一种压力传感器、压力采集装置及方法与流程

1.本发明涉及压力传感器领域，尤其涉及一种压力传感器、压力采集装置及方法。


背景技术：

2.现有的监测方案多为将单一通道的传感器与plc连接进行压力采集，集成度低。若要支持多通道的压力监测，将会占用大量plc的i/o口资源。同时，直接与plc连接的方式大大降低了连接效率也占用大量安装空间。


技术实现要素：

3.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种压力传感器、压力采集装置及方法，用于解决现有技术的缺陷。
4.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种压力传感器，所述压力传感器包括：上端盖、下端盖、设置于所述上端盖与所述下端盖之间的侧壁结构和插接头，所述下端盖、所述下端盖与所述侧壁结构形成一密封腔体，所述密封腔体包括上腔体和下腔体；
5.所述压力传感器还包括4个宝塔结构，分别插入到所述下腔体内，在所述下腔体内设置有传感器安装座，所述传感器安装座上设置有3个充油芯体，每一个所述充油芯体对应连接一个宝塔结构，所述充油芯体在流体介质的作用下产生数值变化；
6.所述插接头穿过所述上端盖插入到所述上腔体中，并通过导线与3个充油芯体电连接。
7.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种压力采集装置，所述压力采集装置包括：如所述的多个压力传感器、控制模块、切换模块；
8.切换模块，与控制模块连接，所述切换模块具有多个开关通道，每一个开关通道均连接一个压力传感器连接；所述切换模块的多个开关通道在所述控制模块的控制下依次导通从而使得控制模块与对应开关通道的压力传感器之间形成电连接，以使所述控制模块获取压力传感器的压力值。
9.于本发明一实施例中，所述控制模块还用于根据从压力传感器获取的压力值以及预设参考压力值对所述压力传感器进行标定。
10.于本发明一实施例中，所述采集装置还包括：
11.存储模块，用于存储压力传感器的通道标识码，以及存储所述控制模块对所述压力传感器进行标定而生成的标定系数。
12.于本发明一实施例中，所述采集装置还包括：
13.数据传输模块，连接在控制模块与切换模块之间或压力传感器与切换模块之间，用于将所述压力传感器的压力值传输至控制模块。
14.于本发明一实施例中，所述数据传输模块为基于rs485总线的数据传输模块，基于modbus协议与控制模块通道。
15.于本发明一实施例中，所述采集装置还包括：
16.监控模块，用于以设定周期对喂狗信号进行监控，并在监控到所述喂狗信号时由控制模块生成报警信号。
17.于本发明一实施例中，所述压力采集装置还包括上位机，与所述控制模块连接，用于接收所述控制模块采集到的压力传感器输出的压力值。
18.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种利用所述的压力采集装置进行压力采集的方法，所述压力采集的方法包括：
19.读取开关通道的通道标识，每一个通道标识对应一个压力传感器；
20.根据所述通道标识选择目标压力传感器，所述目标压力传感器为多个压力传感器中的一个；
21.在控制模块的指令变换窗口中填充与目标压力传感器匹配的通信信息；所述通信信息包括波特率和待标定压力传感器的通信地址；
22.导通所述控制模块和与目标压力传感器，使所述控制模块与所述目标压力传感器电连接，并利用所述控制模块读取所述目标压力传感器的压力值。
23.于本发明一实施例中，所述方法还包括：
24.响应于标定切换指令，重新获取目标压力传感器，并改变通信信息。
25.如上所述，本发明的一种压力传感器采集装置、方法及压力传感器，具有以下有益效果：
26.本发明提供的一种压力采集装置，所述压力采集装置包括：多个压力传感器、控制模块、切换模块；切换模块，与控制模块连接，所述切换模块具有多个开关通道，每一个开关通道均连接一个压力传感器连接；所述切换模块的多个开关通道在所述控制模块的控制下依次导通从而使得控制模块与对应开关通道的压力传感器之间形成电连接，以使所述控制模块获取压力传感器的压力值。本发明通过对风机压力监测的需求，设计出一款压力采集装置，该压力采集装置包括了多个压力传感器，能够实现多通道的压力实时监测。同时，通过rs485通信传输数字信号，大大提升了抗干扰能力和后期功能扩展性。通过指令即时更改通讯配置(如波特率、设备地址)，便于客户实际使用、调试。通过电路集成将对plci/o口的需求减少plc模块的使用量，模块化、小型化设计，安装与维护便捷、节约安装空间，便于客户产品小型化设计。
27.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
28.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术者来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
29.图1为本发明一示例性实施例示出的一种压力传感器的结构图；
30.图2为本发明一示例性实施例示出的一种压力采集装置的原理框图；
31.图3为本发明一示例性实施例示出的利用图1所示的压力采集装置进行压力采集的方法流程图。
具体实施方式
32.以下将参照附图和优选实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书中所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
33.需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
34.在下文描述中，探讨了大量细节，以提供对本发明实施例的更透彻的解释，然而，对本领域技术人员来说，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明的实施例是显而易见的，在其他实施例中，以方框图的形式而不是以细节的形式来示出公知的结构和设备，以避免使本发明的实施例难以理解。
35.请参阅图1，图1为本技术一示例性实施例还将出的一种压力传感器的示意图。如图1所示，所述压力传感器包括：上端盖16、下端盖18、设置于所述上端盖16与所述下端盖之间的侧壁结构17和插接头15，所述上端盖16、所述下端盖18与所述侧壁结构形成一密封腔体，所述密封腔体包括上腔体和下腔体；
36.所述压力传感器还包括4个宝塔结构1，分别插入到所述下腔体内，在所述下腔体内设置有传感器安装座4，所述传感器安装座4上设置有3个充油芯体3，每一个所述充油芯体3对应连接一个宝塔结构1，所述充油芯体在流体介质的作用下产生数值变化；
37.所述插接头15穿过所述上端盖插入到所述上腔体中，并通过导线9、10、11、12、13与3个充油芯体3电连接。
38.需要说明的是，在如图1所示压力传感器的4个宝塔结构1中，从左到右依次为参考端接口、表压接口、差压接口i、差压接口ii，参考端接口不连接充油芯体3，其压力值为参考压力值，具体可以是大气压。
39.在一实施例中，所述导线9、10、11、12、13包裹在热缩管14中.
40.在一实施例中，所述压力传感器还包括传感器压板5，用于对传感器进行固定和限位。
41.在一实施例中，所述压力传感器还包括采集板6，与充油芯体连接，将所述充油芯体的数值变化经插接头15传输至信号采集装置。
42.在一实施例中，所述侧壁结构17与所述下盖端18的连接处设置有螺纹密封带2。
43.在一实施例中，所述压力传感器还包括电源板7，作为供电电源。
44.在一实施例中，所述上腔体内还填充有热熔胶8。
45.请参阅图2，图2为本技术一示例性实施例示出的一种压力采集装置，如图2所示，所述压力采集装置包括：
46.多个压力传感器210、控制模块220、切换模块230；
47.切换模块230，与控制模块220连接，所述切换模块230具有多个开关通道，每一个开关通道均连接一个压力传感器210连接；所述切换模块230的多个开关通道在所述控制模
块220的控制下依次导通从而使得控制模块220与对应开关通道的压力传感器210之间形成电连接，以使所述控制模块220获取压力传感器210的压力值。
48.本发明根据风机压力监测的需求，设计出一款压力采集装置，该压力采集装置包括了多个压力传感器，能够实现多通道的压力实时监测。通过电路集成将对plci/o口的需求减少plc模块的使用量，模块化、小型化设计，安装与维护便捷、节约安装空间，便于客户产品小型化设计。
49.在一实施例中，切换模块230具有的多个开关通道，可以是多个单独的开关通道，每一个开关通道相互独立，每一个开关通道被一个控制开关控制，每一个开关通道对应各自的输入端和输出端，不同的开关通道对应不同的控制开关。当然，在另一实施例中，每一个开关通道被一个控制开关控制，每一个开关通道对应一个输入，所有的开关通道共用一个输出。当然，在另一实施例中，第一个开关通道被一个控制开关控制，每一个开关通道对应一个输出，所有的开关通道共用一个输入。
50.对于切换模块切换来说，在接收到控制模块的通道切换指令时在不同的通道之间切换，使多个开关通道按照设定的时序控制导通，以使控制模块与目标压力传感器电连接，控制模块获取目标压力传感器输出的压力值。
51.需要说明的是，目标压力传感器为多个压力传感器中的一个，在进行压力值采集的时候，先从多个压力传感器中确定出一个目标压力传感器，然后将与目标压力传感器连接的开关通道导通，以使控制模块从目标压力传感器获取相应的压力值，在采集完第一个压力传感器输出的压力值后，从非目标压力传感器中再确定出一个压力传感器作为新的目标压力传感器，并再次导通新的目标压力传感器与控制模块之间的开关通道，使控制模块获取新的目标压力传感器的压力值，以此类推，完成所有压力传感器输出压力值的采集，实现多通道的压力采集。
52.在一实施例中，所述控制模块还用于根据从压力传感器获取的压力值以及预设参考压力值对所述压力传感器进行标定。控制模块除了用于采集压力传感器输出的压力值外，还会利用参考压力值来对压力传感器进行标定。传感器的标定，就是通过建立传感器输入量和输出量之间的关系，同时也确定出不同使用条件下的误差关系。传感器标定可以包括静态标定和动态标定，在本实施例中，对压力传感器的标定采用的是静态标定，是指给定多个不同的压力点，获取相应的压力传感器的输出电压读数，并形成一条静态标定曲线。标定曲线的直线段就是压力传感器的工作范围，直线段的斜率就是传感器的比例系数。通过一系列的标定曲线可以得到其静态特性指标:非线性、迟滞、重复性和精度等。
53.在一实施例中，所述采集装置还包括：存储模块，用于存储压力传感器的通道标识码，以及存储所述控制模块对所述压力传感器进行标定而生成的标定系数。需要说明提，压力采集装置包括切换模块，切换模块包括了多个开关通道，为了对每一个开关通道进行区别，分别为每一个开关通道设置一通道标识码，每一个开关通道的通道标识码均不相同。通过设置通道标识码，可以很好地对每一个开关通道进行区分，而每一个开关通道又连接一压力传感器，对开关通道的区分的同时也实现了对压力传感器的区分。在对目标压力传感器进行切换时，实质上就是在指令切换窗口中改变输入的通道标识，从而实现对目标压力传感器的切换。当然在改变通道标识的同时，还会改变相应的波特率和压力传感器地址。通过指令即时更改通讯配置(如波特率、设备地址)，便于客户实际使用、调试。
54.在一实施例中，所述采集装置还包括：
55.数据传输模块，连接在控制模块与切换模块之间或压力传感器与切换模块之间，用于将所述压力传感器的压力值传输至控制模块。具体地，所述数据传输模块为基于rs485总线的数据传输模块，基于modbus协议与控制模块通道。
56.rs485采用平衡发送和差分接收方式实现通信：发送端将串行口的ttl电平信号转换成差分信号a，b两路输出，经过线缆传输之后在接收端将差分信号还原成ttl电平信号。由于传输线通常使用双绞线，又是差分传输，所以有强大的抗共模干扰的能力，总线收发器灵敏度很高，可以检测到低至200mv电压。故传输信号在千米之外都是可以恢复。通过rs485通信传输数字信号，大大提升了抗干扰能力和后期功能扩展性。
57.在一实施例中，所述采集装置还包括：监控模块，用于以设定周期对喂狗信号进行监控，并在监控到所述喂狗信号时由控制模块生成报警信号。监控模块可以为看门狗模块，看门狗，又叫watchdog timer，是一个定时器电路，一般有一个输入，叫喂狗(kicking the dog/service the dog)，一个输出到mcu的rst端，mcu正常工作的时候，每隔一段时间输出一个信号到喂狗端，给wdt清零，如果超过规定的时间不喂狗(一般在程序跑飞时)，wdt定时超过，就会给出一个复位信号到mcu，使mcu复位。防止mcu死机，看门狗的作用就是防止程序发生死循环，或者说程序跑飞。
58.在一实施例中，所述压力采集装置还包括上位机，与所述控制模块连接，用于接收所述控制模块采集到的压力传感器输出的压力值。
59.本发明提供一种利用图3所示的压力采集装置进行压力采集的方法，所述压力采集的方法包括步骤s310～步骤s340：
60.步骤s310，在通道标识设定窗口中设定通道标识作为目标通道标识；
61.在切换模块中，包括多个开关通道，每一个开关通道都具有一个通道标识用于区别开关通道，在压力采集前，在通道标识设定窗口中设定通道标识作为目标通道标识。
62.步骤s320，根据所述通道标识确定目标开关通道，与所述目标开关通道关联的压力传感器为目标压力传感器；
63.在步骤s310中设定好目标通道标识后，可以通过目标通道标识来确定目标开关通道，而与目标开关通道电连接的压力传感器就可以作为目标压力传感器。
64.步骤s330，在控制模块的指令变换窗口中填充与目标压力传感器匹配的通信信息；所述通信信息包括波特率和待标定压力传感器的通信地址；
65.步骤s340，导通所述控制模块和与目标压力传感器，使所述控制模块与所述目标压力传感器电连接，并利用所述控制模块读取所述目标压力传感器的压力值。
66.在实施例中，所述方法还包括：响应于标定切换指令，重新获取目标压力传感器，并改变通信信息。
67.由于要实现多通道的压力采集，在完成目标压力传感器的压力值采集后，需要切换新的目标压力传感器，因此，响应于标定切换指令，在通道标识设定窗口中设定新的通道标识作为新的目标通道标识，从而确定出新的目标压力传感器，与此同时，需要为新的目标压力传感器重新配置新的通信信息，即改变通信信息。
68.当前，上述的目标压力传感器改变，通信信息的重新配置都可以通过自动的方式实现，而具体的实现方式对本领域的技术人员来说是常规的技术手段，此处不再赘述。
69.在本发明的多通道压力采集装置中，在进行压力采集时，上电后自动循环采集每一个压力传感器输出的压力值。
70.在控制模块收到上位机的压力读取指令时，控制模块向上位机返回对应的开关通道的压力值；
71.在控制模块收到上位机的标定读取指令时，控制模块向上位机返回对应的开关通道的开关通过标识；
72.在控制模块收到上位机的标定写入指令时，控制模块对相应的压力传感器进行标定，并将生成的标定系数存储至存储模块；
73.在控制模块收到上位机的切换指令时，更改波特率及设备地址并将波特率及设备地址存储至存储模块中。
74.由于方法部分的实施例与装置部分的实施例相互对应，因此方法部分的实施例的内容请参见装置部分的实施例的描述，这里暂不赘述。
75.本实施例中的计算机可读存储介质，本领域普通技术人员可以理解为：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过计算机程序相关的硬件来完成。前述的计算机程序可以储存于一计算机可读储存介质中。该程序在执行时，执行包括上述个方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等可以存储程序代码的介质。
76.本实施例提供的设备，包括处理器、存储器、收发器和通信接口，存储器和通信接口与处理器和收发器连接并完成相互间的通信，存储器用于存储计算机程序，通信接口用于进行通信，处理器和收发器用于运行计算机程序，是设备执行如上方法的各个步骤。
77.在本实施例中，存储器可能包含随机存取存储器(random access memory,简称ram)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory),例如至少一个磁盘存储器。
78.上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，简称cpu)、网络处理器(network processor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(digital signal processing，简称dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，简称asic)、现场可编程门阵列(field－programmable gate array，简称fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
79.在上述实施例中，说明书对“本实施例”的提及表示结合实施例说明的特定特征、结构或特性包括在至少一些实施例中，但不必是全部实施例。“本实施例”的多次出现不一定全部都指代相同的实施例。说明书描述了部件、特征、结构或特性“可以”、“或许”或“能够”被包括，则该特定部件、特征、结构或特性“可以”、“或许”或“能够”被包括，则该特定部件、特征、结构或特性不是必须被包括的。
80.在上述实施例中，尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变形对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其他存储结构(例如，动态ram(dram))可以使用所讨论的实施例。本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。
81.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
82.本发明可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络pc、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。
83.本发明可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本发明，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
84.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，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发明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，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

技术特征：
1.一种压力传感器，其特征在于，所述压力传感器包括：上端盖、下端盖、设置于所述上端盖与所述下端盖之间的侧壁结构和插接头，所述下端盖、所述下端盖与所述侧壁结构形成一密封腔体，所述密封腔体包括上腔体和下腔体；所述压力传感器还包括4个宝塔结构，分别插入到所述下腔体内，在所述下腔体内设置有传感器安装座，所述传感器安装座上设置有3个充油芯体，每一个所述充油芯体对应连接一个宝塔结构，所述充油芯体在流体介质的作用下产生数值变化；所述插接头穿过所述上端盖插入到所述上腔体中，并通过导线与3个充油芯体电连接。2.一种压力采集装置，其特征在于，所述压力采集装置包括：如权利要求1-3任意一项所述的多个压力传感器、控制模块、切换模块；切换模块，与控制模块连接，所述切换模块具有多个开关通道，每一个开关通道均连接一个压力传感器连接；所述切换模块的多个开关通道在所述控制模块的控制下依次导通从而使得控制模块与对应开关通道的压力传感器之间形成电连接，以使所述控制模块获取压力传感器的压力值。3.根据权利要求2所述的压力采集装置，其特征在于，所述控制模块还用于根据从压力传感器获取的压力值以及预设参考压力值对所述压力传感器进行标定。4.根据权利要求2所述的压力采集装置，其特征在于，所述采集装置还包括：存储模块，用于存储压力传感器的通道标识码，以及存储所述控制模块对所述压力传感器进行标定而生成的标定系数。5.根据权利要求2所述的压力采集装置，其特征在于，所述采集装置还包括：数据传输模块，连接在控制模块与切换模块之间或压力传感器与切换模块之间，用于将所述压力传感器的压力值传输至控制模块。6.根据权利要求5所述的压力采集装置，其特征在于，所述数据传输模块为基于rs485总线的数据传输模块，基于modbus协议与控制模块通道。7.根据权利要求2所述的压力采集装置，其特征在于，所述采集装置还包括：监控模块，用于以设定周期对喂狗信号进行监控，并在监控到所述喂狗信号时由控制模块生成报警信号。8.根据权利要求2所述的压力采集装置，其特征在于，所述压力采集装置还包括上位机，与所述控制模块连接，用于接收所述控制模块采集到的压力传感器输出的压力值。9.一种利用权利要求2～8任意一项所述的压力采集装置进行压力采集的方法，其特征在于，所述压力采集的方法包括：读取开关通道的通道标识，每一个通道标识对应一个压力传感器；根据所述通道标识选择目标压力传感器，所述目标压力传感器为多个压力传感器中的一个；在控制模块的指令变换窗口中填充与目标压力传感器匹配的通信信息；所述通信信息包括波特率和待标定压力传感器的通信地址；导通所述控制模块和与目标压力传感器，使所述控制模块与所述目标压力传感器电连接，并利用所述控制模块读取所述目标压力传感器的压力值。10.根据权利要求9所述的对压力传感器进行标定的方法，其特征在于，所述方法还包括：
响应于标定切换指令，重新获取目标压力传感器，并改变通信信息。

技术总结
本发明公开了一种压力采集装置，包括：多个压力传感器、控制模块、切换模块；切换模块，与控制模块连接，所述切换模块具有多个开关通道，每一个开关通道均连接一个压力传感器连接；所述切换模块的多个开关通道在所述控制模块的控制下依次导通从而使得控制模块与对应开关通道的压力传感器之间形成电连接，以使所述控制模块获取压力传感器的压力值。本发明通过对风机压力监测的需求，设计出一款压力采集装置，该压力采集装置包括了多个压力传感器，能够实现多通道的压力实时监测。能够实现多通道的压力实时监测。能够实现多通道的压力实时监测。


技术研发人员：张露文
受保护的技术使用者：重庆金芯麦斯传感器技术有限公司
技术研发日：2023.08.08
技术公布日：2023/10/20