时支持无线通信局域网络的ZigBee协议和SPI高速同步串行通信总线协议，其上限压力指针和下限压力指针均可通过按键编程设定，实现管网的恒压控制，也可作为物联网技术中的一个压力无线传感节点使用，是传统模拟电接点压力表的更新换代产品。其技术方案具体如下：一种双限位数字压力表，由外壳、弹簧管部分、双限位数字压力表机芯三部分组成，所述的外壳部分包括，前端外壳、后盖、扣手、倒齿、刻度面板、下限压力指针、实测压力指针、上限压力指针、下限压力预置功能按键L、上限压力预置功能按键R、减少功能按键Dn、增加功能按键Up、2.4G天线座、2.4G天线杆和五芯航空插座，所述的弹簧管部分包括弹簧管接头、C形弹簧管、弹簧管铰链、弧形拉杆，其要点在于：所述的双限位数字压力表机芯部件包括PCB板以及压力表机芯上盖和压力表机芯下盖所叠合的圆形壳体内封装的部件，所述的封装在压力表机芯上盖和压力表机芯下盖中的部件包括位移转动盘、拉手、位移转动盘支撑轴、永磁体、上轴承和下轴承、衬板、实测压力指针驱动用步进电机组件、上限压力指针驱动用步进电机组件、下限压力指针驱动用步进电机组件；所述的PCB板为四边带弧度的四边形，其上开有磁感应孔和四个定位孔，PCB板上贴装有支持ZigBee2006协议栈的无线单片机、用于步距细分的步进电机驱动芯片、磁位移检测芯片，PCB板通过螺丝与后盖上的四个固定桩相连；所述的压力表机芯下盖上开有一个条形槽，位移转动盘的中心与位移转动盘支撑轴相连，位移转动盘伸出的拉手穿过条形槽与弧形拉杆的一端相连，弧形拉杆的另一端与C形弹簧管的自由端的弹簧管铰链相连，C形弹簧管的另一端与弹簧管接头相连，所述的位移转动盘支撑轴上套接有一个上轴承和一个下轴承，其上轴承固定安装在衬板的上轴承嵌入孔座中，下轴承固定安装在压力表机芯下盖的下轴承嵌入台阶孔中，所述的位移转动盘支撑轴的一端嵌入一块正方形的永磁体，位移转动盘支撑轴穿过压力表机芯下盖的下轴承嵌入台阶孔后伸向PCB板的磁感应孔，其磁位移检测芯片的圆形磁敏感部分刚好贴装对准磁感应孔处，但不接触，C形弹簧管发生弹性变形位移时，通过弹簧管铰链、弧形拉杆、拉手带动位移转动盘转动，使嵌入位移转动盘支撑轴上的永磁体也发生偏转，磁位移检测芯片的圆形磁敏感部分可以检测到平行于芯片表面的磁通密度变化量，所述的磁位移检测芯片的输出引脚与无线单片机的I/O端口相连；所述的压力表机芯下盖上有四个压力表机芯定位桩，安装时直接插入PCB板上的四个定位孔中，所述的实测压力指针驱动用步进电机组件安装在衬板（38）的一边上，上限压力指针驱动用步进电机组件和下限压力指针驱动用步进电机组件则安装在衬板的另一边上，实测压力指针安装在实测压力指针驱动用步进电机组件的实测指针驱动轴上，上限压力指针安装在上限压力指针驱动用步进电机组件的上限指针驱动轴上，下限压力指针安装在下限压力指针驱动用步进电机组件的下限指针驱动轴上，三根驱动轴同心嵌套，但无干涉，以上所述的三个步进电机组件各自的步进电机线圈输出引脚分别穿过压力表机芯下盖后焊接固定在PCB板上，并通过PCB板上的印制线路分别与微型步进电机驱动芯片的I/O引脚相连，实测压力指针停留在刻度面板上的位置，即为当前指示的压力。所述的前端外壳上的四个角上分别嵌入一个轻触按键，分别是下限压力预置功能按键L、上限压力预置功能按键R、减少功能按键Dn、增加功能按键Up。所述的前端外壳上的顶端安装有一个支持无线通信局域网络的ZigBee协议的2.4G天线座，并与2.4G天线杆相连。所述的前端外壳上正前方的左下侧处安装一个五芯航空插座，五芯航空插座的引脚定义分别为电源VCC、地线GND、时钟信号SCLK、数据输出SDO、使能信号CS，所述的以上五个引脚分别与无线单片机的引脚对应相连。所述的衬板上有四个衬板定位孔，通过螺钉固定在压力表机芯下盖的衬板支架上。所述圆形的压力表机芯上盖有四个扣手，圆形的压力表机芯下盖上有四个倒齿，压力表机芯上盖与压力表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双限位数字压力表，由外壳、弹簧管部分、双限位数字压力表机芯三部分组成，所述的外壳部分包括，前端外壳（1）、后盖（2）、扣手（30）、倒齿（31）、刻度面板（3）、下限压力指针（4）、实测压力指针（5）、上限压力指针（6）、下限压力预置功能按键L（10）、上限压力预置功能按键R（11）、减少功能按键Dn（12）、增加功能按键Up（13）、2.4G天线座（14）、2.4G天线杆（15）和五芯航空插座（7），所述的弹簧管部分包括弹簧管接头（8）、C形弹簧管（9）、弹簧管铰链（24）、弧形拉杆（25），其特征在于：所述的双限位数字压力表机芯部件包括PCB板（16）以及压力表机芯上盖（28）和压力表机芯下盖（29）所叠合的圆形壳体内封装的部件，所述的封装在压力表机芯上盖（28）和压力表机芯下盖（29）中的部件包括位移转动盘（26）、拉手（20）、位移转动盘支撑轴（39）、永磁体（23）、上轴承（33）和下轴承（34）、衬板（38）、实测压力指针驱动用步进电机组件（35）、上限压力指针驱动用步进电机组件（36）、下限压力指针驱动用步进电机组件（37）；所述的PCB板（16）为四边带弧度的四边形，其上开有磁感应孔（42）和四个定位孔（27），PCB板（16）上贴装有支持ZigBee2006协议栈的无线单片机（18）、用于步距细分的步进电机驱动芯片（17）、磁位移检测芯片（19），PCB板（16）通过螺丝与后盖（2）上的四个固定桩相连；所述的压力表机芯下盖（29）上开有一个条形槽（32），位移转动盘（26）的中心与位移转动盘支撑轴（39）相连，位移转动盘（26）伸出的拉手（20）穿过条形槽（32）与弧形拉杆（25）的一端相连，弧形拉杆（25）的另一端与C形弹簧管（9）的自由端的弹簧管铰链（24）相连，C形弹簧管（9）的另一端与弹簧管接头（8）相连，所述的位移转动盘支撑轴（39）上套接有一个上轴承（33）和一个下轴承（34），其上轴承（33）固定安装在衬板（38）的上轴承嵌入孔座（41）中，下轴承（34）固定安装在压力表机芯下盖（29）的下轴承嵌入台阶孔（40）中，所述的位移转动盘支撑轴（39）的一端嵌入一块正方形的永磁体（23），位移转动盘支撑轴（39）穿过压力表机芯下盖（29）的下轴承嵌入台阶孔（40）后伸向PCB板（16）的磁感应孔（42），其磁位移检测芯片（19）的圆形磁敏感部分刚好贴装对准磁感应孔（42）处，但不接触，C形弹簧管（9）发生弹性变形位移时，通过弹簧管铰链（24）、弧形拉杆（25）、拉手（20）带动位移转动盘（26）转动，使嵌入位移转动盘支撑轴（39）上的永磁体（23）也发生偏转，磁位移检测芯片（19）的圆形磁敏感部分可以检测到平行于芯片表面的磁通密度变化量，所述的磁位移检测芯片（19）的输出引脚与无线单片机（18）的I/O端口相连；所述的压力表机芯下盖（29）上有四个压力表机芯定位桩（21），安装时直接插入PCB板（16）上的四个定位孔（27）中，所述的实测压力指针驱动用步进电机组件（35）安装在衬板（38）的一边上，上限压力指针驱动用步进电机组件（36）和下限压力指针驱动用步进电机组件（37）则安装在衬板（38）的另一边上，实测压力指针（5）安装在实测压力指针驱动用步进电机组件（35）的实测指针驱动轴（46）上，上限压力指针（6）安装在上限压力指针驱动用步进电机组件（36）的上限指针驱动轴（45）上，下限压力指针（4）安装在下限压力指针驱动用步进电机组件（37）的下限指针驱动轴（47）上，三根驱动轴同心嵌套，但无干涉，以上所述的三个步进电机组件各自的步进电机线圈输出引脚（22）分别穿过压力表机芯下盖（29）后焊接固定在PCB板（16）上，并通过PCB板（16）上的印制线路分别与微型步进电机驱动芯片（17）的I/O引脚相连，实测压力指针（5）停留在刻度面板（3）上的位置，即为当前指示的压力。...

【技术特征摘要】
1.一种双限位数字压力表，由外壳、弹簧管部分、双限位数字压力表机芯三部分组成，所述的外壳部分包括，前端外壳（1）、后盖（2）、扣手（30）、倒齿（31）、刻度面板（3）、下限压力指针（4）、实测压力指针（5）、上限压力指针（6）、下限压力预置功能按键L（10）、上限压力预置功能按键R（11）、减少功能按键Dn（12）、增加功能按键Up（13）、2.4G天线座（14）、2.4G天线杆（15）和五芯航空插座（7），所述的弹簧管部分包括弹簧管接头（8）、C形弹簧管（9）、弹簧管铰链（24）、弧形拉杆（25），其特征在于：所述的双限位数字压力表机芯部件包括PCB板（16）以及压力表机芯上盖（28）和压力表机芯下盖（29）所叠合的圆形壳体内封装的部件，所述的封装在压力表机芯上盖（28）和压力表机芯下盖（29）中的部件包括位移转动盘（26）、拉手（20）、位移转动盘支撑轴（39）、永磁体（23）、上轴承（33）和下轴承（34）、衬板（38）、实测压力指针驱动用步进电机组件（35）、上限压力指针驱动用步进电机组件（36）、下限压力指针驱动用步进电机组件（37）；所述的PCB板（16）为四边带弧度的四边形，其上开有磁感应孔（42）和四个定位孔（27），PCB板（16）上贴装有支持ZigBee2006协议栈的无线单片机（18）、用于步距细分的步进电机驱动芯片（17）、磁位移检测芯片（19），PCB板（16）通过螺丝与后盖（2）上的四个固定桩相连；所述的压力表机芯下盖（29）上开有一个条形槽（32），位移转动盘（26）的中心与位移转动盘支撑轴（39）相连，位移转动盘（26）伸出的拉手（20）穿过条形槽（32）与弧形拉杆（25）的一端相连，弧形拉杆（25）的另一端与C形弹簧管（9）的自由端的弹簧管铰链（24）相连，C形弹簧管（9）的另一端与弹簧管接头（8）相连，所述的位移转动盘支撑轴（39）上套接有一个上轴承（33）和一个下轴承（34），其上轴承（33）固定安装在衬板（38）的上轴承嵌入孔座（41）中，下轴承（34）固定安装在压力表机芯下盖（29）的下轴承嵌入台阶孔（40）中，所述的位移转动盘支撑轴（39）的一端嵌入一块正方形的永磁体（23），位移转动盘支撑轴（39）穿过压力表机芯下盖（29）的下轴承嵌入台阶孔（40）后伸向PCB板（16）的磁感应孔（42），其磁位移检测芯片（19）的圆形磁敏感部分刚好贴装对准磁感应孔（42）处，但不接触，C形弹簧管（9）发生弹性变形位移时，通过弹簧管铰链（24）、弧形拉杆（25）、拉手（20）带动位移转动盘（26）转动，使嵌入位移转动盘支撑轴（39）上的永磁体（23...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭希南，
申请(专利权)人：彭希南，
类型：发明
国别省市：湖南;43