一种压力开关传感器检测装置的制作方法

本实用新型涉及压力检测技术领域，尤其涉及一种压力开关传感器检测装置。

背景技术：

在电力系统以及其他电气控制系统中，常将各种类型的压力开关传感器(压力开关)应用于需要进行压力测量的场合，作为压力保护的闭锁动作元件或启动元件，压力开关传感器的工作可靠性是确保压力检测系统和其他压力控制系统可靠运行的重要保证。因此，必须定期对压力开关传感器的特性参数进行测试，以确保其动作的准确性和正确性。压力开关传感器的传统维护方式主要存在以下两个主要问题：

首先，由于一直采用完全人工的方式对压力开关传感器进行校验。面对包含大量压力开关传感器的压力检测系统的定检工作，技术人员需要进行大量的重复劳动，导致技术人员的劳动强度较大、校验效率低，容易造成疲劳。

第二，对于校验数据是否满足技术要求的主观性较强。目前，压力开关传感器检验通过传统压力校验仪进行校验。检验时，一工作人员通过施压装置操作手柄，完成规定施压操作，另一个工作人员接入万用表和传统压力校验仪，在测量开关型压力开关传感器动作情况的同时，也实时观察传统压力校验仪显示的压力值。当开关型压力开关传感器在外部施压装置的打压过程中触发开关通断，此时工作人员立即停止打压并记录当前传统压力校验仪显示的压力值，此压力值为开关型压力开关传感器的动作阈值。对于压力检验仪的操作者来说，经常会出现加压过多，或者泄压过多了的情况。对于传感器节点测量者来说，需要手持万用表，肉眼观察万用表动作情况，并手动记录动作压力结果，这就导致了对压力开关传感器的动作存在延迟，读数具有一定的主观性；而且，采用手工的方式对测量结果进行记录，也不利于数据的记录和保存、分析。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型提出一种压力开关传感器检测装置，主要解决传统的压力测量和压力开关传感器校验是分离的，实际应用繁琐的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型一方面提出一种压力开关传感器检测装置，包括控制模块、压力测量模块、压力开关传感器接口模块、电源和电池管理模块、显示模块和功能按键模块；所述控制模块用于接收来自压力测量模块、压力开关传感器接口模块和功能按键模块的数据，经处理后输出结果到所述显示模块；所述压力测量模块用于获取压力变送器的压力值；所述压力开关传感器接口模块用于根据外部压力开关传感器的类型进行电阻档或电压档的切换；所述电源和电池管理模块用于向控制模块、压力测量模块、压力开关传感器接口模块和显示模块供电；所述功能按键模块用于输入控制命令.

本实用新型另方面提出一种压力开关传感器检测方法，使用上述的压力开关传感器检测装置，包括以下步骤，

步骤1，初始化，步骤2，判断是否校验，若是，则先进行检验处理，经所述检验处理后进行电源管理，若否，则直接进行电源管理，步骤3，进行压力测量，获取所述压力值，步骤4，将所述压力值予以显示。

本实用新型的有益效果为：本实用新型的检测装置通过设置控制模块、压力测量模块、压力开关传感器接口模块、电源和电池管理模块、显示模块和功能按键模块，自动识别压力开关传感器的动作变化，实现了对压力开关传感器的工作状态的自动校验。

附图说明

图1为本实用新型实施例公开的压力开关传感器检测装置的示意图；

图2为本实用新型实施例公开的stm32f103rct6的最小系统；

图3为本实用新型实施例公开的压力开关传感器接口模块的档位切换示意图；

图4为本实用新型实施例公开的压力开关传感器接口模块的切换电路图；

图5为本实用新型实施例公开的压力开关传感器接口模块的电阻档测量原理框图；

图6为本实用新型实施例公开的电阻档的分压电路图；

图7为本实用新型实施例公开的压力开关传感器接口模块的恒流源电路图；

图8为本实用新型实施例公开的压力开关传感器接口模块的电压档测量原理框图；

图9为本实用新型实施例公开的三路电压测量切换电路图；

图10为本实用新型实施例公开的电压档的过压过流保护电路图；

图11为本实用新型实施例公开的隔离放大器的应用电路图；

图12为本实用新型实施例公开的dc-dc隔离电源的应用电路图；

图13为本实用新型实施例公开的压力测量模块的原理框图；

图14为本实用新型实施例公开的24v升压单元的应用电路图；

图15为本实用新型实施例公开的adr423典型应用电路；

图16为本实用新型实施例公开的压力测量模块的应用电路图；

图17为本实用新型实施例公开的电源和电池管理模块的系统框图；

图18为本实用新型实施例公开的电源切换模块的电路图；

图19为本实用新型实施例公开的电池充电管理单元和电池升压单元的电路图；

图20为本实用新型实施例公开的电池充电保护单元和电池放电保护单元的电路图；

图21为本实用新型实施例公开的压力开关传感器检测方法的主程序流程图；

图22为本实用新型实施例公开的检验处理的流程图；

其中：1-控制模块，2-压力测量模块，3-压力开关传感器接口模块，4-电源和电池管理模块，5-显示模块，6-功能按键模块。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的内容做进一步详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。

本实用新型其中一个应用对象为广州蓄能水电厂，检测对象(压力开关传感器)的主要型号有pressswzpn206sh,5-50bar、pressureswitch200-1750psi、rppnca3207等。在此基础上，本实用新型能够实现对200bar内的压力测量和各种类型的压力开关传感器的自动检测。

如图1所示,本实施例提出了一种压力开关传感器检测装置，包括控制模块1、压力测量模块2、压力开关传感器接口模块3、电源和电池管理模块4、显示模块5和功能按键模块6；控制模块1用于接收来自压力测量模块2、压力开关传感器接口模块3和功能按键模块6的数据，经处理后输出结果到显示模块5；压力测量模块2用于获取压力变送器的压力值；压力开关传感器接口模块3用于根据外部压力开关传感器的类型进行电阻档或电压档的切换；电源和电池管理模块4用于向控制模块1、压力测量模块2、压力开关传感器接口模块3和显示模块5供电；功能按键模块6用于输入控制命令。

本实用新型的检测装置通过设置控制模块1、压力测量模块2、压力开关传感器接口模块3、电源和电池管理模块4、显示模块5和功能按键模块6，自动识别压力开关传感器的动作变化，实现了对压力开关传感器的工作状态的自动校验。使用以上装置比需要额外万用表配合的压力校验仪测量技术更为方便。

更进一步的，控制模块1为stm32f103rct6，其最小系统如图2所示。显示模块5采用一块3.12寸、分辨率为256x64的蓝色oled屏幕，屏幕接口为spi串行总线接口，主要功能是显示压力测量值、压力开关传感器状态和系统状态。系统状态包括当前的电源和电池管理模块4的状态、当前的压力开关传感器接口的档位、运行指示以及控制模块1的温度。

功能按键模块6包括5个轻触开关，分别用于实现特定功能。同一个按键根据菜单不同实现不同功能，如运行/保持功能、触发开始/触发停止功能、压力值归零功能、压力单位切换和按键锁功能。运行/保持功能适用于压力测量模块，按键每按一次，压力测量在运行和保持状态切换。压力值归零功能适用于压力测量模块，用于补偿外部压力零点。压力单位切换适用于压力测量模块和压力开关传感器接口模块，用于切换常用的压力显示单位bar、psi和mpa。按键锁功能适用于压力测量模块和压力开关传感器接口模块，锁键长按5s后锁定或解锁其余4个按键的操作。还包括发声模块，该发声模块为蜂鸣器，触发开始/触发停止功能只适用于压力开关传感器接口模块，此功能开始时，校验仪监控压力开关传感器的接口状态，当状态发现改变时，锁定当前压力值的显示，并指示接口状态变化情况，同时蜂鸣器发出响亮的提示。

如图3所示，压力开关传感器接口模块3通过设置机械触点开关转换为电阻档或电压档，电阻档和电压档分别对应开关型压力开关传感器和电压型压力开关传感器。压力开关传感器在正常情况下，当检测到压力超过一定阈值时，会执行机械动作或者电气动作。不同类型的压力开关传感器切换电路如图4所示，其中核心为机械继电器g6s-2-5vdc，机械动作表现为触点开关的变化，即常开触点会变成常闭触点，或者常闭触点会变成常开触点，这种称之为开关型压力开关传感器；电气动作则是为常态带电，动作时接口电压变化超过10v，这种称之为电压型压力开关传感器。压力开关传感器接口模块3的输入包括r端口、g端口、b端口和com端口，r端口、g端口、b端口和com端口四端口对应电压档，r端口、g端口、b端口三端口对应电阻档。

如图5所示，电阻档的其中一个端口将恒流源发生器产生的恒流源输出到开关型压力开关传感器，电阻档的另外两个端口分别获取开关型压力开关传感器的电压，通过采样电阻后并输入到模数转换器。电阻分压部分电路如图6所示，最大测量电压为400v，采用多级1206封装、耐压为200v的332kω串联组成约1.66mω的高阻抗输入端，分压输出采用1nf滤波，并采用15v双向tvs管保护分压输出。恒流源发生器的电路结构如图7所示。对于开关型压力开关传感器，压力开关传感器接口模块3输出恒流源，根据欧姆定律测量采样电阻电压即可得到外部压力开关接口的电阻值，这个值用于压力开关传感器内部开关的短路/断路判断，原理类似于万用表的短路档功能。这种测量仅仅作为通断判断，无法精确测量压力值，结果仅为开关量。

如图8所示，电压档包括三个用于接入电压的端口，端口的输出端与过压和过流保护电路的输入端连接，过流保护电路的输出端与分压电阻的输入端连接，分压电阻的输出端与隔离放大器的输入端连接，隔离放大器的输出端与模数转换器的输入端连接。电压档得接口电压测量电路如图9所示，采用photomos光耦合器aqw210作为切换开关，分时测量3个接口的电压；电压测量的过流保护电路如图10所示，核心为快熔断保险管和压敏电阻7d431k，保护电流0.25a，保护电压范围为387～473v，连续使用电压范围275～350v，最大限制710v。隔离放大器的电路如图11所示，核心为高精度隔离放大器amc1200，具有高磁场抗扰度的二氧化硅(sio2)隔栅隔离输出与输入。根据ul1577和iec60747-5-2标准，该隔离栅经认证可提供高达4000v峰值的电压隔离。还包括dc-dc隔离电源，如图12所示，采用集成的dc-dc隔离电源模块b0505ls-2wr2为核心，用于隔离放大器的供电。

如图13所示，压力测量模块2包括压力变送器、采样电阻、模数转换器、24v升压单元以及电压参考源单元，压力变送器用于将压力开关传感器所受的压力值(外部压力)线性转换为4～20ma电流输出值，采样电阻用于将电流输出值转换为电压输出值，模数转换器读取电压输出值并转换为对应的压力值，24v升压单元用于将电源和电池管理模块4输出的5v电压升压为24v，为压力变送器供电；电压参考源单元产生温漂为3ppm/℃的3v参考电压，用于作为模数转换器和恒流源发生器的参考电压。压力变送器的量程为20mpa，采用24v直流供电，精度为±0.2％。电压参考源单元为adi公司的超精密、第二代外加离子注入场效应管(xfet)基准电压源adr423。压力开关传感器的24v升压单元如图14所示，核心为sx1308开关电源升压芯片。电压参考源单元如图15所示，核心为adr423，产生温漂为3ppm/℃的3v参考电压，用于adc的和恒流源发生器的参考电压。压力测量模块2的电路如图16所示，核心芯片为24位模数转换器ads1220，采样电阻为光颉(viking)公司的100r0.05％精度的薄膜电阻，温漂系数仅为±5ppm/℃，满足系统要求。

如图17所示，电源和电池管理模块4包括电源适配器、冗余供电模块和电源切换模块，电源适配器的输出端与冗余供电模块和电源切换模块的输入端连接，冗余供电模块的输出端与电源切换模块的输入端连接，电源切换模块用于切换至电源适配器供电或冗余供电模块供电。冗余供电模块包括双路的蓄电池模块，任意一路蓄电池模块均包括依次设置的电池充电管理单元、电池充电保护单元、电池、电池放电保护单元和电池升压单元。

电源切换模块的电路图如图18所示，核心切换部件为两个p沟道mos管apm4953，外部为适配器电压为5v，能够实现电源适配器或冗余供电模块的自动切换。电池为两个容量为3200mah的18650锂离子电池，两个电池设计为冗余工作，有独立的电池充电管理单元和电池充电保护单元。即使其中一个电池出现故障，也不会影响校验仪的正常工作，只是续航时间减少，并且两个电池无一致性要求，方便后续维护。

电池充电管理单元和电池升压单元的电路如图19所示，核心部分为tp5400，该芯片集成了充电管理电路和5v升压电路，典型充电电流为1a，典型升压输出电流为1a。

电池充电保护单元和电池放电保护单元的电路如图20所示，核心为单节锂离子电池专用保护芯片dw01a和双n沟道mos管fs8205a组成。

如图21、22所示，一种压力开关传感器检测方法，使用上述的压力开关传感器检测装置，包括以下步骤，

步骤1，初始化，步骤2，判断是否校验，若是，则先进行检验处理，经检验处理后进行电源管理，若否，则直接进行电源管理，步骤3，进行压力测量，获取压力值，步骤4，将压力值予以显示。

检验处理包括以下步骤，步骤2.1，判断压力开关传感器接口模块3的端口是否带电；

步骤2.11，若不带电，则切换为电阻档，记忆压力开关传感器当前状态，步骤2.12，在规定时刻内判断压力开关传感器的状态是否发生变化，步骤2.13，若发生变化，则立即采集压力开关传感器的压力值，并锁定压力值，将压力值显示在显示模块5上，并发出提示音，若未发生变化，则返回步骤2.11；

步骤2.21，若带电，则切换为电压档，记忆压力开关传感器当前状态，步骤2.22，在规定时刻内判断压力开关传感器的状态是否发生变化，步骤2.23，若发生变化，则立即采集压力开关传感器的压力值，并锁定压力值，将压力值显示在显示模块5上，并发出提示音，若未发生变化，则返回步骤2.21。

上述实施例只是为了说明本实用新型的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡是根据本实用新型内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。