一種油壓信號調節器的製作方法
2023-07-07 07:59:41 1
專利名稱：一種油壓信號調節器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種油壓測量裝置，是各型內燃機車特別是汽車上用以直觀顯示機油壓力的電子式信號調節器。
汽車等各種內燃機車的發動機都是靠機油來潤滑的，一旦機油壓力過低就會因缺油發生幹磨擦，造成劇烈的磨損和發熱，從而損壞發動機。因此，必須在汽車上安裝油壓測量裝置，以監測機油壓力。
目前汽車上均是在發動機上安裝一個電位器式壓力傳感器，這種傳感器由一個波紋膜片和一個滑線電位器組成。當汽車油壓發生變化時，波紋膜片產生位移，帶動電位器上的觸點滑動，從而改變其電阻值。該電位器通過兩根導線與安裝在汽車儀錶盤上的油壓指示表連接，當電位器阻值改變時，油壓指示表內部線圈通過電流發生變化，從而帶動指針偏轉，指示出機油壓力值。在這種油壓測量裝置中採用的滑線電位器具有機械觸點，並且該觸點要通過最大達100mA的電流，而汽車又存在較大的顛簸與振動，使得該傳感器的機械、電氣壽命都受到嚴重影響，成為汽車油壓表失效的主要因素。目前我國一汽、二汽等汽車生產廠家都是採用這種電位器式油壓傳感器，使汽車油壓表的可靠性受到嚴重影響。
電阻式應變式壓力傳感器是利用敏感電阻阻值隨所受應變而改變的原理來測量壓力的。具有無機械運動部件、無觸點、可靠性高等優點，已經在許多領域中得到了廣泛應用，十分適合應用於無觸點汽車油壓表。但是應變式傳感器的輸出信號為幾十毫伏的小電壓差動信號，不能直接取代電位器式傳感器去驅動汽車中使用的油壓指示表，因為這種油壓指示表是利用電位器阻值的大範圍變化來改變通過其內部各線圈的電流而實現指針偏轉的。目前汽車上安裝的電位器式傳感器均是通過兩根信號線與油壓指示表連接，而應變式傳感器除兩根信號線外還必須另加兩根電源線，這使得它不能直接替換電位器式傳感器。
本實用新型的目的是提供一種連接在應變式壓力傳感器和油壓指示表之間的油壓信號調節器，使它們之間的信號、電源實現匹配。並且這種油壓信號調節器可以安裝在壓力傳感器殼體內，組成汽車專用的油壓變送器，從而直接取代電位器式壓力傳感器構成無觸點汽車油壓表。
本實用新型的目的可通過下述技術方案予以實現一種油壓信號調節器，裝於傳感器殼體[3]中，上接油壓指示表[1]，下接電阻應變式壓力傳感器[2]，由場效應管BG1、穩壓二極體D1、運算放大器A、三極體BG2、電阻R、電源線Vc、地線GND組成，其特徵在於所述的油壓信號調節器由傳感器電源電路、電壓放大電路、電流放大電路三部分組成。
傳感器電源電路由場效應管BG1、穩壓二極體D1構成，BG1的漏極D與電源線Vc相連，BG1的柵極G與源極S連接在一起構成穩流源，向D1提供一穩定的工作電流I1,D1的n極接BG1,p極與地線GND1相連，產生精密恆定電壓V1，向傳感器[2]提供工作電壓，當油壓變化時傳感器產生輸出電壓V2。
電壓放大電路由單電源、低電壓運算放大器A1、A2、A3和電阻R1～R10構成。A1、A2與R1～R5構成低漂移差動電壓放大器，將傳感器輸出的差動電壓信號V2放大並轉換成對地電壓信號V3，其中R1、R2、R3、R4阻值相同，其放大倍數K1=Rs/R1。A3與R6～R10構成第二級電壓放大電路，將V3反相併放大成V4，其放大倍數K2=R10/R6，該電路中，R7、R8、R9用於零點調整。
電流放大電路由三極體BG2和電阻R11構成，BG2的發射極e與Vc相連，集電極c與地線GND1相連，電阻R11將電壓信號V4轉換成BG2的基極電流I2,I2=(Vc-V4-Veb)/R11，其中Veb為BG2的發射極壓降，I2經BG2放大為集電極電流I3,I3=I2β，其中β為BG2的放大倍數。
所述的油壓信號調節器地線GND1與油壓指示表[1]的地線GND2相連，而其電源線Vc連接到油壓指示表[1]中線圈L1與L2的連接點Q，與電位器式壓力傳感器的連接位置完全相同，通過線圈L、L2的電流隨傳感器輸出電壓V2變化，使指針偏轉指示機油壓力值。
以下結合附圖，對本實用新型的實施方式作進一步詳細的說明
圖1是油壓信號調節器的電路圖。
圖2是油壓信號調節器的結構示意圖。
從圖1看油壓信號調節器的工作運行情況是接通電源，首先由場效應管BG1、穩壓二極體D1串聯產生精密恆定電壓V1，向傳感器[2]提供工作電壓，當油壓變化時傳感器產生輸出電壓V2，通過電壓放大電路中第一級電壓放大(由A1、A2與R1～R5構成)，將傳感器輸出的差動電壓信號V2放大並轉化成對地電壓信號V3，而A3與R6～R10構成第二級電壓放大電路，將V3反相併放大成V4。經電流放大電路(由三極體BG2和電阻R11串聯構成)將V4轉換成BG2的基極電流I2,I2經BG2放大為集電極電流I3。電流I3隨工作電壓Vc和傳感器輸出電壓V2的變化而變化，是總電流Ic中的主要成分，因此Ic隨Vc和V2變化。油壓信號調節器地線GND1與油壓指示表[1]的地線GND2相連，而其電源線Vc連接到油壓指示表[1]線圈L1與L2的連接點Q，通過線圈L1、L2的電流隨傳感器輸出電壓V2變化，驅使指針偏轉指示機油壓力值。
從圖2中可看出油壓信號調節器裝於傳感器殼體[3]中，上接油壓指示表[1]，下接電阻應變式壓力傳感器[2]，由傳感器殼體頂部引出電源線Vc和地線GND接油壓指示表[1]。由於在實驗中選用了厚膜壓力傳感器作為敏感元件，與該油壓信號調節器和油壓指示表一起構成無觸點汽車油壓表，對本技術方案進行了實驗驗證。
經試驗，該油壓表Vc的標定數據如下壓力 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 MPa加載2494 3202 3915 4651 5396 6154 6911 mV卸載2493 3182 3899 4640 5392 6151 6911 mV標準值 2494 3230 3966 4703 5439 6174 6911 vV非線性0 28 51 52 43 200 mV遲滯 1 20 16 11 43 0 mV
實驗結果該油壓表非線性誤差為1.2％FS，遲滯誤差為0.45％FS。
通過分析和實驗本實用新型與現有技術相比，有如下優點1．該信號調節器能夠實現電阻應變式壓力傳感器與汽車油壓指示表之間的信號匹配，從而構成無觸點汽車的油壓表，可靠性高，使用壽命長。
2．採用該信號調節器製作的無觸點汽車油壓表的非線性誤差小於1.5％FS、遲滯誤差小於0.5％FS。
權利要求1．一種油壓信號調節器，裝於傳感器殼體[3]中，上接油壓指示表[1]，下接電阻應變式壓力傳感器[2]，由場效應管BG1、穩壓二極體D1、運算放大器A、三極體BG2、電阻R、電源線Vc、地線GND組成，其特徵在於所述的油壓信號調節器由傳感器電源電路、電壓放大電路、電流放大電路組成傳感器電源電路由場效應管BG1、穩壓二極體D1構成，BG1的漏極D與電源線Vc相連，BG1的柵極G與源極S連接在一起構成穩流源，向D1提供一穩定的工作電流I1,D1的n極接BG1,p極與地線GND1相連，產生精密恆定電壓V1，向傳感器[2]提供工作電壓，當油壓變化時傳感器[2]產生輸出電壓V2；電壓放大電路由單電源、低電壓運算放大器A1、A2、A3和電阻R1～R10構成，A1、A2與R1～R5構成低漂移差動電壓放大器即第一級電壓放大電路，將傳感器輸出的差動電壓信號V2放大並轉換成對地電壓信號V3,A3與R6～R10構成第二級電壓放大電路，將V3反相併放大成V4；電流放大電路由三極體BG2和電阻R11構成，BG2的發射極e與Vc相連，集電極c與地線GND1相連，電阻R11將電壓信號V4轉換成BG2的基極電流I2,I2經BG2放大為集電極電流I3；所述的油壓信號調節器地線GND1與油壓指示表[1]的地線GND2相連，而其電源線Vc連接到油壓指示表[1]中線圈L1與L2的連接點Q，通過線圈L1、L2的電流隨傳感器輸出電壓V2而變化，使指針偏轉指示機油壓力值。
2．根據權利要求1所述的油壓信號調節器，其特徵是電壓放大電路中第一級電壓放大電路的電阻R1、R2、R3、R4阻值相同，其放大倍數K1=R5/R1，第二級電壓放大電路的電阻R7,R8,R9用於零點調整，其放大倍數K2=R10/R6。
3．根據權利要求1所述的油壓信號調節器，其特徵是電流放大電路中的基極電流I2=(Vc-V4-Veb)/R11，其中Veb為BG2的發射極壓降，集電極電流I3=I2β，其中β為BG2的放大倍數。
專利摘要一種油壓信號調節器,是各型內燃機車,特別是汽車上用以直觀顯示機油壓力的電子式信號調節器。由傳感器電源電路、電壓放大電路、電流放大電路組成。將傳感器上的機油壓力變化信號經電壓放大電路和電流放大電路放大後,驅動油壓表指針偏轉。該油壓信號調節器能夠實現電阻式壓力傳感器與汽車油壓指示表之間的信號匹配,構成無觸點汽車油壓表,可靠性高,使用壽命長。
文檔編號G01L9/00GK2307292SQ9723671
公開日1999年2月10日 申請日期1997年7月30日 優先權日1997年7月30日
發明者梅濤, 申飛 申請人:中國科學院合肥智能機械研究所