一种耐腐蚀智能型分离式传感器的制作方法

本实用新型涉及一种耐腐蚀智能型分离式传感器。

背景技术：

在现有技术中，对于流体的流量和温度检测是两个单独的产品。

流量传感器用于流量监控系统中，当流速达到设定的流速阀值时，产生检测信号，用于启动连锁保护系统；它们的结构复杂笨重，安装困难，精度易受温度影响而变差，抗干扰能力差，并且气体、液体不能通用。温度传感器用于显示温度和产生控制信号，数码管用于显示按键设定菜单状态。

以上两种设备是自动化系统中最常用的，大多数系统中会同时用到这两类传感器，作为两个分别独立的设备，操作、维护和安装都比较繁琐，同时带来系统接线复杂和可靠性问题。常用的流量传感器或温度传感器，结构复杂，安装困难，抗干扰能力差，气体液体不能通用，不具备对检测信号进行全自动化控制、报警、启动连锁保护系统等功能，而且大多已灌封为主，工艺复杂、成本高、维修不方便，耐腐蚀能力差，体积较大，造型不够美观。而且，目前市场上销售的控制器和感测器均是一体式的，无法满足复杂的需要远距离监控的工况需求，应用范围受限。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型目的在于提供一种耐腐蚀智能型分离式传感器，控制器和感测器采用分离式结构，可以进行远距离监控，具备流量传感器和/或温度传感器的所有功能，可靠性高、抗干扰能力强，可对气体、液体等介质进行实时监控。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种耐腐蚀智能型分离式传感器，包括控制器、电缆和感测器，所述控制器包括壳体、电路板、固定支架，所述壳体包括上盖和下盖，所述上盖和下盖通过过盈配合连接固定，所述固定支架具有用于安装所述电路板的安装部以及容纳所述电路板的腔体，所述上盖设有压合片、显示罩、按键、接插件一，所述下盖包括下盖壳体、连接件、接插件二，所述下盖壳体上设有两圈卡槽，上圈的卡槽内设有密封圈，下圈的卡槽内设有密封垫，所述接插件二位于所述连接件内部，所述连接件内部设有一个通孔，所述接插件二从通孔下部装入，用螺母锁紧固定，所述连接件上端面设有一个台阶，所述台阶处设有密封圈，所述连接件的外表面设有螺纹；所述感测器包括探头壳体、接插件三、探头主体，探头主体上部设有两圈卡槽，一个放置密封圈，另一个放置密封垫，探头壳体与探头主体通过过盈配合连接，所述接插件三从探头壳体的上部装入，通过螺母锁紧固定，所述接插件三的外表面设有螺纹，所述电缆的一端与所述连接件螺纹连接，另一端与所述接插件三螺纹连接。

优选地，所述固定支架设置于所述上盖中，所述固定支架为两个对称的塑胶件，所述塑胶件呈半椭圆状，所述塑胶件的内壁上设有卡口，用来固定所述电路板，起到防振、屏蔽、抗干扰的作用。

优选地，所述探头壳体内设有连接PCB板，所述探棒内设有柔性PCB板，所述气室的底部和侧面分别设有一个凹槽，凹槽用来避开柔性PCB板上的电子元器件，所述下盖壳体上设有一个圆孔，所述圆孔中安装有用于增强产品抗干扰能力接地线，所述圆孔孔径≤ 1.5mm。

优选地，所述探头主体的下部设有探棒和连接螺母，探棒上设有两圈卡槽，上部的卡槽通过与连接螺母间隙配合，再用卡簧固定；下部卡槽上设有密封圈，起到防水作用，连接螺母在安装时起到固定作用。

优选地，所述电路板上设有源单元、信号采集单元、温度采集单元、温度补偿单元、信号放大单元、单片机、输出单元、输出保护单元、外部控制单元、显示单元，所述信号采集单元、温度采集单元设置在探头主体内；所述电源单元、温度补偿单元、信号放大单元、单片机、输出单元、输出保护单元、外部控制单元、显示单元设置在所述壳体内部。

优选地，所述电源单元设有抗干扰、防静电、防雷击的隔离组件元器件，具有很强的防雷击和抗干扰性能，所述隔离组件包括磁珠和扼流线圈，所述扼流圈设置在电源的输入端，抑制电路中的共模干扰信号；同时，在所述扼流圈的后面并联一个所述磁珠，用来消除电路中的高频干扰信号；同时，电源单元与壳体连接并连接大地，以释放电路内部多余电荷和干扰。

优选地，所述电路板上设有：

输入端与所述温度检测单元输出端连接的温度滤波电路；所述温度滤波电路的输出信号输入给中央处理电路进行处理；

输入端与流量检测单元输出端连接的差动放大器、输入端与所述差动放大器输出端连接流量滤波电路；所述流量滤波电路的输出信号输入给中央处理电路进行处理；

作为数据处理器的中央处理电路，所述中央处理电路设有温度漂移补偿电路和电压范围学习电路；

D/A转换电路，所述D/A转换电路的输入端与所述中央处理电路的一个输出端连接，所述电压范围学习电路为所述D/A转换电路提供数字基准信号，所述D/A转换电路的输出端与基准电压模块的输入端连接，所述D/A转换电路将数字基准信号转换为模拟基准信号给基准电压模块；

基准电压模块，其输出端与所述差动放大器连接，所述基准电压模块将模拟基准信号处理后，为差动放大器提供基准电压；

显示驱动电路，其输入端与所述中央处理电路连接，其输出端分别设有温度输出端和流量输出端；所述显示驱动电路还设有陀螺仪或重力感应装置，可以根据需要，调整温度显示电路和流量显示电路上数字显示的方向；

温度输出电路，其输入端与所述中央处理电路连接，其输出端与输出保护电路的一个输入端连接；

流量输出电路，其输入端与所述中央处理电路连接，其输出端与输出保护电路的另一个输入端连接；

输出保护电路，其输出端与所述中央处理电路的一个输入端连接，如果温度信号和/或流量信号超过设定值，将触发中央处理电路启动设置于其内部的保护电路。

所述显示单元包括：

温度显示电路，其输入端与所述温度输出端连接，并显示对应的温度检测信息；

流量显示电路，其输入端与所述流量输出端连接，并显示对应的流量检测信息；所述温度检测单元、流量检测单元分别采集被测量介质的温度信号、流量信号传输到所述中央处理电路，经处理后数据分别通过所述温度显示电路、流量显示电路输出和/或显示数值信号。

优选地，所述显示罩包括温度显示单元和流量显示单元，所述显示罩从上盖内部通过压合片固定，用来显示当前的流量和温度。

优选地，所述输出单元分别对应流量输出和/或温度输出产生监控信号，当所述监控信号的输出类型为开关量输出时，通过NPN 三极管、PNP 三极管、或继电器输出，当所述监控信号的输出类型为模拟量输出时，输出电流为4～20mA、输出电压为0～10V，所述温度采集单元是采用基于PT1000或LM73温度传感器的数字集成电路芯片，所述温度采集单元与单片机单片机信号连接，单片机与温度补偿单元信号连接，温度信号经温度采集单元传送给单片机处理后传送给温度补偿单元，温度补偿单元发出控制信号，该信号输送给采集单元发热元器件并控制其温度。温度采集单元将信号传输给单片机处理后得到一个温度值，单片机将这个温度值传输给温度补偿单元，温度补偿单元根据单片机处理后得到的这个温度值来控制信号采集单元发热元器件的温度，从而将信号采集单元发热元器件的温度和介质的温度差控制在一定的值，根据热传导原理，采用这种控制温度差的方法，来消除温度对信号采集单元的影响，从而保证产品在全温范围内的精度，所述外部控制单元可以实现流量自动学习功能，可以通过按键学习和远程学习两种方式来实现。

如上所述，本实用新型提供的一种耐腐蚀智能型分离式传感器，具有以下有益效果：可以进行远距离监控，具备流量传感器和/或温度传感器的所有功能，可靠性高、抗干扰能力强，可对气体、液体等介质进行实时监控；采用过盈配合结构，不需灌封，可以做到很高的密封等级，壳体采用全金属材质，防腐耐用；结构简单，安装、维修方便，体积小、成本低，造型美观的分离式流体传感器。固定支架的设计，提高了绝缘防护等级，同时具备抗震动、可靠性高等优点。采用金属外壳，就可以采用过盈配合结构，不需灌封，防护等级可达IP68或IP69K。

附图说明

图1为耐腐蚀智能型分离式传感器的外观图。

图2为耐腐蚀智能型分离式传感器的控制器的剖视图。

图3为耐腐蚀智能型分离式传感器的感测器的剖视图。

图4为具体实施例一的耐腐蚀智能型分离式传感器的控制器的外观图。

图5为具体实施例二的耐腐蚀智能型分离式传感器的控制器的外观图。

图6为具体实施例一的耐腐蚀智能型分离式传感器的原理框图。

图7为具体实施例二的耐腐蚀智能型分离式传感器的原理框图。

1.控制器；11.上盖；111. 压合片；112. 显示罩；113. 按键；114. 接插件一；12.电路板 ；13.固定支架 ；14.下盖； 141.密封圈 ；142.密封垫 ；143.下盖壳体 ；144.密封圈 ；145.接插件二； 146.连接件；2.电缆；3.感测器； 31.接插件三； 32.探头壳体； 331.连接PCB板 ；332.柔性PCB板 333.气室； 34.探头主体 ；341.密封圈； 342.密封垫 ；343.连接螺母； 344.卡簧； 345.密封圈 ；346 探棒；A.温度显示单元；B.流量显示单元。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1至图7。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

具体实施例一：

如图1、图2、图3、图4和图6所示，本实用新型提供一种耐腐蚀智能型分离式传感器，包括控制器1、电缆2和感测器3，所述控制器1包括壳体、电路板12、固定支架13，所述壳体包括上盖11和下盖14，所述上盖11和下盖14通过过盈配合连接固定，所述固定支架13具有用于安装所述电路板的安装部以及容纳所述电路板的腔体，所述上盖11设有压合片111、显示罩112、按键113、接插件一114，所述下盖14包括下盖壳体143、连接件146、接插件二145，所述下盖壳体143上设有两圈卡槽，上圈的卡槽内设有密封圈141，下圈的卡槽内设有密封垫142，所述接插件二145位于所述连接件146内部，所述连接件146内部设有一个通孔，所述接插件二145从通孔下部装入，用螺母锁紧固定，所述连接件146上端面设有一个台阶，所述台阶处设有密封圈141，所述连接件146的外表面设有螺纹；所述感测器3包括探头壳体32、接插件三31、探头主体34，探头主体34上部设有两圈卡槽，一个放置密封圈341，另一个放置密封垫342，探头壳体32与探头主体34通过过盈配合连接，所述接插件三31从探头壳体的上部装入，通过螺母锁紧固定，所述接插件三31的外表面设有螺纹，所述电缆的一端与所述连接件螺纹连接，另一端与所述接插件三螺纹连接。

所述固定支架13设置于所述上盖11中，所述固定支架13为两个对称的塑胶件，所述塑胶件呈半椭圆状，在半椭圆的内壁上设有卡口，用来固定所述电路板，起到防振、屏蔽、抗干扰的作用。

所述探头壳体32内设有连接PCB板331，所述探棒346内设有柔性PCB板332，所述气室333的底部和侧面分别设有一个凹槽，凹槽用来避开柔性PCB板上332的电子元器件，所述下盖壳体143上设有一个圆孔，所述圆孔中安装有用于增强产品抗干扰能力接地线，所述圆孔孔径≤ 1.5mm。

所述探头主体34的下部设有探棒346和连接螺母343，探棒346上设有两圈卡槽，上部的卡槽通过与连接螺母343间隙配合，再通过卡簧344固定；下部卡槽上设有密封圈345，起到防水作用，连接螺母343在安装时起到固定作用。

电路板12上设有源单元、信号采集单元、温度采集单元、温度补偿单元、信号放大单元、单片机、输出单元、输出保护单元、外部控制单元、显示单元，所述信号采集单元、温度采集单元设置在探头主体内；所述电源单元、温度补偿单元、信号放大单元、单片机、输出单元、输出保护单元、外部控制单元、显示单元设置在所述壳体内部。

所述输出单元分别对应流量输出和/或温度输出产生监控信号，当所述监控信号的输出类型为开关量输出时，通过NPN 三极管、PNP 三极管、或继电器输出，当所述监控信号的输出类型为模拟量输出时，输出电流为4～20mA、输出电压为0～10V，所述温度采集单元是采用基于PT1000或LM73温度传感器的数字集成电路芯片，所述温度采集单元与单片机单片机信号连接，单片机与温度补偿单元信号连接，温度信号经温度采集单元传送给单片机处理后传送给温度补偿单元，温度补偿单元发出控制信号，该信号输送给采集单元发热元器件并控制其温度。温度采集单元将信号传输给单片机处理后得到一个温度值，单片机将这个温度值传输给温度补偿单元，温度补偿单元根据单片机处理后得到的这个温度值来控制信号采集单元发热元器件的温度，从而将信号采集单元发热元器件的温度和介质的温度差控制在一定的值，根据热传导原理，采用这种控制温度差的方法，来消除温度对信号采集单元的影响，从而保证产品在全温范围内的精度。所述外部控制单元可以实现流量自动学习功能，可以通过按键学习和远程学习两种方式来实现。

所述电源单元设有抗干扰、防静电、防雷击的隔离组件元器件，具有很强的防雷击和抗干扰性能，所述隔离组件包括磁珠和扼流线圈，所述扼流圈设置在电源的输入端，抑制电路中的共模干扰信号；同时，在所述扼流圈的后面并联一个所述磁珠，用来消除电路中的高频干扰信号；同时，电源单元与壳体连接并连接大地，以释放电路内部多余电荷和干扰。

如图6所示，本实用新型的耐腐蚀智能型分离式传感器的检测原理如下：

电源单元给各个单元提供电压，温度采集单元采集当前温度信号输入给单片机，信号采集单元将采集到的流量信号经信号放大单元放大后输入给单片机，然后，单片机会根据所设定的流量范围产生基准电压，将温度采集单元和信号采集单元的两组信号一起处理，单片机通过计算对比将得出的误差值输出给温度补偿单元，经温度补偿单元处理后再输入给单片机，将处理的结果通过显示单元进行显示并通过输出单元输出对应的输出信号，输出单元可以实现多种输出方式——按输出类型分为：①开关量输出，NPN、PNP、继电器输出，②模拟量输出方式：4～20mA、0～10V；输出保护单元可以实现短路保护、过载保护、反极性保护等功能，当输出信号超出既定量时，输出保护单元将提供保护并报警，外部控制单元通过按键来控制，用于调节流量开关点，学习校准流量高低点。同时，本实用新型电路部分整体进行了抗干扰处理，电源单元设有磁珠、扼流圈等抗干扰、防静电、防雷击的元器件，来隔离、屏蔽电源内部的高频和共模干扰信号，防止信号形变；同时，电源与壳体连接接大地，来释放电路内部多余电荷和干扰，具有很强的防雷击和抗干扰性能。

具体实施例二：

如图1、图2、图3、图5、图7所示。一种耐腐蚀智能型分离式传感器，包括控制器1、电缆2和感测器3，所述控制器1包括壳体、电路板12、固定支架13，所述壳体包括上盖11和下盖14，，所述上盖11和下盖14通过过盈配合连接固定，所述固定支架13具有用于安装所述电路板的安装部以及容纳所述电路板的腔体，所述上盖11设有压合片111、显示罩112、按键113、接插件一114，所述下盖14包括下盖壳体143、连接件146、接插件二145，所述下盖壳体143上设有两圈卡槽，上圈的卡槽内设有密封圈141，下圈的卡槽内设有密封垫142，所述接插件二145位于所述连接件146内部，所述连接件146内部设有一个通孔，所述接插件二145从通孔下部装入，用螺母锁紧固定，所述连接件146上端面设有一个台阶，所述台阶处设有密封圈141，所述连接件146的外表面设有螺纹；所述感测器3包括探头壳体32、接插件三31、探头主体34，探头主体34上部设有两圈卡槽，一个放置密封圈341，另一个放置密封垫342，探头壳体32与探头主体34通过过盈配合连接，所述接插件三31从探头壳体的上部装入，通过螺母锁紧固定，所述接插件三31的外表面设有螺纹，所述电缆的一端与所述连接件螺纹连接，另一端与所述接插件三螺纹连接。

所述固定支架13设置于所述上盖11中，所述固定支架13为两个对称的塑胶件，所述塑胶件呈半椭圆状，在半椭圆的内壁上设有卡口，用来固定所述电路板，起到防振、屏蔽、抗干扰的作用。

所述探头壳体32内设有连接PCB板331，所述探棒346内设有柔性PCB板332，所述气室333的底部和侧面分别设有一个凹槽，凹槽用来避开柔性PCB板上332的电子元器件，所述下盖壳体143上设有一个圆孔，所述圆孔中安装有用于增强产品抗干扰能力接地线，所述圆孔孔径≤ 1.5mm。

所述探头主体34的下部设有探棒346和连接螺母343，探棒346上设有两圈卡槽，上部的卡槽通过与连接螺母343间隙配合，再通过卡簧344固定；下部卡槽上设有密封圈345，起到防水作用，连接螺母343在安装时起到固定作用。

所述显示罩112包括温度显示单元A和流量显示单元B，所述显示罩112从上盖11内部通过压合片111固定，用来显示当前的流量和温度，所述接插件一114上设有密封圈141，接插件一114用来连接外接线缆，给电路部分供电的同时，还可以通过外接线缆来实现远程流量学习的功能。

设置于所述电路板上的电路包括：输入端与所述温度传感器连接的温度检测单元、输入端与所述温度检测单元输出端连接的温度滤波电路；所述温度滤波电路的输出信号输入给单片机进行处理； 输入端与所述流量传感器连接的流量检测单元、输入端与流量检测单元输出端连接的差动放大器、输入端与所述差动放大器输出端连接流量滤波电路；所述流量滤波电路的输出信号输入给单片机进行处理； 作为数据处理器的单片机，所述单片机设有温度漂移补偿电路和电压范围学习电路；D/A转换电路，所述D/A转换电路的输入端与所述单片机的一个输出端连接，所述电压范围学习电路为所述D/A转换电路提供数字基准信号，所述D/A转换电路的输出端与基准电压模块的输入端连接，所述D/A转换电路将数字基准信号转换为模拟基准信号给基准电压模块； 基准电压模块，其输出端与所述差动放大器连接，所述基准电压模块将模拟基准信号处理后，为差动放大器提供基准电压； 显示驱动电路，其输入端与所述单片机连接，其输出端分别设有温度输出端和流量输出端；所述显示驱动电路还设有陀螺仪或重力感应装置，可以根据需要，调整温度显示电路和流量显示电路上数字显示的方向；

所述显示单元包括：温度显示电路，其输入端与所述温度输出端连接，并显示对应的温度检测信息；流量显示电路，其输入端与所述流量输出端连接，并显示对应的流量检测信息；所述温度检测单元、流量检测单元分别采集来自温度传感器和流量传感器的温度信号、流量信号传输到所述单片机，经处理后数据分别通过所述温度显示电路、流量显示电路输出和/或显示数值信号。

如图7所示，电气部分的检测原理如下：

温度检测单元用来检测被测介质的温度信号，通过滤波电路处理后将检测的温度信号传输给单片机；流量检测单元用来检测被测介质的流速和温度，流量检测单元内部的流速感应电阻和温度感应电阻与单片机连接，单片机输出数字信号给D/A转换模块，D/A转换模块将模拟信号传输给基准电压模块，流量检测模块与基准电压模块一起将信号传输给差动放大部分放大，经滤波电路处理后输给单片机，单片机再进行内部温度漂移补偿；电压范围学习装置连接于单片机，用于人工设置流量测试范围；单片机将采集的流量信号和温度信号进行换算处理后进行流量输出和温度输出，输出保护电路主要用来检测输出信号大小，并将输出保护单元采集的输出信号反馈给单片机，单片机判断是否输出正常；同时，单片机通过串行通信输出给驱动显示单元，驱动显示单元输出信号给显示模块单元，通过数码管和LED灯对温度信号和流量信号进行显示；外部控制单元可以实现流量自动学习功能，可以通过按键学习和远程学习两种方式来实现；按键控制还可以用于学习校准流量高低点、开关点选择、温度单位选择等菜单设置和功能选择；远程学习功能同按键学习功能是一样的，区别在于远程学习是通过“接插件114”引出的远程线缆来实现高低点学习的，方便用户远距离操控。电源转换模块主要用来给各个单元提供所需要的电压；抗干扰模块用来防止电磁静电等干扰，提高产品的稳定性和可靠性。所述抗干扰模块主要是由一两个抗干扰元件组成，再在电路布局时采用一些增强抗干扰的技巧。抗干扰模块除去前面提到的金属壳体、塑胶件、接大地线外，在电路上主要是由磁珠和共模扼流圈来实现，再加上PCB布局上的运用了一些增强抗干扰的布局技巧，具体来说，在电源的输入端设有共模扼流圈，用来抑制电路中的共模干扰信号；同时，在扼流圈的后面并联一个磁珠，用来消除电路中的高频干扰信号；同时，电源单元与壳体连接并连接大地，以释放电路内部多余电荷和干扰，从而增强产品的抗干扰性能。

进一步的，所述单片机分别对应流量输出和温度输出产生两路监控信号，当所述监控信号的输出类型为开关量输出时，通过NPN三极管、PNP三极管、或继电器输出，当所述监控信号的输出类型为模拟量输出时，输出电流为4～20mA、输出电压为0～10V。按输出方式分为，两线制和三线制输出。

在必要的时候，所述电路还可以增设：温度输出电路，其输入端与所述单片机连接，其输出端与输出保护电路的一个输入端连接；流量输出电路，其输入端与所述单片机连接，其输出端与输出保护电路的另一个输入端连接；输出保护电路，其输出端与所述单片机的一个输入端连接，如果温度信号和/或流量信号超过设定值，将触发单片机启动设置于其内部的保护电路。输出保护单元可以实现短路保护、反极性保护、过载保护等多种保护功能。温度显示单元采用3个七段数码管显示温度数值，温度显示通过菜单设置还可以进行正反向显示；流量显示单元采用10个LED显示流量，从左至右一字排列，用LED发光的数目来表示流量的大小。

综上所述，本实用新型提供一种耐腐蚀智能型分离式传感器，可以进行远距离监控，具备流量传感器和/或温度传感器的所有功能，可靠性高、抗干扰能力强，可对气体、液体等介质进行实时监控；采用过盈配合结构，不需灌封，可以做到很高的密封等级，壳体采用全金属材质，防腐耐用；结构简单，安装、维修方便，体积小、成本低，造型美观的分离式流体传感器。固定支架的设计，提高了绝缘防护等级，同时具备抗震动、可靠性高等优点。采用金属外壳，就可以采用过盈配合结构，不需灌封，防护等级可达IP68或IP69K。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。