專利名稱：動(dòng)態(tài)等效模式的電子式機(jī)油壓力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及壓力測(cè)量器件，特別是電子式壓力傳感器。
背景技術(shù)：
機(jī)油壓力傳感器應(yīng)用于多種領(lǐng)域與場(chǎng)合。如汽車等各種內(nèi)燃機(jī)車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)都是靠機(jī)油來(lái)潤(rùn)滑的，一旦機(jī)油壓力過(guò)低就會(huì)因缺油發(fā)生干摩擦，造成劇烈的磨損和發(fā)熱，損壞發(fā)動(dòng)機(jī)。因此，需要在汽車上安裝機(jī)油壓力測(cè)量裝置，監(jiān)測(cè)機(jī)油壓力，防止油壓過(guò)低而損壞發(fā)動(dòng)機(jī)。機(jī)油壓力傳感器是機(jī)油壓力測(cè)量裝置的主要構(gòu)成部分。電子式機(jī)油壓力傳感器相比于傳統(tǒng)的電阻式機(jī)油壓力傳感器，具有壽命長(zhǎng)、精度高、反應(yīng)時(shí)間短、調(diào)試簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。而由于每個(gè)儀表廠生產(chǎn)的十字線圈壓力表都是按照規(guī)定電阻進(jìn)行匹配生產(chǎn)和校準(zhǔn)的，并且每家表廠生產(chǎn)表的內(nèi)阻不一致，導(dǎo)致已有的電子壓力傳感器在驅(qū)動(dòng)十字線圈壓力表時(shí)，不能 像電阻式傳感器一樣達(dá)到通配，只能適應(yīng)一家表廠的要求。為了匹配每家表廠生產(chǎn)的壓力表，就必須在同一系列下衍生出很多不同型號(hào)的傳感器，這樣十分不利于傳感器的生產(chǎn)和市場(chǎng)推廣。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決已有電子式機(jī)油壓力傳感器不能廣適通配于各家儀表廠生產(chǎn)的壓力表，為此提供本實(shí)用新型的一種動(dòng)態(tài)等效模式的電子式機(jī)油壓力傳感器，這種電子式機(jī)油壓力傳感器能適配于各家表廠生產(chǎn)的壓力表。為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是在殼體內(nèi)設(shè)有電子線路板和壓力檢測(cè)元件；所述電子線路板上設(shè)有信號(hào)放大電路、溫度檢測(cè)電路、信號(hào)處理單元、PWM輸出電路和報(bào)警電路；所述壓力檢測(cè)元件的硅膜片上所設(shè)的壓阻等效電路的輸出端與所述電子線路板上的信號(hào)放大電路連接；所述信號(hào)放大電路是與所述壓力檢測(cè)元件的壓阻等效電路輸出端連接、對(duì)輸出電壓放大的電路；所述溫度檢測(cè)電路是對(duì)所述壓力檢測(cè)元件環(huán)境溫度作檢測(cè)，并為壓力檢測(cè)元件輸出電壓提供溫度補(bǔ)償?shù)碾娐罚凰鲂盘?hào)處理單元是與所述信號(hào)放大電路輸出端以及所述溫度檢測(cè)輸出端連接，計(jì)算實(shí)時(shí)壓力和溫度并輸出PWM信號(hào)的電路；所述PWM輸出電路是與所述信號(hào)處理單元一輸出端連接的輸出PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)壓力表的電路；所述報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路是與所述信號(hào)處理單元又一輸出端連接的輸出報(bào)警信號(hào)的電路；其特殊之處是所述線路板上還設(shè)有電流檢測(cè)電路和電壓檢測(cè)電路；所述電流檢測(cè)電路一端與所述信號(hào)處理單元連接，另一端與所述PWM輸出電路的輸出端和傳感器供電電壓VCC-IN端連接；該電流檢測(cè)電路由檢流電阻RS1、高端電流放大電路和濾波電路相繼連接構(gòu)成；所述電壓檢測(cè)電路由濾波電路和分壓電路組成，該電壓檢測(cè)電路一端接傳感器供電電壓VCC-IN端，另一端接所述信號(hào)處理單元，將所述供電電壓濾波后分壓，將分壓值輸入信號(hào)處理單元。本實(shí)用新型中的電流檢測(cè)電路中的檢流電阻RSl兩端與高端電流放大電路連接，檢流電阻也與所述傳感器電源連接，所述高端電流放大電路輸出端與電流檢測(cè)電路中的濾波電路連接。所述PWM輸出電路具有NPN三極管Ql，三極管Ql基極并接電阻Rl和電阻R2，電阻R2另一端接所述信號(hào)處理單元，電阻Rl另一端接地，三極管Ql發(fā)射極接地，三極管Ql集電極接所述檢流電阻。本實(shí)用新型由于設(shè)有電流檢測(cè)電路和電壓檢測(cè)電路，當(dāng)PWM發(fā)生變化時(shí)，信號(hào)處理單元通過(guò)接收電流檢測(cè)電路測(cè)定的傳感器實(shí)時(shí)消耗電流I和電壓檢測(cè)電路測(cè)定的實(shí)時(shí)輸入電壓V，計(jì)算出傳感器傳感器對(duì)外的等效電阻R等效=V/I，如果R等效與當(dāng)前需要的輸出電阻值不同，就調(diào)整輸出的PWM值，直到與需要的輸出電阻值相同。從而動(dòng)態(tài)找到和電阻式傳感器匹配的PWM值，達(dá)到與傳統(tǒng)電阻式傳感器驅(qū)動(dòng)十字線圈壓力表一致的效果，使本實(shí)用新型能通配于各家廠商生產(chǎn)的壓力表，從而具有十分廣闊的推廣前景。下面結(jié)構(gòu)附圖進(jìn)一步說(shuō)明體實(shí)用新型。

圖I是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型中的壓力檢測(cè)元件結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2壓力檢測(cè)元件中硅膜片上壓阻等效電路圖；圖4是本實(shí)用新型中電子線路板上電路及其所連壓力檢測(cè)元件和外接壓力表、信號(hào)燈結(jié)構(gòu)示意框圖；圖5是本實(shí)用新型中信號(hào)放大電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實(shí)用新型中溫度檢測(cè)電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本實(shí)用新型中信號(hào)處理單元程序流程框圖；圖8是本實(shí)用新型中電流檢測(cè)電路中的檢流電阻和PWM輸出電路連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是本實(shí)用新型中電流檢測(cè)電路中的高端電路放大電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是本實(shí)用新型中的電壓檢測(cè)電路結(jié)構(gòu)示意具體實(shí)施方式
見(jiàn)圖I,電子式機(jī)油壓力傳感器，由上部金屬外殼5和下部金屬外殼9構(gòu)成的殼體內(nèi)設(shè)有電子線路板7及其電子線路所連接的壓力檢測(cè)元件10，電子線路板7板體厚度
3.Omm 3. 5mm,直徑40mm,板體上、下有上部灌封膠2、下部灌封膠3覆合,可以承受16KG的介質(zhì)壓力，殼體內(nèi)設(shè)上部密封墊圈6和下部密封墊圈8;灌封膠和密封墊圈使用溫度范圍為-40 125°C ;報(bào)警輸出端I接報(bào)警燈，PWM信號(hào)輸出端4接壓力表。[0029]見(jiàn)圖2、圖3，壓力檢測(cè)元件10為T0-5金屬封裝元件，用于將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；它具有硅膜片11、蓋帽12、底座14和用于封固的硅膠13，用集成電路工藝在所述硅膜片上設(shè)制擴(kuò)散壓敏電阻制成圖3所示壓阻等效電路，當(dāng)硅膜片受壓時(shí)，膜片的變形使擴(kuò)散電阻的阻值發(fā)生變化，其中四個(gè)電阻構(gòu)成惠斯頓電橋，在+5V端加5V電壓后，在Vout+和Vout-端得到一個(gè)差動(dòng)電壓信號(hào)。要求硅膜片在壓力滿量程時(shí)，Vout+和Vout-的差動(dòng)電壓信號(hào)在80mV 120mV之間。見(jiàn)圖4，電子線路板7上的電子線路由信號(hào)放大電路、溫度檢測(cè)電路、信號(hào)處理單元、PWM輸出電路、報(bào)警輸出電路、電流檢測(cè)電路、電壓檢測(cè)電路和電源電路組成。圖5為信號(hào)放大電路，它與所述壓力檢測(cè)元件的壓阻等效電路輸出端連接，對(duì)輸出電壓進(jìn)行放大；由于壓力檢測(cè)元件10輸出的差動(dòng)電壓信號(hào)只有毫伏級(jí)，無(wú)法直接提供給信號(hào)處理單元進(jìn)行處理；信號(hào)放大電路將毫伏級(jí)差動(dòng)電壓轉(zhuǎn)換成伏級(jí)電壓信號(hào)，提供給信號(hào)處理單元。信號(hào)放大電路由兩個(gè)部分組成，一是電壓跟隨，另一是電壓放大。其中運(yùn)放 U3A和U3B用于電壓跟隨，壓力檢測(cè)元件輸出的差分信號(hào)分別接到運(yùn)放U3A和U3B的正相輸入端，在U3B7腳輸出一個(gè)與電阻R11、R12、R13、R14、R15和壓力檢測(cè)單元輸出信號(hào)成比例的一個(gè)電壓信號(hào)。圖6為溫度檢測(cè)電路，它對(duì)所述壓力檢測(cè)元件環(huán)境溫度作檢測(cè)，并為壓力檢測(cè)元件輸出電壓提供溫度補(bǔ)償。由于壓力檢測(cè)元件10的輸出的差動(dòng)電壓會(huì)隨著溫度的變化而變化，為了提高壓力測(cè)量的精度，使用溫度檢測(cè)電路測(cè)量壓力檢測(cè)元件10環(huán)境溫度，為壓力檢測(cè)元件10的輸出的差動(dòng)電壓提供溫度補(bǔ)償；圖6中，R22為高精度低溫漂電阻，Rt為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，在T_0UTPUT端得到的分壓值Vt為Vt = F (Rt)Rt是一個(gè)溫度變化量，這樣就可以在T_0UTPUT得到一個(gè)與溫度相關(guān)的電壓值，從而可以算出當(dāng)前的溫度值。圖7為信號(hào)處理單元的程序流程框圖。所述信號(hào)處理單元與所述信號(hào)放大電路輸出端、所述溫度檢測(cè)輸出端連接，計(jì)算實(shí)時(shí)壓力和溫度并輸出PWM信號(hào)。信號(hào)處理單元采用PIC單片機(jī)為核心，采集信號(hào)放大電路和溫度檢測(cè)電路輸出的電壓信號(hào)，計(jì)算出當(dāng)前壓力和溫度，輸出PWM信號(hào)給PWM輸出電路。當(dāng)PWM發(fā)生變化時(shí)，信號(hào)處理單元通過(guò)接收電流檢測(cè)電路測(cè)定的傳感器實(shí)時(shí)消耗電流I和實(shí)時(shí)輸入電壓V，計(jì)算出傳感器傳感器對(duì)外的等效電阻R等效=V/I，如果R等效與當(dāng)前需要的輸出電阻值不同，就調(diào)整輸出的PWM值，直到與需要的輸出電阻值相同。調(diào)整的PWM值存到EEPROM中，作為正常工作時(shí)PWM輸出的標(biāo)準(zhǔn)值，以驅(qū)動(dòng)十字線圈儀表。圖8為電流檢測(cè)電路中的檢流電阻RSl和所述PWM輸出電路連接圖。圖中電阻R1、電阻R2和三極管Ql組成PWM輸出電路。RSl兩端VCC_IN、VCC_INL接到高端電流放大電路，RSl還接傳感器電源。圖9為高端電路放大電路。電路中VCC_IN、VCC_INL端連接檢流電阻相應(yīng)端，VCC端連電源穩(wěn)壓模塊輸出端。I_PWM端為輸出端，連接電流檢測(cè)電路中的RC濾波電路。圖10為電壓檢測(cè)電路，它由RC濾波電路和分壓電路組成；圖中VCC_IN為傳感器供電電壓，V GET端接信號(hào)處理單元。R8和EC4組成RC濾波電路，用于對(duì)VCC_IN電壓進(jìn)行濾波，R7和R9構(gòu)成分壓電路，將濾波后的分壓值送給信號(hào)處理單元進(jìn)行處理。
權(quán)利要求1.動(dòng)態(tài)等效模式的電子式機(jī)油壓力傳感器，殼體內(nèi)設(shè)有電子線路板(7)和壓力檢測(cè)元件(10);所述電子線路板上設(shè)有信號(hào)放大電路、溫度檢測(cè)電路、信號(hào)處理單元、PWM輸出電路和報(bào)警電路； 所述壓力檢測(cè)元件的硅膜片(11)上所設(shè)的壓阻等效電路的輸出端與所述電子線路板上的信號(hào)放大電路連接； 所述信號(hào)放大電路是與所述壓力檢測(cè)元件的壓阻等效電路輸出端連接、對(duì)輸出電壓放大的電路； 所述溫度檢測(cè)電路是對(duì)所述壓力檢測(cè)元件環(huán)境溫度作檢測(cè)，并為壓力檢測(cè)元件輸出電壓提供溫度補(bǔ)償?shù)碾娐罚? 所述信號(hào)處理單元是與所述信號(hào)放大電路輸出端以及所述溫度檢測(cè)輸出端連接，計(jì)算實(shí)時(shí)壓力和溫度并輸出PWM信號(hào)的電路； 所述PWM輸出電路是與所述信號(hào)處理單兀一輸出端連接的輸出PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)壓力表的電路； 所述報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路是與所述信號(hào)處理單元又一輸出端連接的輸出報(bào)警信號(hào)的電路； 其特征是所述線路板上還設(shè)有電流檢測(cè)電路和電壓檢測(cè)電路； 所述電流檢測(cè)電路一端與所述信號(hào)處理單元連接，另一端與所述PWM輸出電路的輸出端和傳感器供電電壓VCC-IN端連接；該電流檢測(cè)電路由檢流電阻、高端電流放大電路和濾波電路相繼連接構(gòu)成； 所述電壓檢測(cè)電路由濾波電路和分壓電路組成，該電壓檢測(cè)電路一端接傳感器供電電壓VCC-IN端，另一端接所述信號(hào)處理單元，將所述供電電壓濾波后分壓，將分壓值輸入信號(hào)處理單兀。
2.如權(quán)利要求I所述的機(jī)油壓力傳感器，其特征是所述電流檢測(cè)電路中的檢流電阻兩端與高端電流放大電路連接，檢流電阻也與所述傳感器電源連接，所述高端電流放大電路輸出端與電流檢測(cè)電路中的濾波電路連接。
3.如權(quán)利要求2所述的機(jī)油壓力傳感器，其特征是所述PWM輸出電路具有NPN三極管Ql，三極管Ql基極并接電阻Rl和電阻R2，電阻R2另一端接所述信號(hào)處理單元，電阻Rl另一端接地，三極管Ql發(fā)射極接地，三極管Ql集電極接所述檢流電阻。
專利摘要廣適性與通配性強(qiáng)的動(dòng)態(tài)等效模式的電子式機(jī)油壓力傳感器，殼體內(nèi)設(shè)有電子線路板和壓力檢測(cè)元件；所述電子線路板上設(shè)有信號(hào)放大電路、溫度檢測(cè)電路、信號(hào)處理單元、PWM輸出電路和報(bào)警電路；所述線路板上還設(shè)有電流檢測(cè)電路和電壓檢測(cè)電路；當(dāng)PWM發(fā)生變化時(shí)，信號(hào)處理單元通過(guò)接收電流檢測(cè)電路測(cè)定的實(shí)時(shí)消耗電流I和電壓檢測(cè)電路測(cè)定的實(shí)時(shí)輸入電壓V，計(jì)算出等效電阻R等效＝V/I，如果R等效與當(dāng)前需要的輸出電阻值不同，就調(diào)整輸出的PWM值，直到與需要的輸出電阻值相同，從而動(dòng)態(tài)找到和電阻式傳感器匹配的PWM值，達(dá)到與傳統(tǒng)電阻式傳感器驅(qū)動(dòng)十字線圈壓力表一致的效果。本實(shí)用新型適合作機(jī)油壓力傳感器，用于機(jī)油壓力測(cè)量?jī)x器。
文檔編號(hào)G01L9/08GK202533212SQ201220077770
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月3日
發(fā)明者夏曉, 張 杰, 王春來(lái), 許雄 申請(qǐng)人:杭州科島微電子有限公司