[發明專利]一種霍爾壓力變送器

無效

• 申請號: 201210421787.X
• 申請日: 2012-10-30
• 公開（公告）號: CN103792030A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 蔡明
• 申請（專利權）人: 蔡明
• 主分類號: G01L1/16
• 分類號: G01L1/16;G01L9/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電子技術、傳感器技術、檢測與控制技術領域，更具體的說，尤其涉及一種霍爾壓力變送器。

背景技術

壓力測量，是檢測與控制技術領域的重要內容之一，壓力測量與變送裝置更是廣泛應用于工業生產中，尤其是過程控制工程領域。壓力測量裝置的工作原理主要是：當輸入壓力變化時，壓力傳感器中的敏感元件便會產生相應的電信號輸出，對該信號進行實時采樣和數據處理，便可以獲取當前輸入壓力變化值；處理后的輸入壓力數據，可以通過反饋電路傳輸至上位機。壓力變送器便是一種常見的壓力測量與變送裝置。

目前，在現有技術中的彈簧管壓力測量變送裝置中的壓力測量傳感器，有以下幾種測量原理：

其一，銜鐵+差動變壓器模式

彈性元件位移到電信號的轉換，一般采用銜鐵+差動變壓器模式，該模式下功耗較高，不適應于4-20mA回路；

其二，接觸式轉換模式

采用接觸式轉換裝置，譬如電阻絲應變片，實現機械位移到電信號的轉變。采用上述現有技術的接觸式檢測裝置，在測量過程中，位移傳感器往往存在機械磨損、易受外界振動影響、存在非線性、精度低、結構壽命短等諸多缺點。

其三，無接觸式霍爾元件

目前霍爾壓力變送器，普遍存在功耗較大、非線性嚴重等缺點，實時測控效果較差。

發明內容

本發明的目的是提供一種霍爾壓力變送器，不僅能夠克服現有壓力變送器中機械位移到電信號轉換環節功耗較大，不適用于4-20mA回路；或者存在機械磨、機械滯后嚴重、易受外界振動影響、非線性嚴重、測量精度低、結構壽命低等缺點；同時克服了目前霍爾式彈簧管壓力變送器中無線性角位移霍爾傳感器等缺陷。本發明實現了壓力信號線性、連續檢測，機械位移到電信號之間的無接觸、超低功耗轉換，而且能將壓力數據高精度反饋傳輸。

本發明的技術方案如下：

本發明提供了一種霍爾壓力變送器，包括：

壓力測量傳感器，所述壓力測量傳感器包括彈簧管、杠桿-齒輪系統、角位移霍爾傳感器組成；所述彈簧管的輸入壓力變化時由于自身彈性變形而使自由端產生位移，所述彈簧管的自由端與杠桿-齒輪系統剛性連接，所述杠桿-齒輪系統將該位移放大，所述杠桿與所述角位移霍爾傳感器中的霍爾探頭剛性連接，當所述彈簧管的輸入壓力變化時，所述霍爾探頭與所述杠桿同步移動一定的角度，從而使所述角位移霍爾傳感器輸出一定的霍爾電壓信號。

變送器，所述變送器包括主電路、反饋輸出電路組成；所述主電路，用于接收所述角位移霍爾傳感器發送的霍爾電壓信號，并對該電壓信號進行采樣與信息處理，所述反饋輸出電路用于將所述主電路采樣處理后的壓力數據傳輸至所述上位機。

進一步的，所述角位移霍爾傳感器包括：

磁鋼構件，所述磁鋼構件由四部分組成：同心放置的兩個圓弧狀條形永久磁鋼，兩個“U”形導磁鋼片，磁屏蔽層，加固與保護層。其中，根據設計需求，將2條特殊材料和特定尺寸的磁鋼，加工制作成具有同一圓心、不同半徑的圓弧形狀磁鋼體，且2條磁鋼所對應的圓弧的弧度均為180度，且均沿圓弧方向充磁；在同一平面上，將2條圓弧狀條形磁鋼同心放置，并將其中一條磁鋼的N極與另一條磁鋼的S極內外相對放置，且間隔一定距離；在所述圓弧狀條形磁鋼的兩個端點處，各用一片高導磁率的“U”形導磁鋼片將內外兩個圓弧狀條形磁鋼連接，在2條圓弧狀的條形磁鋼之間形成一個特殊結構的磁場；在上述磁鋼結構體的外部是磁屏蔽層；整個磁鋼構件被封裝成帶有180度或360度弧度圓環狀溝槽的圓盤體。所述磁鋼構件用于產生可進行角位移測量的磁場，在上述180度或360度弧度圓環狀溝槽內部是可進行角位移線性測量的磁場。

霍爾探頭，所述霍爾探頭設置在所述兩個圓弧狀條形永久磁鋼之間，即2條磁鋼所在圓的半徑之和二分之一的位置；所述霍爾探頭被設計為一端密封的中空金屬結構體，其外部圓滑呈圓柱狀，頂部密封呈半球狀，且內部中空，內部側壁帶有固定溝槽，用于固定所述霍爾電路板；所述霍爾探頭的底部可帶有橡膠密封圈和連接法蘭，通過螺栓與所述杠桿相連接固定；所述霍爾元件及其附屬電路被焊接于是所述霍爾電路板上，所述霍爾元件用于探測磁場并產生電信號輸出，所屬霍爾附屬電路的輸入輸出端口與所述主電路相連接，用于將所述霍爾元件輸出的所述模擬電壓信號發送給所述主電路；所屬霍爾探頭用于安裝和保護所述霍爾元件及其附屬電路和霍爾電路板。

進一步的，所述反饋輸出電路：

所述反饋輸出電路通過接口電路與所述主電路和上位機連接；用于將所述主電路輸出的測量數據以總線的方式，采用有線傳輸電路或無線傳輸電路發送給上位機。