CN105699007B - 一种电阻真空变送器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电阻真空变送器，其包括：电阻真空规管、电桥装置、放大装置、A/D模数转换装置、电源装置、微控制装置、显示装置；本发明所述的电阻真空变送器体积小；重量轻；模拟输出信号的线性控制较好；在用户采取模拟信号时，能够准确的反映当前真空度；微控制装置依据断耦装置收集的信号可以判断是否处于断耦状态并通过数码管显示出来，给用户的使用带来很大的方便。
Description
技术领域
本发明涉及测量设备技术领域，更具体地说，涉及一种真空测量装置。
背景技术
电阻真空变送器是一种真空测量仪器，在其测量范围内具有稳定性高，测量准确，能连续测量，使用寿命长等特点，广泛应用于航空、航天、核能、电子和电气设备制造等领域。
现有的电阻真空变送器存在如下问题：一、现有的电阻真空变送器的真空探头和测量仪器是分离的，两者之间用电缆线相连，导致测量仪器体积较大，重量较大，在小空间里的使用受到限制，不能满足一些对空间和重量有较高要求的领域；二、现有的电阻真空变送器模拟信号输出线性控制不好，对用户采取模拟信号不能够准确的反映当前真空度。三、现有的电阻真空变送器没有断耦功能，在真空环境下用户不能判断电阻真空变送器显示的是当前真空度还是规管已坏或者没有接通。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种电阻真空变送器，其包括：电阻真空规管、电桥装置、放大装置、A/D模数转换装置、电源装置、微控制装置、显示装置；
—所述电桥装置与电阻真空规管相连接，用以给电阻真空规管提供稳定的工作电流；
—所述放大装置分别与电桥装置和A/D模数转换装置相连接，用以把电桥装置输出的模拟信号放大后传输至A/D模数转换装置；
—所述A/D模数转换装置与微控制装置相连接，用以把放大装置输出的模拟信号转换成数字信号；
—所述微控制装置与显示装置相连接，用以将所述A/D模数转换装置输出的数字信号进行处理后输出至显示装置以显示测试的真空度；
—所述显示装置包括数码管和显示芯片。
所述的电阻真空变送器，其显示装置中显示芯片是MAX7219、数码管是7段绿色供阴数码管；其中：
所述MAX7219芯片的DIN脚、CS脚、CLK脚分别与微控制装置相连，ISET脚通过一个电阻与正5V相连，DIG0脚、DIG4脚、DIG2脚、DIG3脚、DIG5脚、DIG1脚、SEG A脚、SEG F脚、SEGB脚、SEG G脚、SEG C脚、SEG E脚、SEG DP脚、SEG D脚分别与7段绿色供阴数码管相连。
所述的电阻真空变送器，所述放大装置采用电压串联负反馈的外围电路，这样可以提高放大电路的稳定性。
所述的电阻真空变送器，所述放大装置包括LM358芯片、TL431可控稳压源、零点电位器ZR、满度电位器FR和电阻R25；所述LM358芯片的第一级放大的正向输入端与电阻R25相连，第一级放大的反向输入端与电桥装置相连，第一级放大的输出端与第二级放大的反向输入端相连，在第二级放大的反向输入端与TL431可控稳压源的输出端相连，第二级放大的输出端分别与满度电位器FR和A/D模数转换装置相连接；所述零点电位器ZR的1脚与SGND相连接，零点电位器ZR的2脚与SGND和C3的公共端相连接，零点电位器ZR的3脚与电阻R22相连接。
所述的电阻真空变送器，所述A/D模数转换装置包括LM331芯片。
所述的电阻真空变送器，所述电桥装置包括HA17741芯片、BH56晶体管、四臂电桥电阻、第一输入电阻R14、第二输入电阻R2、保护电阻R15以及保护二极管D1；其中，所述HA17741芯片的正反向输入端分别与第二输入电阻R2和第一输入电阻R14相连，第一输入电阻R14与四臂电桥中的R11和电阻真空规管的公共端相连接，第二输入电阻R2的另一端与电阻R17和电阻R18的公共端相连接,所述HA17741芯片的输出端与BH56晶体管的基极相连，BH56的发射极与R6和R16的公共端相连接，BH56的集电极与保护电阻R15相连接；保护二极管D1的正极与四臂电桥的电阻R6相连接，保护二极管D1的负极与15V的电压相连接。
所述的电阻真空变送器还包括断耦装置，用于监测电阻真空规管的灯丝的通断；所述断耦装置包括光耦P181、电阻R1、电阻R3和电阻R4；其中，所述光耦P181的1脚接地，所述光耦P181的2脚与电阻R3相连接，R3电阻的另一端与BH56的基极和电阻R4的公共端相连接，电阻R4的另一端接DC+15V电压，所述光耦的P181的3脚接地，4脚分别与电阻R1和微控制装置相连。
为了控制电阻真空变送器模拟信号输出线性，所述的电阻真空变送器还包括模拟输出装置；微控制装置接收从模数转换装置收集的数字电压信号后计算出真空度，输出至显示装置进行显示，并同时输出至模拟输出装置，通过模拟输出装置产生线性模拟信号，所述模拟输出装置输出的模拟信号可以是电流信号或电压信号。
所述的电阻真空变送器的模拟输出装置包括TL5615芯片、HA17741运算放大器、9013NPN型三极管、9012PNP型三极管、第一可调电位器W1和第二可调电位器W2，其中：
所述TL5615芯片的DIN脚、SCLK脚、CS脚分别与微控制装置相连，REFN脚与第一可调电位器W1的2脚相连，OUT脚与第二可调电位器W2的1脚相连，第一可调电位器W1的1脚与TL5615芯片的AGND脚相连，第一可调电位器W1的3脚接2.5V电压，第二可调电位器W2的1脚和2脚短接；
所述HA17741的正向输入通过电阻R41和R48分别与+15V、GND脚相连，反向输入通过电阻R46与第二可调电位器W2的3脚相连，所述HA17741的输出端与所述9012 PNP型三极管的1脚相连；
所述9012 PNP型三极管的3脚通过电阻R47与所述HA17741的反向输入端相；
所述9012 PNP型三极管的2脚与所述9013 NPN型三极管的1脚相连；
所述9013 NPN型三极管的2脚通过电阻R40与正15V电压相连；
所述9013 NPN型三极管的3脚可以通过电阻R38或者直接与SGND脚相连。
所述的电阻真空变送器还包括通信装置，所述通信装置与微控制装置相连，实现电阻真空变送器与外围仪器的通信，这里通信装置可以是RS485。
本发明所述的电阻真空变送器体积小；重量轻；模拟输出信号的线性控制较好；在用户采取模拟信号时，能够准确的反映当前真空度；微控制装置依据断耦装置收集的信号可以判断是否处于断耦状态并通过数码管显示出来，给用户的使用带来很大的方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。
图1为本发明实施例提供的一种电阻真空变送器结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种电阻真空变送器的电路图；
图3为本发明实施例提供的一种电桥装置的电路图；
图4为本发明实施例提供的一种电阻真空变送器的断耦装置的电路图；
图5为本发明实施例提供的一种电阻真空变送器的放大装置的电路图；
图6为本发明实施例提供的一种电阻真空变送器的模数转换装置的电路图；
图7为本发明实施例提供的一种电阻真空变送器的微控制装置的电路图；
图8为本发明实施例提供的一种电阻真空变送器的模拟输出控制装置的电路图；
图9 为本发明实施例提供的一种电阻真空变送器的通信装置的电路图；
图10为本发明实施例提供的一种电阻真空变送器的显示装置的电路图。
图11本发明实施例提供的又一种电阻真空变送器结构示意图；
图12本发明实施例提供的另一种电阻真空变送器结构示意图；
图13本发明实施例提供的再一种电阻真空变送器结构示意图。
具体实施方式
现有的电阻真空变送器存在如下问题：一、现有的电阻真空变送器的真空探头和测量仪器是分离的，两者之间用电缆线相连，导致测量仪器体积较大，重量较大，在小空间里的使用受到限制，不能满足一些对空间和重量有较高要求的领域；二、现有的电阻真空变送器模拟信号输出线性控制不好，对用户采取模拟信号不能够准确的反映当前真空度。三、现有的电阻真空变送器没有断耦功能，在真空环境下用户不能判断电阻真空变送器显示的是当前真空度是规管已坏或者没有接通。为了解决上述问题，本发明实施例提供一种电阻真空变送器，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
请参阅图1为本发明实施例提供的一种电阻真空变送器，其包括：电阻真空规管、电桥装置、放大装置、A/D模数转换装置、电源装置、微控制装置（本实施例中采用的微控制装置是STC89C54RD）、显示装置；
—所述电桥装置与电阻真空规管相连接，用以给电阻真空规管提供稳定的工作电流；
—所述放大装置分别与电桥装置和A/D模数转换装置相连接，用以把电桥装置输出的模拟信号放大后传输至A/D模数转换装置；
—所述A/D模数转换装置与微控制装置相连接，用以把放大装置输出的模拟信号转换成数字信号；
—所述微控制装置与显示装置相连接，用以将所述A/D模数转换装置输出的数字信号进行处理后输出至显示装置以显示测试的真空度；
—所述显示装置包括数码管和显示芯片。
所述的电阻真空变送器，其显示装置中显示芯片是MAX7219、数码管是7段绿色供阴数码管；其中：
所述MAX7219芯片的DIN脚、CS脚、CLK脚分别与微控制装置相连，ISET脚通过一个电阻与正5V相连，DIG0脚、DIG4脚、DIG2脚、DIG3脚、DIG5脚、DIG1脚、SEG A脚、SEG F脚、SEGB脚、SEG G脚、SEG C脚、SEG E脚、SEG DP脚、SEG D脚分别与7段绿色供阴数码管相连。
所述的电阻真空变送器，所述放大装置采用电压串联负反馈的外围电路，这样可以提高放大电路的稳定性，所述放大装置包括LM358芯片、TL431可控稳压源、零点电位器ZR、满度电位器FR和电阻R25；所述LM358芯片的第一级放大的正向输入端与电阻R25相连，第一级放大的反向输入端与电桥装置相连，第一级放大的输出端与第二级放大的反向输入端相连，在第二级放大的反向输入端与TL431可控稳压源的输出端相连，第二级放大的输出端分别与满度电位器ZR和A/D模数转换装置相连接；所述零点电位器ZR的1脚与SGND相连接，零点电位器ZR的2脚与SGND和C3的公共端相连接，零点电位器ZR的3脚与电阻R22相连接。
所述的电阻真空变送器，所述电桥装置包括HA17741芯片、BH56晶体管、四臂电桥电阻、第一输入电阻R14、第二输入电阻R2、保护电阻R15以及保护二极管D1；其中，所述HA17741芯片的正反向输入端分别与第二输入电阻R2和第一输入电阻R14相连，第一输入电阻R14与四臂电桥中的R11和电阻真空规管的公共端相连接，第二输入电阻R2的另一端与电阻R17和电阻R18的公共端相连接,所述HA17741芯片的输出端与BH56晶体管的基极相连，BH56的发射极与R6和R16的公共端相连接，BH56的集电极与保护电阻R15相连接；保护二极管D1的正极与四臂电桥的电阻R6相连接，保护二极管D1的负极与15V的电压相连接。
所述的电阻真空变送器还包括断耦装置，用于监测电阻真空规管的灯丝的通断；所述断耦装置包括光耦P181、电阻R1、电阻R3和电阻R4；其中，所述光耦P181的1脚接地，所述光耦P181的2脚与电阻R3相连接，R3电阻的另一端与BH56的基极和电阻R4的公共端相连接，电阻R4的另一端接DC+15V电压，所述光耦的P181的3脚接地，4脚分别与电阻R1和微控制装置相连。
为了控制电阻真空变送器模拟信号输出线性，本实施例所述的电阻真空变送器还包括模拟输出装置；微控制装置接收从模数转换装置收集的数字电压信号后计算出真空度，输出至显示装置进行显示，并同时输出至模拟输出装置，通过模拟输出装置产生线性模拟信号，所述模拟输出装置输出的模拟信号可以是电流信号或电压信号。
本实施例的电阻真空变送器的模拟输出装置包括TL5615芯片、HA17741运算放大器、9013NPN型三极管、9012PNP型三极管、第一可调电位器W1和第二可调电位器W2，其中：
所述TL5615芯片的DIN脚、SCLK脚、CS脚分别与微控制装置相连，REFN脚与第一可调电位器W1的2脚相连，OUT脚与第二可调电位器W2的1脚相连，第一可调电位器W1的1脚与TL5615芯片的AGND脚相连，第一可调电位器W1的3脚接2.5V电压，第二可调电位器W2的1脚和2脚短接；
所述HA17741的正向输入通过电阻R41和R48分别与+15V、GND脚相连，反向输入通过电阻R46与第二可调电位器W2的3脚相连，所述HA17741的输出端与所述9012 PNP型三极管的1脚相连；
所述9012 PNP型三极管的3脚通过电阻R47与所述HA17741的反向输入端相；
所述9012 PNP型三极管的2脚与所述9013 NPN型三极管的1脚相连；
所述9013 NPN型三极管的2脚通过电阻R40与正15V电压相连；
所述9013 NPN型三极管的3脚可以通过电阻R38或者直接与SGND脚相连。
本实施例所述的电阻真空变送器还包括通信装置，所述通信装置与微控制装置相连，实现电阻真空变送器与外围仪器的通信，本实施例所述的通信装置可以是RS485。
本发明实施例中也可以采用如下形式结构：
第一种实施例是图11所述的结构，所述电阻真空变送器由电阻真空规管、电桥装置、放大装置、A/D模数转换装置、电源装置、微控制装置、显示装置组成；其组成部件的结构和连接关系和上述实施例相同。
第二种实施例是图12所述的结构，所述电阻真空变送器由电阻真空规管、电桥装置、放大装置、A/D模数转换装置、电源装置、微控制装置、显示装置和断耦装置组成；其组成部件的结构和连接关系和上述实施例相同。
第三种实施例是图13所述的结构，所述电阻真空变送器由电阻真空规管、电桥装置、放大装置、A/D模数转换装置、电源装置、微控制装置、显示装置、断耦装置和模拟输出装置组成。其组成部件的结构和连接关系和上述实施例相同。
本发明实施例所述的电阻真空变送器体积小；重量轻；模拟输出信号的线性控制较好；在用户采取模拟信号时，能够准确的反映当前真空度；微控制装置依据断耦装置收集的信号可以判断是否处于断耦状态并通过数码管显示出来，给用户的使用带来很大的方便。
Claims (12)
1.一种电阻真空变送器，特征在于，其包括：电阻真空规管、电桥装置、放大装置、A/D模数转换装置、电源装置、微控制装置、显示装置；
—所述电桥装置与电阻真空规管相连接；
—所述放大装置分别与电桥装置和A/D模数转换装置相连接，用以把电桥装置输出的模拟信号放大后传输至A/D模数转换装置；
—所述A/D模数转换装置与微控制装置相连接，用以把放大装置输出的模拟信号转换成数字信号；
—所述微控制装置与显示装置相连接，用以将所述A/D模数转换装置输出的数字信号进行处理后输出至显示装置以显示测试的真空度；
—所述显示装置包括数码管和显示芯片；
所述电阻真空变送器还包括断耦装置，用于监测电阻真空规管的灯丝的通断；所述断耦装置包括光耦P181、电阻R1、电阻R3和电阻R4；其中，所述光耦P181的1脚接地，所述光耦P181的2脚与电阻R3相连接，R3电阻的另一端与BH56的基极和电阻R4的公共端相连接，电阻R4的另一端接DC+15V电压，所述光耦P181的3脚接地，4脚分别与电阻R1和微控制装置相连。
2.如权利要求1所述的一种电阻真空变送器，其特征在于，所述显示装置中显示芯片是MAX7219、数码管是7段绿色供阴数码管；其中：
所述MAX7219芯片的DIN脚、CS脚、CLK脚分别与微控制装置相连，ISET脚通过一个电阻与正5V相连，DIG0脚、DIG4脚、DIG2脚、DIG3脚、DIG5脚、DIG1脚、SEG A脚、SEG F脚、SEG B脚、SEG G脚、SEG C脚、SEG E脚、SEG DP脚、SEG D脚分别与7段绿色供阴数码管相连。
3.如权利要求1所述的一种电阻真空变送器，其特征在于，所述放大装置采用电压串联负反馈的外围电路。
4.如权利要求3所述的一种电阻真空变送器，其特征在于，所述放大装置包括LM358芯片、TL431可控稳压源、零点电位器ZR、满度电位器FR和电阻R25；所述LM358芯片的第一级放大的正向输入端与电阻R25相连，第一级放大的反向输入端与电桥装置相连，第一级放大的输出端与第二级放大的反向输入端相连，在第二级放大的反向输入端与TL431可控稳压源的输出端相连，第二级放大的输出端分别与满度电位器FR和A/D模数转换装置相连接；所述零点电位器ZR的1脚与SGND相连接，零点电位器ZR的2脚与SGND和C3的公共端相连接，零点电位器ZR的3脚与电阻R22相连接。
5.如权利要求1所述的一种电阻真空变送器，其特征在于，所述A/D模数转换装置包括LM331芯片。
6.如权利要求4所述的一种电阻真空变送器，其特征在于，所述A/D模数转换装置包括LM331芯片。
7.如权利要求1所述的一种电阻真空变送器，其特征在于，所述电桥装置包括HA17741芯片、BH56晶体管、四臂电桥电阻、第一输入电阻R14、第二输入电阻R2、保护电阻R15以及保护二极管D1；其中，所述HA17741芯片的正反向输入端分别与第二输入电阻R2和第一输入电阻R14相连，第一输入电阻R14与四臂电桥中的R11和电阻真空规管的公共端相连接，第二输入电阻R2的另一端与电阻R17和电阻R18的公共端相连接,所述HA17741芯片的输出端与BH56晶体管的基极相连，BH56的发射极与R6和R16的公共端相连接，BH56的集电极与保护电阻R15相连接；保护二极管D1的正极与四臂电桥的电阻R6相连接，保护二极管D1的负极与15V的电压相连接。
8.如权利要求6所述的一种电阻真空变送器，其特征在于，所述电桥装置包括HA17741芯片、BH56晶体管、四臂电桥电阻、第一输入电阻R14、第二输入电阻R2、保护电阻R15以及保护二极管D1；其中，所述HA17741芯片的正反向输入端分别与第二输入电阻R2和第一输入电阻R14相连，第一输入电阻R14与四臂电桥中的R11和电阻真空规管的公共端相连接，第二输入电阻R2的另一端与电阻R17和电阻R18的公共端相连接,所述HA17741芯片的输出端与BH56晶体管的基极相连，BH56的发射极与R6和R16的公共端相连接，BH56的集电极与保护电阻R15相连接；保护二极管D1的正极与四臂电桥的电阻R6相连接，保护二极管D1的负极与15V的电压相连接。
9.如权利要求1所述的一种电阻真空变送器，其特征在于，所述电阻真空变送器还包括模拟输出装置；微控制装置接收从模数转换装置收集的数字电压信号后计算出真空度，输出至显示装置进行显示，并同时输出至模拟输出装置，通过模拟输出装置产生线性模拟信号，所述模拟输出装置输出的模拟信号是电流信号或电压信号。
10.如权利要求1所述的一种电阻真空变送器，其特征在于，所述电阻真空变送器还包括通信装置，所述通信装置与微控制装置相连，实现电阻真空变送器与外围仪器的通信。
11.如权利要求10所述的一种电阻真空变送器，其特征在于，所述通信装置是RS485。
12.如权利要求10—11任一权利要求所述的一种电阻真空变送器，其特征在于，所述微控制装置是STC89C54RD。
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